Dall'inizio dello studio dell'elettricità, deciderela questione della sua accumulazione e conservazione fu possibile solo nel 1745 da Ewald Jurgen von Kleist e Peter van Muschenbruck. Il dispositivo creato nel Leiden olandese ha permesso di accumulare energia elettrica e di usarla se necessario.
Banca di Leida - prototipo di condensatore. Il suo uso negli esperimenti fisici ha portato avanti lo studio dell'elettricità molto più avanti, ha permesso di creare un prototipo di una corrente elettrica.
Raccogli carica elettrica ed elettricità -lo scopo principale del condensatore. Tipicamente questo è un sistema di due conduttori isolati il più vicini possibile. Lo spazio tra i conduttori è riempito con un dielettrico. La carica accumulata sui conduttori viene scelta come opposta. La proprietà di attrarre cariche opposte contribuisce alla sua maggiore accumulazione. Il dielettrico ha un duplice ruolo: maggiore è la costante dielettrica, maggiore è la capacità elettrica, le cariche non possono superare l'ostacolo ed essere neutralizzate.
La capacità elettrica è la principale quantità fisica che caratterizza la capacità di un condensatore di accumulare carica. I conduttori sono chiamati piastre, il campo elettrico del condensatore è concentrato tra di loro.
L'energia di un condensatore carico, molto probabilmente, dovrebbe dipendere dalla sua capacità.
Il potenziale energetico consente di utilizzare condensatori (ad alta capacità elettrica). L'energia di un condensatore carico viene utilizzata quando è necessario applicare un impulso di corrente a breve termine.
Da quali valori dipende la capacità elettrica?Il processo di ricarica di un condensatore inizia con il collegamento delle sue piastre ai poli della sorgente di corrente. La carica accumulata su una piastra (il cui valore è q) viene presa come carica del condensatore. Il campo elettrico concentrato tra le piastre ha una differenza di potenziale U.
La capacità elettrica (C) dipende dalla quantità di elettricità concentrata su un conduttore e dalla tensione di campo: C = q / U.
Questo valore è misurato in F (farad).
La capacità dell'intera Terra non può essere paragonata alla capacità di un condensatore, che ha all'incirca le dimensioni di un notebook. La potente carica accumulata può essere utilizzata nella tecnologia.
Tuttavia, accumula un importo illimitatonon c'è possibilità di elettricità sui piatti. Quando la tensione sale al valore massimo, può verificarsi un guasto del condensatore. Le piastre sono neutralizzate, il che può danneggiare il dispositivo. In questo caso, l'energia di un condensatore carico viene completamente spesa per riscaldarlo.
Il riscaldamento del condensatore si verifica a causa ditrasformazione dell'energia del campo elettrico in quello interno. La capacità del condensatore di svolgere il lavoro di spostamento della carica indica la presenza di una fornitura sufficiente di elettricità. Per determinare quanto è grande l'energia di un condensatore carico, considera il processo della sua scarica. Sotto l'azione di un campo elettrico di tensione U, una carica di grandezza q scorre da una piastra all'altra. Per definizione, il lavoro del campo è uguale al prodotto della differenza di potenziale per la quantità di carica: A = qU. Questa relazione è valida solo per un valore di tensione costante, ma nel processo di scarica sulle piastre del condensatore, diminuisce gradualmente fino a zero. Per evitare confusione, prendiamo il suo valore medio U / 2.
Dalla formula della capacità elettrica abbiamo: q = CU.
Quindi, l'energia di un condensatore carico può essere determinata dalla formula:
W = CU2/ 2.
Vediamo che il suo valore è maggiore, maggiore è la capacità elettrica e la tensione. Per rispondere alla domanda su quale sia l'energia di un condensatore carico, passiamo alle loro varietà.
Poiché l'energia del campo elettrico,concentrato all'interno di un condensatore, è direttamente correlato alla sua capacità e il funzionamento dei condensatori dipende dalle loro caratteristiche di progettazione, vengono utilizzati vari tipi di memoria.
Altri tipi si distinguono a seconda del tipo.condensatori. L'energia di un condensatore carico dipende dalle proprietà del dielettrico. La quantità principale è chiamata costante dielettrica. La capacità elettrica è direttamente proporzionale ad essa.
Considera il dispositivo più semplice per raccogliere la carica elettrica: un condensatore piatto. È un sistema fisico di due piastre parallele, tra le quali c'è uno strato dielettrico.
La forma delle piastre può essere rettangolare oil giro. Se è necessario ottenere una capacità variabile, è consuetudine prendere i piatti sotto forma di semidisco. La rotazione di una piastra rispetto all'altra porta a un cambiamento nell'area delle piastre.
Assumeremo che l'area di una piastra sia uguale aS, si assume che la distanza tra le piastre sia d, la costante dielettrica del riempitivo è ε. La capacità elettrica di un tale sistema dipende solo dalla geometria del condensatore.
С = εε0S / d.
Vediamo che la capacità del condensatore è direttamente proporzionale all'area totale di una piastra e inversamente proporzionale alla distanza tra loro. Coefficiente di proporzionalità - costante elettrica ε0... Aumento della costante dielettricadielettrico aumenterà la capacità elettrica. Ridurre l'area delle piastre consente di ottenere condensatori trimmer. L'energia del campo elettrico di un condensatore carico dipende dai suoi parametri geometrici.
Usiamo la formula di calcolo: W = CU2/ 2.
La determinazione dell'energia di un condensatore piatto carico viene eseguita secondo la formula:
W = εε0S U2/ (2d).
La capacità dei condensatori di raccogliere senza problemi la carica elettrica e di emetterla abbastanza rapidamente viene utilizzata in vari campi della tecnologia.
La connessione con induttori consente di creare circuiti oscillanti, filtri di corrente, circuiti di feedback.
La foto lampeggia, le pistole stordenti, in cui c'èscarica quasi istantanea, usa la capacità del condensatore di creare un potente impulso di corrente. Il condensatore viene caricato da una fonte di corrente continua. Il condensatore stesso funge da elemento che interrompe il circuito. La scarica nella direzione opposta avviene quasi istantaneamente tramite una lampada a bassa resistenza ohmica. In una pistola stordente, questo elemento è il corpo umano.
La capacità di mantenersi accumulata per molto tempocarica offre una meravigliosa opportunità di usarlo come un deposito di informazioni o di immagazzinamento di energia. Questa proprietà è ampiamente utilizzata nell'ingegneria radio.
Sostituire la batteria, purtroppo il condensatore non lo èin uno stato, poiché ha la particolarità di essere scaricato. L'energia da esso accumulata non supera le diverse centinaia di joule. La batteria può immagazzinare una grande quantità di elettricità per lungo tempo e praticamente senza perdite.
