Entscheiden Sie sich seit Beginn des ElektrizitätsstudiumsDie Frage der Anhäufung und Erhaltung war erst 1745 von Ewald Jürgen von Kleist und Peter van Muschenbruck möglich. Das im niederländischen Leiden entwickelte Gerät ermöglichte es, elektrische Energie zu sammeln und bei Bedarf zu nutzen.
Leiden Bank - Kondensator Prototyp. Die Verwendung in physikalischen Experimenten hat das Studium der Elektrizität weit vorangetrieben und es ermöglicht, einen Prototyp eines elektrischen Stroms zu erstellen.
Was ist ein Kondensator?
Sammeln Sie elektrische Ladung und Strom -der Hauptzweck des Kondensators. Dies ist normalerweise ein System aus zwei isolierten Leitern, die so nahe wie möglich beieinander liegen. Der Raum zwischen den Leitern ist mit einem Dielektrikum gefüllt. Die auf den Leitern angesammelte Ladung wird so gewählt, dass sie entgegengesetzt ist. Die Eigenschaft entgegengesetzter Ladungen, angezogen zu werden, trägt zu seiner größeren Akkumulation bei. Dem Dielektrikum wird eine doppelte Rolle zugewiesen: Je größer die Dielektrizitätskonstante, desto größer die elektrische Kapazität, können die Ladungen das Hindernis nicht überwinden und neutralisiert werden.
Die elektrische Kapazität ist die physikalische Hauptgröße, die die Fähigkeit eines Kondensators charakterisiert, Ladung zu akkumulieren. Die Leiter werden Platten genannt, das elektrische Feld des Kondensators ist zwischen ihnen konzentriert.
Die Energie eines geladenen Kondensators sollte höchstwahrscheinlich von seiner Kapazität abhängen.
Elektrische Kapazität
Das Energiepotential ermöglicht die Verwendung von Kondensatoren (mit hoher elektrischer Kapazität). Die Energie eines geladenen Kondensators wird verwendet, wenn ein Kurzzeitstromimpuls angelegt werden muss.
Von welchen Werten hängt die elektrische Kapazität ab? Der Ladevorgang eines Kondensators beginnt mit dem Verbinden seiner Platten mit den Polen der Stromquelle. Die auf einer Platte akkumulierte Ladung (deren Wert q ist) wird als Ladung des Kondensators genommen. Das zwischen den Platten konzentrierte elektrische Feld hat eine Potentialdifferenz U.
Die elektrische Kapazität (C) hängt von der auf einen Leiter konzentrierten Elektrizitätsmenge und der Feldspannung ab: C = q / U.
Dieser Wert wird in F (Farad) gemessen.
Die Kapazität der gesamten Erde kann nicht mit der Kapazität eines Kondensators verglichen werden, der ungefähr die Größe eines Notebooks hat. Die akkumulierte starke Ladung kann in der Technologie verwendet werden.
Sammeln Sie jedoch unbegrenztEs gibt keine Möglichkeit von Elektrizität auf den Platten. Wenn die Spannung auf den Maximalwert ansteigt, kann ein Kondensatorausfall auftreten. Die Platten sind neutralisiert, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. In diesem Fall wird die Energie eines geladenen Kondensators vollständig für die Erwärmung aufgewendet.
Energiewert
Kondensatorerwärmung erfolgt aufgrund vonUmwandlung der Energie des elektrischen Feldes in innere. Die Fähigkeit des Kondensators, die Ladung zu bewegen, zeigt das Vorhandensein einer ausreichenden Stromversorgung an. Um zu bestimmen, wie groß die Energie eines geladenen Kondensators ist, betrachten Sie den Prozess seiner Entladung. Unter Einwirkung eines elektrischen Spannungsfeldes U fließt eine Ladung der Größe q von einer Platte zur anderen. Per Definition ist die Arbeit des Feldes gleich dem Produkt der Potentialdifferenz durch die Ladungsmenge: A = qU. Dieses Verhältnis gilt nur für einen konstanten Spannungswert, nimmt jedoch beim Entladen auf den Kondensatorplatten allmählich auf Null ab. Um Verwirrung zu vermeiden, nehmen wir den Durchschnittswert U / 2.
Aus der Formel für die elektrische Kapazität ergibt sich: q = CU.
Daher kann die Energie eines geladenen Kondensators durch die Formel bestimmt werden:
W = CU2/ 2.
Wir sehen, dass sein Wert umso größer ist, je höher die elektrische Kapazität und Spannung ist. Um die Frage zu beantworten, wie hoch die Energie eines geladenen Kondensators ist, wenden wir uns ihren Sorten zu.
Arten von Kondensatoren
Da die Energie des elektrischen Feldes,konzentriert in einem Kondensator, steht in direktem Zusammenhang mit seiner Kapazität, und der Betrieb von Kondensatoren hängt von ihren Konstruktionsmerkmalen ab, verschiedene Arten von Speicher werden verwendet.
- Durch die Form der Platten: flach, zylindrisch, kugelförmig usw.
- Durch Kapazitätsänderung:Konstanten (die Kapazität ändert sich nicht), Variablen (Änderung der physikalischen Eigenschaften, wir ändern die Kapazität), Abstimmung. Die Änderung der Kapazität kann durch Ändern der Temperatur, der mechanischen oder elektrischen Beanspruchung durchgeführt werden. Die elektrische Kapazität der Trimmerkondensatoren ändert sich durch Ändern der Fläche der Platten.
- Nach Art des Dielektrikums: Gas, Flüssigkeit, mit einem festen Dielektrikum.
- Nach Art des Dielektrikums: Glas, Papier, Glimmer, Metall-Papier, Keramik, Dünnschichtfilme verschiedener Zusammensetzungen.
Andere Typen werden je nach Typ unterschieden.Kondensatoren. Die Energie eines geladenen Kondensators hängt von den Eigenschaften des Dielektrikums ab. Die Hauptgröße wird als Dielektrizitätskonstante bezeichnet. Die elektrische Kapazität ist direkt proportional dazu.
Flacher Kondensator
Betrachten Sie das einfachste Gerät zum Sammeln elektrischer Ladung - einen flachen Kondensator. Es ist ein physikalisches System aus zwei parallelen Platten, zwischen denen sich eine dielektrische Schicht befindet.
Die Form der Platten kann entweder rechteckig sein oderrunden. Wenn eine variable Kapazität benötigt wird, ist es üblich, die Platten in Form von Halbscheiben zu nehmen. Die Drehung einer Platte relativ zur anderen führt zu einer Änderung der Fläche der Platten.
Wir nehmen an, dass die Fläche einer Platte istS wird angenommen, dass der Abstand zwischen den Platten d ist, die Dielektrizitätskonstante des Füllstoffs ist & epsi;. Die elektrische Kapazität eines solchen Systems hängt nur von der Geometrie des Kondensators ab.
С = εε0S / d.
Energie eines Flachkondensators
Wir sehen, dass die Kapazität des Kondensators direkt proportional zur Gesamtfläche einer Platte und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen ist. Proportionalitätsfaktor - elektrische Konstante ε0... Erhöhung der DielektrizitätskonstanteDielektrikum erhöht die elektrische Kapazität. Wenn Sie die Fläche der Platten verkleinern, erhalten Sie Trimmerkondensatoren. Die Energie des elektrischen Feldes eines geladenen Kondensators hängt von seinen geometrischen Parametern ab.
Wir verwenden die Berechnungsformel: W = CU2/ 2.
Die Bestimmung der Energie eines geladenen Flachkondensators erfolgt nach folgender Formel:
W = εε0S U.2/ (2d).
Kondensatoren verwenden
Die Fähigkeit von Kondensatoren, elektrische Ladung reibungslos zu sammeln und schnell genug abzugeben, wird in verschiedenen Bereichen der Technologie eingesetzt.
Durch den Anschluss an Induktivitäten können Sie Schwingkreise, Stromfilter und Rückkopplungskreise erstellen.
Fotoblitze, Elektroschocker, in denen es gibtVerwenden Sie die Fähigkeit des Kondensators, um einen starken Stromimpuls zu erzeugen. Der Kondensator wird von einer Gleichstromquelle geladen. Der Kondensator selbst wirkt als ein Element, das den Stromkreis unterbricht. Die Entladung in die entgegengesetzte Richtung erfolgt fast augenblicklich durch eine Lampe mit niedrigem ohmschen Widerstand. In einem Elektroschocker ist dieses Element der menschliche Körper.
Kondensator oder Batterie
Die Fähigkeit, sich lange Zeit anzusammelnLadung bietet eine wunderbare Gelegenheit, es als Informationsspeicher oder Energiespeicher zu verwenden. Diese Eigenschaft ist in der Funktechnik weit verbreitet.
Ersetzen Sie die Batterie, leider ist der Kondensator nichtin einem Zustand, da es die Besonderheit hat, entlassen zu werden. Die von ihm angesammelte Energie überschreitet nicht mehrere hundert Joule. Die Batterie kann lange und praktisch verlustfrei eine große Menge Strom speichern.
