Odlučite se od početka studija električne energijepitanje njegovog nakupljanja i očuvanja bilo je moguće samo 1745. godine od strane Ewalda Jürgena von Kleista i Petera van Muschenbrucka. Uređaj stvoren u nizozemskom Leidenu omogućio je akumuliranje električne energije i njezinu upotrebu po potrebi.
Leiden banka - prototip kondenzatora. Njegova upotreba u fizikalnim eksperimentima unaprijedila je proučavanje električne energije daleko unaprijed, omogućivši stvaranje prototipa električne struje.
Što je kondenzator
Prikupiti električni naboj i električnu energiju -glavna svrha kondenzatora. Tipično je ovo sustav dvaju izoliranih vodiča što je moguće bliže. Prostor između vodiča ispunjen je dielektrikom. Naboj akumuliran na vodičima odabran je suprotan. Svojstvo privlačenja suprotnih naboja pridonosi njegovom većem nakupljanju. Dielektrik ima dvojaku ulogu: što je veća dielektrična konstanta, to je veći električni kapacitet, naboji ne mogu prevladati prepreku i biti neutralizirani.
Električni kapacitet glavna je fizička veličina koja karakterizira sposobnost kondenzatora da akumulira naboj. Vodiči se nazivaju pločama, električno polje kondenzatora koncentrirano je između njih.
Energija nabijenog kondenzatora, najvjerojatnije, trebala bi ovisiti o njegovom kapacitetu.
Električni kapacitet
Energetski potencijal omogućuje upotrebu kondenzatora (velikog električnog kapaciteta). Energija nabijenog kondenzatora koristi se kada je potrebno primijeniti kratkotrajni impuls struje.
O kojim vrijednostima ovisi električni kapacitet?Proces punjenja kondenzatora započinje spajanjem njegovih ploča na polove izvora struje. Naboj akumuliran na jednoj ploči (čija je vrijednost q) uzima se kao naboj kondenzatora. Električno polje koncentrirano između ploča ima potencijalnu razliku U.
Električni kapacitet (C) ovisi o količini električne energije koncentrirane na jednom vodiču i naponu polja: C = q / U.
Ova se vrijednost mjeri u F (farads).
Kapacitet cijele Zemlje ne može se usporediti s kapacitetom kondenzatora, koji je približno veličine bilježnice. Akumulirani snažni naboj može se koristiti u tehnologiji.
Međutim, akumulirajte neograničenu količinuna pločama nema mogućnosti struje. Kada napon poraste do svoje maksimalne vrijednosti, može doći do proboja kondenzatora. Ploče su neutralizirane, što može oštetiti uređaj. U tom se slučaju energija nabijenog kondenzatora u potpunosti troši na njegovo zagrijavanje.
Energetska vrijednost
Do zagrijavanja kondenzatora dolazi zbogtransformacija energije električnog polja u unutarnje. Sposobnost kondenzatora da obavlja posao premještanja naboja ukazuje na prisutnost dovoljne opskrbe električnom energijom. Da biste utvrdili kolika je energija nabijenog kondenzatora, razmotrite postupak njegovog pražnjenja. Pod djelovanjem električnog polja napona U, naboj veličine q teče s jedne ploče na drugu. Prema definiciji, rad polja jednak je umnošku razlike potencijala na iznos naboja: A = qU. Ovaj odnos vrijedi samo za konstantnu vrijednost napona, ali u procesu pražnjenja na pločama kondenzatora on se postupno smanjuje na nulu. Da ne bude zabune, uzmimo njegovu prosječnu vrijednost U / 2.
Iz formule električnog kapaciteta imamo: q = CU.
Stoga se energija nabijenog kondenzatora može odrediti formulom:
W = CU2/ 2.
Vidimo da je njegova vrijednost veća, što su veći električni kapacitet i napon. Da bismo odgovorili na pitanje čemu je jednaka energija nabijenog kondenzatora, obratimo se njihovim sortama.
Vrste kondenzatora
Budući da je energija električnog polja,koncentriran unutar kondenzatora, izravno je povezan s njegovim kapacitetom, a rad kondenzatora ovisi o njihovim dizajnerskim značajkama, koriste se razne vrste spremišta.
- Po obliku ploča: ravne, cilindrične, sferne itd.
- Promjenom kapaciteta:konstante (kapacitet se ne mijenja), varijable (mijenjajući fizička svojstva, mijenjamo kapacitet), podešavanje. Promjena kapacitivnosti može se provesti promjenom temperature, mehaničkog ili električnog naprezanja. Električni kapacitet kondenzatora trimera mijenja se promjenom površine ploča.
- Po vrsti dielektrika: plin, tekućina, kruti dielektrik.
- Po vrsti dielektrika: staklo, papir, tinjac, metal-papir, keramika, tankoslojni filmovi različitih sastava.
Ostale vrste razlikuju se ovisno o vrsti.kondenzatori. Energija nabijenog kondenzatora ovisi o svojstvima dielektrika. Glavna veličina naziva se dielektrična konstanta. Električni kapacitet mu je izravno proporcionalan.
Plosnati kondenzator
Razmotrimo najjednostavniji uređaj za sakupljanje električnog naboja - ravni kondenzator. To je fizički sustav dviju paralelnih ploča, između kojih se nalazi dielektrični sloj.
Oblik ploča može biti pravokutni ilikrug. Ako postoji potreba za dobivanjem promjenjivog kapaciteta, tada je uobičajeno uzimati ploče u obliku poludiskova. Rotacija jedne ploče u odnosu na drugu dovodi do promjene površine ploča.
Pretpostavit ćemo da je površina jedne ploče jednakaS, pretpostavlja se da je udaljenost između ploča d, dielektrična konstanta punila je ε. Električni kapacitet takvog sustava ovisi samo o geometriji kondenzatora.
S = εε0S / d.
Energija ravnog kondenzatora
Vidimo da je kapacitivnost kondenzatora izravno proporcionalna ukupnoj površini jedne ploče i obrnuto proporcionalna udaljenosti između njih. Koeficijent proporcionalnosti - električna konstanta ε0... Povećanje dielektrične konstantedielektrik će povećati električni kapacitet. Smanjivanje površine ploča omogućuje vam dobivanje kondenzatora za obrezivanje. Energija električnog polja nabijenog kondenzatora ovisi o njegovim geometrijskim parametrima.
Koristimo formulu izračuna: W = CU2/ 2.
Određivanje energije nabijenog ravnog kondenzatora provodi se prema formuli:
W = εε0S U2/ (2d).
Korištenje kondenzatora
Sposobnost kondenzatora da glatko sakupljaju električni naboj i daju ga dovoljno brzo koristi se u raznim poljima tehnologije.
Veza s induktorima omogućuje vam stvaranje oscilirajućih krugova, trenutnih filtara, povratnih krugova.
Fotobljeskovi, omamljujuće puške, u kojima imagotovo trenutno pražnjenje, iskoristite sposobnost kondenzatora da stvori snažni strujni impuls. Kondenzator se puni iz izvora istosmjerne struje. Kondenzator sam djeluje kao element koji prekida krug. Pražnjenje u suprotnom smjeru događa se gotovo trenutno kroz žarulju niskog omskog otpora. U omamljujućem pištolju ovaj je element ljudsko tijelo.
Kondenzator ili baterija
Sposobnost zadržavanja akumuliranog dugo vremenapunjenje daje krasnu priliku da ga koristite kao skladište podataka ili kao skladište energije. Ovo se svojstvo široko koristi u radiotehnici.
Zamijenite bateriju, nažalost, kondenzator nijeu državi, jer ima posebnost ispuštanja. Energija akumulirana njime ne prelazi nekoliko stotina džula. Baterija može dugo i praktički bez gubitaka pohraniti veliku zalihu električne energije.
