Kondensor. Energi dari kapasitor bermuatan

Sejak awal studi listrik untuk memecahkan pertanyaan akumulasi dan pelestariannya itu hanya pada tahun 1745 Ewald Jurgen von Kleist dan Pieter van Musschenbroek. Dibentuk pada perangkat Belanda Leiden dibiarkan menumpuk energi listrik dan menggunakannya bila diperlukan.

Leyden jar - kapasitor prototipe. Penggunaannya dalam percobaan fisik dipromosikan studi listrik jauh di depan mungkin untuk membuat prototipe dari arus listrik.

Apa yang dimaksud dengan kapasitor

Kumpulkan muatan listrik dan listrik - tujuan utama dari kapasitor. Biasanya, sistem dua konduktor terisolasi diatur sedekat mungkin satu sama lain. Ruang antara konduktor diisi dengan dielektrik. Akumulasi biaya pada konduktor yang dipilih heteronymic. Properti ini berlawanan biaya menarik mempromosikan lebih besar akumulasi. dielectric diberikan peran ganda: semakin tinggi dielektrik konstan, semakin besar kapasitansi listrik, biaya tidak dapat mengatasi penghalang dan dinetralkan.

Kapasitas listrik - kuantitas fisik dasar karakteristik kesempatan untuk mengumpulkan biaya dari kapasitor. Panduan piring disebut medan listrik berfokus kapasitor diantaranya.

Energi dibebankan kapasitor, tampaknya tergantung pada kapasitasnya.

kapasitas listrik

potensi energi memungkinkan untuk menerapkan (kapasitansi listrik yang besar) dari kapasitor. Energi dari kapasitor bermuatan digunakan untuk menerapkan pulsa arus pendek jika diperlukan.

Pada apa nilai-nilai tergantung pada kapasitas listrik? Proses ini dimulai dengan pengisian kapasitor yang menghubungkan elektroda untuk kutub sumber arus. Menumpuk di satu piring biaya (nilai yang q) diambil sebagai muatan pada kapasitor. Medan listrik berpusat antara elektroda memiliki perbedaan potensial U.

kapasitansi listrik (C) tergantung pada jumlah listrik yang terkonsentrasi pada satu konduktor dan tegangan bidang: C = q / U.

Nilai ini diukur dalam F (farad).

Kapasitas seluruh bumi tidak dapat dibandingkan dengan kapasitansi dari kapasitor, yang nilainya sekitar notebook. Akumulasi biaya yang kuat dapat digunakan dalam bidang ini.

Namun, untuk menyimpan jumlah yang tidak terbatas listrik di piring tidak mungkin. Ketika tegangan meningkat ke nilai maksimum kapasitor kerusakan mungkin terjadi. Pelat dinetralkan, yang dapat menyebabkan kerusakan perangkat. Energi dari sebuah kapasitor dibebankan dalam hal ini adalah sepenuhnya di panas nya.

Jumlah energi

Pemanasan dari kapasitor adalah akibat konversi energi medan listrik ke interior. Kemampuan kapasitor untuk melakukan pekerjaan pada pergerakan muatan menunjukkan adanya pasokan yang cukup listrik. Untuk menentukan seberapa besar energi dari kapasitor bermuatan, mempertimbangkan proses detente. Tegangan medan listrik U biaya q kuantitas mengalir dari satu piring ke yang lain. Menurut definisi, medan operasi adalah sama dengan produk dari perbedaan potensial di seluruh kuantitas muatan: A = qu. Hubungan ini hanya berlaku untuk nilai tegangan konstan, namun dalam proses untuk pemakaian pelat kapasitor adalah penurunan bertahap dalam nol. Untuk menghindari perbedaan, kita mengambil rata-rata untuk U / 2.

kapasitas listrik dari rumus memiliki: q = CU.

Oleh karena itu, energi dari kapasitor dibebankan dapat ditentukan dengan rumus:

W = CU ^2/2.

Kita melihat bahwa besarnya lebih besar semakin tinggi kapasitas listrik dan tegangan. Untuk menjawab pertanyaan tentang apa adalah energi dari kapasitor dibebankan, beralih ke spesies mereka.

jenis kapasitor

Karena energi dari medan listrik terkonsentrasi di kapasitor secara langsung berhubungan dengan kapasitansi dan operasi kapasitor tergantung pada karakteristik struktural mereka, menggunakan berbagai jenis drive.

1. Bentuk piring: datar, silinder, bola, dll ...
2. Dari perubahan kapasitansi: konstan (kapasitas tidak berubah), variabel (memodifikasi sifat fisik, mengubah kapasitas), pemangkas. perubahan kapasitansi dapat dilakukan dengan mengubah suhu, mekanik atau tegangan listrik. kapasitansi listrik dari pelat tala kapasitor mengubah area perubahan.
3. Sesuai dengan jenis dielektrik: gas, cair, dielektrik padat.
4. Menurut mean dielectric: kaca, kertas, mika, metalisasi, keramik, tipis-film dari berbagai komposisi.

Tergantung pada jenis perbedaan dan kapasitor lainnya. Energi dari kapasitor dibebankan tergantung pada sifat dielektrik. Kuantitas utama yang disebut permitivitas. kapasitansi listrik berbanding lurus dengan itu.

kapasitor plat

Mari kita mempertimbangkan perangkat sederhana untuk mengumpulkan muatan listrik - kondensor datar. Ini adalah sistem fisik yang terdiri dari dua pelat sejajar antara yang lapisan dielektrik.

piring bentuk bisa persegi panjang, dan lingkaran. Jika Anda harus menerima kapasitas variabel, piring biasanya dibebankan ke bentuk setengah-disk. Rotasi satu elektroda relatif terhadap yang lain menyebabkan perubahan di daerah dari piring.

Kami berasumsi bahwa daerah satu piring adalah S, jarak antara pelat mengambil d sama, permitivitas filler - ε. Kapasitas listrik dari sistem hanya bergantung pada geometri kapasitor.

C = εε ₀ S / d.

Energi dari kapasitor datar

Kita melihat bahwa kapasitansi berbanding lurus dengan luas total satu piring dan berbanding terbalik dengan jarak diantaranya. Koefisien proporsionalitas - listrik konstan ε _0. Meningkatkan konstanta dielektrik dielectric akan meningkatkan kapasitansi listrik. Mengurangi luas pelat menyediakan penghias kapasitor. energi dikenakan medan listrik kapasitor tergantung pada parameter geometris nya.

Kami menggunakan formula perhitungan: W = CU ^2/2.

energi Penentuan dibebankan bentuk kapasitor planar dilakukan dengan rumus:

W = εε ₀ SU ² / (2d).

Penggunaan kapasitor

Kemampuan kapasitor secara bertahap mengumpulkan muatan listrik cukup cepat untuk memberikan digunakan dalam berbagai bidang teknologi.

Senyawa dengan induktor dapat membuat sirkuit resonan, menyaring sirkuit umpan balik arus.

Senter, setrum, di mana ada praktis seketika kapasitor kapasitas debit digunakan untuk membuat arus pulsa yang kuat. kapasitor pengisian berlangsung dari sumber arus konstan. Itu sendiri bertindak sebagai elemen kapasitor, istirahat sirkuit. dalam arah yang berlawanan melalui lampu debit resistensi ohmik kecil hampir seketika. kejut listrik elemen ini adalah tubuh manusia.

Kapasitor atau baterai

Kemampuan untuk waktu yang lama untuk menjaga muatan yang tersimpan memberikan kesempatan besar untuk menggunakannya sebagai storage media penyimpanan atau energi. Di radio, properti ini digunakan secara luas.

Mengganti baterai, sayangnya, kapasitor tidak mampu, karena memiliki fitur debit. Akumulasi energi mereka tidak melebihi beberapa ratus joule. Baterai dapat menyimpan pasokan besar tenaga listrik untuk waktu yang lama, dan dengan hampir tidak ada kerugian.