Var går energin i kondensatorns elektriska fält

De två elektriska laddningarna med samma namn vill inte ha någonting gemensamt med varandra. De flyger så fort som möjligt. Således, om partiklarna tvingas att röra sig mot varandra (och detta sker till exempel vid ackumulering av en laddning), motstår de detta på alla möjliga sätt och för att öka koncentrationstätheten av laddningar i ledaren måste en viss energi förbrukas.

I det statiska tillståndet används inte denna energi och förloras obestridligt. Den lagras i form av ett elektriskt fält - en sorts spänning i utrymmet mellan de laddade partiklarna - tills laddningskoncentrationen minskar och de återigen får förmågan att röra sig fritt.

I det här fallet använder laddningarna den lagrade energin i det elektriska fältet för att förvärva acceleration i sin väg.

Kondensatorn är en komponent i en elektrisk krets speciellt konstruerad för att lagra ett elektriskt fält.

Energin i kondensatorns elektriska fält utgör grunden för användningen i många elektriska och elektroniska anordningar.

Enkel logik tyder på att en kondensator laddad på spänning V kommer att kräva QV-joules energi för att nå ett nytt tillstånd, och denna kvantitet är bara energin i kondensatorns elektriska fält, lagrad i den och klar för användning.

Tyvärr brinner sunt förnuft här. Om du känner dig bra efter att ha druckit en ölkräm betyder det inte att du kommer att känna dig exakt dubbelt så bra efter att ha tagit den andra.

Faktum är att de faktiskt närmar sig det mer och mer våldsamt. Självklart här handlar det om en olinjär process.

Låt oss se hur energin i en kondensators elektriska fält bestäms utifrån ett enkelt experiment.

Det är känt att strömmen definieras som den hastighet med vilken laddningen rör sig. Om en kondensator är ansluten till en stabiliserad strömkälla, ackumuleras laddningen Q på plattorna med en konstant hastighet.

Antag att vi tar en oladdad kondensator och ansluter den till en strömförsörjning som ger en konstant laddningsström I.

Spänningen på kondensatorn startar från noll och ökar linjärt tills kondensatorn är fulladdat. Därefter stannar den. Vi kallar det här värdet max spänning V.

Medelspänningen på kondensatorn i laddningsprocessen är (V / 2) och den genomsnittliga effekten är I (V / 2). Kondensatorn laddades på en tid T sekunder, så att energin från kondensatorns elektriska fält, lagrad i laddningsprocessen, är lika med TI (V / 2).

W = 1 / 2QV = 1 / 2CV

Trots att det finns ett stort antal standardstorlekar skiljer sig inte uppbyggnaden av en kondensor i en särskild sort.

De flesta består av två parallella plattor separerade av en dielektrisk. Ibland, för att spara utrymme, rullas denna smörgås in i ett rör som en rulle. Och i vissa fall har de flera lager, på ett visst sätt kopplat till varandra.

Beräkning av kapacitansen hos en kondensator bestående av två metallplattor, med kända fysiska dimensioner, presenterar vanligen inte ett problem, precis som beräkningen av den resulterande kapacitansen i serie eller parallellkoppling av kondensatorer.