Nuo elektros energijos tyrimo pradžios išspręstijo sukaupimo ir išsaugojimo klausimas buvo įmanomas tik 1745 m. Ewaldui Jürgenui von Kleistui ir Peteriui Van Muschenbrukui. Sukurta olandų Leideno įrenginyje leidžia kaupti elektros energiją ir, jei reikia, ją naudoti.
"Leyden Bank" - kondensatoriaus prototipas. Jos naudojimas fizikiniuose eksperimentuose iš anksto paskatino elektros energijos tyrimą, leidžiantį sukurti elektros srovės prototipą.
Rinkti elektros krūvį ir elektros energiją -pagrindinis kondensatoriaus tikslas. Paprastai tai yra du izoliuotieji laidininkai, esantys kuo arčiau vienas kito. Erdvė tarp laidininkų pripildyta dielektriku. Mokesčiuose sukauptas mokestis pasirenkamas vienas prieš kitą. Priešingu mokesčiu pritraukia didelis jo kaupimas. Dvejopas vaidmuo priskiriamas dielektrikui: kuo didesnė dielektrinė konstanta, tuo didesnis elektros intensyvumas, mokesčiai negali įveikti kliūties ir neutralizuoti.
Elektrinis stiprumas yra pagrindinis fizinis kiekis, apibūdinantis kondensatoriaus sugebėjimą kaupti mokestį. Dirigentai vadinami plokštėmis, tarp jų yra kondensatoriaus elektriniai laukai.
Akivaizdu, kad užpildyto kondensatoriaus energija turėtų priklausyti nuo jo pajėgumo.
Energijos potencialas leidžia naudoti (didelio našumo) kondensatorius. Įkrovos kondensatoriaus energija naudojama, kai reikia trumpo srovės impulsą.
Kokios reikšmės priklauso nuo elektros intensyvumo?Kondensatoriaus įkrovimo procesas prasideda nuo jo plokščių prijungimo prie srovės šaltinio polių. Vienoje plokštelėje sukauptas mokestis (kurio vertė q) laikomas kondensatoriaus įkrova. Elektrinis laukas, sukoncentruotas tarp plokščių, turi potencialų skirtumą U.
Elektrinis stipris (C) priklauso nuo vienos laidininko sukoncentruotos elektros energijos ir lauko įtampos: C = q / U.
Ši vertė matuojama f (farad).
Viso "Earth" pajėgumas negali būti lyginamas su kondensatoriumi, kuris yra maždaug tokio pat dydžio kaip nešiojamojo kompiuterio talpa. Sukaupta galinga įkrova gali būti naudojama technikoje.
Tačiau sukaupti neribotą sumąelektra ant plokštelių neįmanoma. Jei įtampa pakyla iki didžiausios vertės, gali atsirasti kondensatoriaus sugedimas. Plokštės neutralizuojamos, todėl prietaisas gali sugadinti. Užpildyto kondensatoriaus energija visiškai kaitinama.
Dėl kondensatoriaus yra šildomaselektrinio lauko energijos pavertimas į vidinę. Kondensatoriaus gebėjimas atlikti darbą dėl įkrovos judėjimo rodo, kad yra tinkamas elektros energijos tiekimas. Norėdami nustatyti, kiek didelis yra užpildyto kondensatoriaus energija, apsvarstykite jo išleidimo procesą. Pagal elektrinio lauko, kurio įtampa yra U, veikimą, q dydžio įkrova tekena iš vienos plokštės į kitą. Pagal apibrėžimą, lauko operacija yra lygi potencialų skirtumo produktui pagal užstato sumą: A = qU. Šis santykis galioja tik nuolatinei įtampos vertei, tačiau ištuštinant kondensatoriaus plokštes, jis palaipsniui mažėja iki nulio. Kad išvengtumėte netikslumų, paimkite savo vidurkį U / 2.
Iš elektrinės galios formulės mes turime: q = CU.
Taigi, užpildyto kondensatoriaus energija gali būti nustatyta pagal formulę:
W = CU2/ 2.
Matome, kad jo vertė yra didesnė, tuo didesnė elektrinė intensyvumas ir įtampa. Norėdami atsakyti į klausimą, kokia yra užpildyto kondensatoriaus energija, leiskite kreiptis į jų veisles.
Kadangi elektros lauko energija,koncentruotas viduje kondensatoriuje, yra tiesiogiai susijęs su jo talpa, o kondensatorių veikimas priklauso nuo jų konstrukcinių savybių, naudojant skirtingų tipų diskų.
В зависимости от типа различают и иные kondensatoriai. Įkrautų kondensatorių energija priklauso nuo dielektrikos savybių. Pagrindinis kiekis yra dielektrinė konstanta. Elektros intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas jam.
Apsvarstykite paprasčiausią prietaisą, skirtą surinkti elektrinį krūvį, - plokščią kondensatorių. Tai fizinė dviejų lygiagrečių plokštelių sistema, tarp kurių yra dielektrinis sluoksnis.
Plokščių forma gali būti stačiakampė arbaapvalus. Jei yra poreikis gauti kintamą talpą, tada plokštės paprastai imamos pusinių diskų pavidalu. Vienos plokštės pasukimas kitos atžvilgiu lemia plokščių ploto pasikeitimą.
Manome, kad vienos plokštės plotas lygusS, atstumą tarp plokštelių imame lygų d, užpildo dielektrinė konstanta yra ε. Tokios sistemos elektrinė talpa priklauso tik nuo kondensatoriaus geometrijos.
C = εε0S / d.
Matome, kad kondensatoriaus talpa yra tiesiogiai proporcinga bendram vienos plokštės plotui ir atvirkščiai proporcinga atstumui tarp jų. Proporcingumo koeficientas yra elektrinė konstanta ε0. Dielektrinės konstantos padidėjimasdielektrikas padidins intensyvumą. Sumažinus plokštelių plotą, galima gauti apdailos kondensatorius. Įkrauto kondensatoriaus elektrinio lauko energija priklauso nuo jo geometrinių parametrų.
Mes naudojame skaičiavimo formulę: W = CU2/ 2.
Įkrauto plokščios formos kondensatoriaus energija nustatoma pagal formulę:
W = εε0C U2/ (2d).
Kondensatorių galimybė sklandžiai surinkti elektros krūvį ir pakankamai greitai jį atiduoti yra naudojama įvairiose technologijos srityse.
Prisijungimas prie induktorių leidžia sukurti virpesių grandines, srovės filtrus, grįžtamojo ryšio grandines.
Blyksniai, svaiginantys ginklai, kuriuosebeveik momentinis iškrovimas, pasinaudokite kondensatoriaus galimybe sukurti galingą srovės impulsą. Kondensatorius įkraunamas iš nuolatinės srovės šaltinio. Pats kondensatorius veikia kaip elementas, nutraukiantis grandinę. Iškrovimas priešinga kryptimi beveik akimirksniu įvyksta per mažą omų varžą. Svaiginimo ginkle šis elementas yra žmogaus kūnas.
Gebėjimas ilgai kauptiįkrovimas suteikia puikią galimybę jį naudoti kaip informacijos ar energijos kaupimo įrenginį. Radijo inžinerijoje ši savybė yra plačiai naudojama.
Pakeiskite bateriją, deja, kondensatoriaus nėragali, nes turi iškrovimo ypatumą. Jo sukaupta energija neviršija kelių šimtų džaulių. Baterija ilgą laiką ir beveik be nuostolių gali sutaupyti didelę elektros energijos atsargą.
