Energia kondenzátora a jeho kapacita

Energia kondenzátora a jeho kapacita
Energia kondenzátora a jeho kapacita
Anonim

Ak sú dva náboje komunikované do dvoch izolovaných vodičov, potom medzi nimi bude takzvaný potenciálny rozdiel, ktorý závisí od veľkosti týchto nábojov a od geometrie vodičov. V prípade, že sú náboje rovnakej veľkosti, ale opačného znamienka, môžete zaviesť definíciu elektrickej kapacity, z ktorej potom môžete získať niečo ako energiu kondenzátora. Elektrická kapacita systému pozostávajúceho z dvoch vodičov je pomer jedného z nábojov k potenciálnemu rozdielu medzi týmito vodičmi.

energia kondenzátora
energia kondenzátora

Energia kondenzátora priamo závisí od kapacity. Tento pomer je možné určiť pomocou výpočtov. Energiu kondenzátora (vzorec) bude reprezentovať reťazec:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, kde W je energia kondenzátora, C je kapacita, U je potenciálny rozdiel medzi dvoma doskami (napätie), q je hodnota náboja.

Hodnota elektrickej kapacity závisí od veľkosti a tvaru daného vodiča a od dielektrika, ktoré tieto vodiče oddeľuje. Systém, v ktorom je elektrické pole sústredené (lokalizované) len v určitej oblasti, sa nazýva kondenzátor. Vodiče, ktoré tvoria toto zariadenie,sa nazývajú kryty. Toto je najjednoduchší dizajn takzvaného plochého kondenzátora.

energetický vzorec kondenzátora
energetický vzorec kondenzátora

Najjednoduchším zariadením sú dve ploché dosky, ktoré majú schopnosť viesť elektrinu. Tieto dosky sú usporiadané paralelne v určitej (relatívne malej) vzdialenosti od seba a sú oddelené vrstvou určitého dielektrika. Energia poľa kondenzátora bude v tomto prípade lokalizovaná hlavne medzi doskami. V blízkosti okrajov dosiek a v niektorých okolitých priestoroch však stále vzniká pomerne slabé žiarenie. V literatúre sa nazýva bludné pole. Vo väčšine prípadov je zvykom to zanedbávať a predpokladať, že všetka energia kondenzátora je úplne umiestnená medzi doskami. No v niektorých prípadoch sa s tým stále počíta (hlavne ide o prípady využitia mikrokapacít alebo naopak superkapacít).

energia poľa kondenzátora
energia poľa kondenzátora

Elektrická kapacita (teda energia kondenzátora) je priamo závislá od dosiek. Ak sa pozriete na vzorec C \u003d E0S / d, kde C je kapacita, E0 je hodnota hodnoty takého parametra, ako je permitivita (v tomto prípade vákuum) a d je hodnota vzdialenosti medzi doskami, potom môžeme usúdiť, že kapacita takéhoto plochého kondenzátora bude nepriamo úmerná hodnote vzdialenosti medzi týmito doskami a priamo úmerná ich ploche. Ak je priestor medzi doskami vyplnený nejakým špecifickým dielektrikom, potom sa energia kondenzátora a jeho kapacita zvýši E-krát (E vv tomto prípade permitivita).

Teraz teda môžeme vyjadriť vzorec potenciálnej energie, ktorá sa akumuluje medzi dvoma doskami (doskami) kondenzátora: W=qEd. Je však oveľa jednoduchšie vyjadriť pojem „energie kondenzátora“z hľadiska kapacity: W=(CUU)/2.

Vzorce pre paralelné a sériové pripojenie zostávajú pravdivé pre ľubovoľný počet kondenzátorov pripojených k batérii.

Odporúča: