De la începutul studiului electricității, decidețiproblema acumulării și conservării sale a fost posibilă abia în 1745 de Ewald Jürgen von Kleist și Peter van Muschenbruck. Dispozitivul creat în Leiden olandeză a făcut posibilă acumularea energiei electrice și utilizarea acesteia la nevoie.
Leiden bank - prototip de condensator. Utilizarea sa în experimente fizice a împins studiul electricității cu mult înainte, a făcut posibilă crearea unui prototip de curent electric.
Adună încărcarea electrică și electricitatea -scopul principal al condensatorului. De obicei, acesta este un sistem de doi conductori izolați cât mai apropiați posibil. Spațiul dintre conductori este umplut cu un dielectric. Sarcina acumulată pe conductori este aleasă pentru a fi opusă. Proprietatea sarcinilor opuse care trebuie atrase contribuie la acumularea ei mai mare. Dielectricul are un rol dublu: cu cât constanta dielectrică este mai mare, cu atât este mai mare capacitatea electrică, sarcinile nu pot depăși obstacolul și pot fi neutralizate.
Capacitatea electrică este principala cantitate fizică care caracterizează capacitatea unui condensator de a acumula sarcină. Conductorii se numesc plăci, câmpul electric al condensatorului este concentrat între ele.
Energia unui condensator încărcat, cel mai probabil, ar trebui să depindă de capacitatea acestuia.
Potențialul energetic face posibilă utilizarea condensatoarelor (capacitate electrică mare). Energia unui condensator încărcat este utilizată atunci când este necesar să se aplice un impuls de curent pe termen scurt.
De ce valori depinde capacitatea electrică?Procesul de încărcare a unui condensator începe cu conectarea plăcilor sale la polii sursei de curent. Sarcina acumulată pe o placă (a cărei valoare este q) este luată ca sarcină a condensatorului. Câmpul electric concentrat între plăci are o diferență de potențial U.
Capacitatea electrică (C) depinde de cantitatea de energie electrică concentrată pe un conductor și de tensiunea câmpului: C = q / U.
Această valoare este măsurată în F (farade).
Capacitatea întregului Pământ nu poate fi comparată cu capacitatea unui condensator, care este de aproximativ dimensiunea unui notebook. Încărcarea puternică acumulată poate fi utilizată în tehnologie.
Cu toate acestea, acumulați o sumă nelimitatănu există nicio posibilitate de electricitate pe plăci. Când tensiunea crește la valoarea maximă, poate apărea o defecțiune a condensatorului. Plăcile sunt neutralizate, ceea ce poate deteriora dispozitivul. În acest caz, energia unui condensator încărcat este consumată complet pentru încălzirea acestuia.
Încălzirea condensatorului are loc din cauzatransformarea energiei câmpului electric în cea internă. Capacitatea condensatorului de a face treaba de deplasare a sarcinii indică prezența unei surse suficiente de energie electrică. Pentru a determina cât de mare este energia unui condensator încărcat, luați în considerare procesul de descărcare a acestuia. Sub acțiunea unui câmp electric de tensiune U, o sarcină de mărime q curge de la o placă la alta. Prin definiție, activitatea câmpului este egală cu produsul diferenței de potențial prin cantitatea de încărcare: A = qU. Această relație este valabilă doar pentru o valoare de tensiune constantă, dar în procesul de descărcare pe plăcile condensatorului, aceasta scade treptat la zero. Pentru a evita confuzia, să luăm valoarea medie U / 2.
Din formula capacității electrice avem: q = CU.
Prin urmare, energia unui condensator încărcat poate fi determinată de formula:
W = CU2/ 2.
Vedem că valoarea sa este cu atât mai mare, cu cât capacitatea și tensiunea electrică sunt mai mari. Pentru a răspunde la întrebarea cu ce este egală energia unui condensator încărcat, să ne întoarcem la soiurile lor.
Deoarece energia câmpului electric,concentrat în interiorul unui condensator, este direct legat de capacitatea acestuia, iar funcționarea condensatorilor depinde de caracteristicile lor de proiectare, sunt utilizate diferite tipuri de stocare.
Alte tipuri se disting în funcție de tip.condensatoare. Energia unui condensator încărcat depinde de proprietățile dielectricului. Cantitatea principală se numește constantă dielectrică. Capacitatea electrică este direct proporțională cu aceasta.
Luați în considerare cel mai simplu dispozitiv pentru colectarea sarcinii electrice - un condensator plat. Este un sistem fizic de două plăci paralele, între care există un strat dielectric.
Forma plăcilor poate fi fie dreptunghiulară, fierundă. Dacă este nevoie să obțineți o capacitate variabilă, atunci este obișnuit să luați plăcile sub formă de semidiscuri. Rotația unei plăci față de cealaltă duce la o modificare a zonei plăcilor.
Vom presupune că aria unei plăci este egală cuS, distanța dintre plăci este presupusă a fi d, constanta dielectrică a umpluturii este ε. Capacitatea electrică a unui astfel de sistem depinde doar de geometria condensatorului.
С = εε0S / d.
Vedem că capacitatea condensatorului este direct proporțională cu aria totală a unei plăci și invers proporțională cu distanța dintre ele. Coeficientul de proporționalitate - constanta electrică ε0... Creșterea constantei dielectricedielectric va crește capacitatea electrică. Reducerea suprafeței plăcilor vă permite să obțineți condensatori de tuns. Energia câmpului electric al unui condensator încărcat depinde de parametrii săi geometrici.
Folosim formula de calcul: W = CU2/ 2.
Determinarea energiei unui condensator plat încărcat se efectuează conform formulei:
W = εε0S U2/ (2d).
Capacitatea condensatoarelor de a colecta ușor sarcina electrică și de a o emite suficient de repede este utilizată în diferite domenii ale tehnologiei.
Conexiunea cu inductoare vă permite să creați circuite oscilante, filtre de curent, circuite de feedback.
Blițuri foto, arme de asomare, în care existădescărcare aproape instantanee, utilizați capacitatea condensatorului pentru a crea un impuls puternic de curent. Condensatorul este încărcat de la o sursă de curent continuu. Condensatorul în sine acționează ca un element care sparge circuitul. Descărcarea în direcția opusă are loc aproape instantaneu printr-o lampă cu rezistență ohmică redusă. Într-un pistol de asomare, acest element este corpul uman.
Capacitatea de a păstra acumulat pentru o lungă perioadă de timpîncărcarea oferă o oportunitate minunată de a o folosi ca stocare a informațiilor sau stocare a energiei. Această proprietate este utilizată pe scară largă în ingineria radio.
Înlocuiți bateria, din păcate, condensatorul nu esteîntr-o stare, deoarece are particularitatea de a fi externată. Energia acumulată de aceasta nu depășește câteva sute de jouli. Bateria poate stoca o cantitate mare de energie electrică mult timp și practic fără pierderi.
