Waar doet de energie van het elektrische veld van de condensator

Overgelaten aan zichzelf, twee van dezelfde naamelektrische lading wil niets met elkaar te maken hebben. Ze vliegen zo snel mogelijk weg. Dus als de deeltjes gedwongen worden om naar elkaar toe te bewegen (en dit gebeurt bijvoorbeeld met de accumulatie van een lading), verzetten ze zich dit op elke mogelijke manier, en om de concentratiedichtheid van ladingen in de geleider te verhogen, moet een bepaalde energie worden uitgegeven.

In een statische toestand is deze energie nietwordt gebruikt en is onherstelbaar verloren. Het wordt opgeslagen in de vorm van een elektrisch veld - een soort spanning in de ruimte tussen de geladen deeltjes - totdat de ladingsconcentratie afneemt en ze opnieuw het vermogen krijgen om vrij te bewegen.

In dit geval gebruiken de ladingen de opgeslagen energie van het elektrische veld om versnelling op zijn pad te verkrijgen.

De condensator is een component van een elektrisch circuit dat speciaal is ontworpen voor het opslaan van een elektrisch veld.

De energie van het elektrische veld van de condensator vormt de basis voor zijn gebruik in talrijke elektrische en elektronische apparaten.

Eenvoudige logica suggereert dat de condensator,opgeladen tot een spanning V, om een ​​nieuwe toestand te bereiken heeft QV joules energie nodig, en deze hoeveelheid is slechts de energie van het elektrische veld van de condensator, daarin opgeslagen en klaar voor gebruik.

Helaas slaat het gezond verstand hier mis. Als je je goed voelt na het drinken van een mok bier, betekent dit niet dat je na het nemen van de tweede precies twee keer zo goed zult voelen.

Terwijl de beschuldigingen naderbij komen, verzetten ze zich er steeds heftiger tegen. Het is duidelijk dat we hier te maken hebben met een niet-lineair proces.

Laten we eens kijken hoe de energie van het elektrische veld van een condensator wordt bepaald op basis van een eenvoudig experiment.

Het is bekend dat de stroom wordt gedefinieerd als de snelheid, sdie de lading verplaatst. Daarom, als de condensator is aangesloten op een gestabiliseerde stroombron, zal de lading Q zich met een constante snelheid op de platen verzamelen.

Veronderstellen we de ongeladen condensator en sluit deze op de voeding, die een constante stroom I levert laden

De spanning op de condensator begint bij nul en neemt lineair toe totdat de condensator volledig is opgeladen. Daarna stopt het. We noemen deze waarde de maximale spanning V.

De gemiddelde spanning over de condensator in het procesDe lading is (V / 2) en het gemiddelde vermogen is respectievelijk I (V / 2). De condensator werd geladen in een tijd T seconden, zodat de energie van het elektrische veld van de condensator, opgeslagen in het proces van laden, gelijk is aan TI (V / 2).

W = 1 / 2QV = 1 / 2CV

Ondanks het bestaan ​​van een groot aantal standaardmaten, verschilt de constructie van een condensator niet in een speciale variëteit.

De meeste van hen bestaan ​​uit twee parallelleplaten gescheiden door een diëlektricum. Soms, om ruimte te besparen, wordt deze sandwich als een rol in een buis gerold. En in sommige gevallen hebben ze meerdere lagen, op een bepaalde manier met elkaar verbonden.

Berekening van de capaciteit van een condensator bestaande uit tweemetalen platen, met bekende fysieke afmetingen is meestal niet moeilijk, evenals de berekening van de resulterende capaciteit in de serie of parallelle aansluiting van condensatoren.