Od začiatku štúdie elektrickej energie sa rozhodniteotázka jeho akumulácie a zachovania bola možná až v roku 1745 Ewaldom Jürgenom von Kleistom a Peterom van Mushenbruckom. Zariadenie vytvorené v holandskom Leidene umožnilo akumulovať elektrickú energiu a podľa potreby ju využívať.
Leiden Bank je prototyp kondenzátora. Jeho použitie vo fyzikálnych experimentoch pokročilo v štúdiu elektrickej energie a umožnilo vytvoriť prototyp elektrického prúdu.
Zbierajte elektrický náboj a elektrinu -hlavný účel kondenzátora. Zvyčajne sa jedná o systém dvoch izolovaných vodičov umiestnených čo najbližšie k sebe. Priestor medzi vodičmi je vyplnený dielektrikom. Náboj nahromadený na vodičoch je zvolený opačným spôsobom. Majetok opačných poplatkov na prilákanie priťahuje väčšiu akumuláciu. Dielektrikum má dvojakú úlohu: čím väčšia dielektrická konštanta, tým väčšia je elektrická kapacita, náboje nemôžu prekonať bariéru a neutralizovať.
Elektrická kapacita je hlavná fyzikálna veličina charakterizujúca schopnosť kondenzátora akumulovať náboj. Vodiče sa nazývajú platne, elektrické pole kondenzátora sa nachádza medzi nimi.
Energia nabitého kondenzátora by s najväčšou pravdepodobnosťou mala závisieť od jeho kapacity.
Energetický potenciál umožňuje použitie kondenzátorov (veľká elektrická intenzita). Energia nabitého kondenzátora sa používa, ak je to potrebné, na privedenie krátkodobého impulzu prúdu.
Aké množstvá určujú elektrickú kapacitu?Proces nabíjania kondenzátora začína pripojením jeho dosiek k pólom zdroja prúdu. Nabíjanie akumulované na jednej doštičke (hodnota ktorej je q) sa považuje za nabíjanie kondenzátora. Elektrické pole koncentrované medzi doskami má potenciálny rozdiel U.
Elektrická kapacita (C) závisí od množstva elektriny koncentrovanej na jednom vodiči a napätia poľa: C = q / U.
Táto hodnota sa meria v F (farads).
Kapacita celej Zeme sa nedá porovnať s kapacitou kondenzátora, ktorá je veľká asi ako notebook. Akumulovaný výkonný náboj je možné využiť v technológii.
Akumulujte však neobmedzené množstvoelektrina na doskách nie je možná. Keď napätie stúpne na maximálnu hodnotu, môže dôjsť k poruche kondenzátora. Dosky sú neutralizované, čo môže viesť k poškodeniu zariadenia. Energia nabitého kondenzátora v tomto prípade ide výlučne na jeho ohrev.
Kondenzátor sa zahrieva kvôlipremena energie elektrického poľa na vnútornú. Schopnosť kondenzátora vykonávať prácu s pohybom náboja naznačuje prítomnosť dostatočnej dodávky elektrickej energie. Ak chcete zistiť, aká veľká je energia nabitého kondenzátora, zvážte proces jeho vybíjania. Pôsobením elektrického poľa s napätím U prúdi z jednej dosky na druhú náboj veľkosti q. Podľa definície sa práca poľa rovná súčinu potenciálneho rozdielu podľa výšky náboja: A = qU. Tento pomer platí iba pre konštantnú hodnotu napätia, ale v procese vybíjania na kondenzátorových doskách sa postupne znižuje na nulu. Aby nedošlo k zámene, zoberme si jeho priemernú hodnotu U / 2.
Z vzorca elektrickej kapacity máme: q = CU.
Energiu nabitého kondenzátora teda môžeme určiť podľa vzorca:
W = CU2/ 2.
Vidíme, že jeho hodnota je väčšia, tým vyššia je elektrická kapacita a napätie. Aby sme odpovedali na otázku, aká je energia nabitého kondenzátora, obráťme sa na ich odrody.
Pretože energia elektrického poľa,koncentrovaný vo vnútri kondenzátora, priamo súvisí s jeho kapacitou a prevádzka kondenzátorov závisí od ich konštrukčných vlastností, používajú sa rôzne typy ukladania.
Ostatné typy sa rozlišujú podľa typu.kondenzátory. Energia nabitého kondenzátora závisí od vlastností dielektrika. Hlavná veličina sa nazýva dielektrická konštanta. Elektrická kapacita je mu priamo úmerná.
Zvážte najjednoduchšie zariadenie na zber elektrického náboja - plochý kondenzátor. Je to fyzikálny systém dvoch rovnobežných dosiek, medzi ktorými je dielektrická vrstva.
Tvar dosiek môže byť buď obdĺžnikový, alebookrúhly. Ak je potrebné získať premenlivú kapacitu, potom je obvyklé brať dosky vo forme polodiskov. Rotácia jednej dosky voči druhej vedie k zmene oblasti dosiek.
Budeme predpokladať, že plocha jednej platne jeS, predpokladá sa, že vzdialenosť medzi doskami je d, dielektrická konštanta plniva je ε. Elektrická kapacita takéhoto systému závisí iba od geometrie kondenzátora.
С = εε0SD.
Vidíme, že kapacita kondenzátora je priamo úmerná celkovej ploche jednej platne a nepriamo úmerná vzdialenosti medzi nimi. Koeficient proporcionality - elektrická konštanta ε0... Nárast dielektrickej konštantydielektrikum zvýši elektrickú kapacitu. Zmenšenie plochy dosiek vám umožní získať trimovacie kondenzátory. Energia elektrického poľa nabitého kondenzátora závisí od jeho geometrických parametrov.
Použijeme výpočtový vzorec: W = CU2/ 2.
Stanovenie energie nabitého plochého kondenzátora sa vykonáva podľa vzorca:
W = εε0S U2/ (2d).
Schopnosť kondenzátorov hladko zbierať elektrický náboj a vydávať ho dostatočne rýchlo sa využíva v rôznych technologických oblastiach.
Spojenie s induktormi vám umožňuje vytvárať oscilačné obvody, prúdové filtre, spätnoväzbové obvody.
Foto blesky, paralyzéry, v ktorých jetakmer okamžitý výboj, využite schopnosť kondenzátora na vytvorenie silného prúdového impulzu. Kondenzátor sa nabíja zo zdroja jednosmerného prúdu. Samotný kondenzátor funguje ako prvok prerušujúci obvod. Výboj v opačnom smere nastáva takmer okamžite cez žiarovku s nízkym ohmickým odporom. V paralyzéri je týmto prvkom ľudské telo.
Schopnosť udržať sa dlho akumulovanápoplatok dáva vynikajúcu príležitosť využiť ho ako úložisko informácií alebo energie. Táto vlastnosť je široko používaná v rádiotechnike.
Vymeňte batériu, bohužiaľ, kondenzátor nie jev stave, pretože má zvláštnosť vypúšťania. Energia, ktorú akumuluje, nepresahuje niekoľko sto joulov. Batéria dokáže dlho a prakticky bez strát uchovať veľkú zásobu elektrickej energie.
