Kondensatorens energi og dens kapacitans

Kondensatorens energi og dens kapacitans
Kondensatorens energi og dens kapacitans
Anonim

Hvis to ladninger kommunikeres til to isolerede ledere, vil der mellem dem være en såkaldt potentialforskel, som afhænger af størrelsen af disse ladninger og af ledernes geometri. I tilfælde af at ladningerne er ens i størrelsesorden, men modsat i fortegn, kan du introducere definitionen af elektrisk kapacitans, hvorfra du så kan få sådan noget som energien af en kondensator. Den elektriske kapacitans af et system bestående af to ledere er forholdet mellem en af ladningerne og potentialforskellen mellem disse ledere.

kondensator energi
kondensator energi

Energien af en kondensator afhænger direkte af kapacitansen. Dette forhold kan bestemmes ved hjælp af beregninger. Energien af kondensatoren (formlen) vil blive repræsenteret af kæden:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, hvor W er kondensatorens energi, C er kapacitansen, U er potentialforskellen mellem to plader (spænding), q er værdien af ladningen.

Værdien af den elektriske kapacitans afhænger af størrelsen og formen af den givne leder og af dielektrikumet, der adskiller disse ledere. Et system, hvor det elektriske felt kun er koncentreret (lokaliseret) i et bestemt område, kaldes en kondensator. Lederne, der udgør denne enhed,kaldes covers. Dette er det enkleste design af den såkaldte flade kondensator.

kondensator energi formel
kondensator energi formel

Den enkleste enhed er to flade plader, der har evnen til at lede elektricitet. Disse plader er anbragt parallelt i en vis (relativt lille) afstand fra hinanden og er adskilt af et lag af et bestemt dielektrikum. Kondensatorfeltets energi vil i dette tilfælde hovedsageligt være lokaliseret mellem pladerne. Men nær kanterne af pladerne og i nogle omgivende rum opstår der stadig ret svag stråling. Det kaldes i litteraturen for strejffeltet. I de fleste tilfælde er det sædvanligt at forsømme det og antage, at al kondensatorens energi er placeret helt mellem pladerne. Men i nogle tilfælde tages det stadig i betragtning (hovedsagelig er der tale om tilfælde af brug af mikrokapaciteter eller omvendt superkapaciteter).

kondensatorfeltenergi
kondensatorfeltenergi

Elektrisk kapacitans (deraf kondensatorens energi) er direkte afhængig af pladerne. Hvis du ser på formlen C \u003d E0S / d, hvor C er kapacitansen, E0 er værdien af værdien af en sådan parameter som permittiviteten (i dette tilfælde vakuum) og d er værdien af afstanden mellem pladerne, så kan vi konkludere, at kapacitansen af en sådan flad kondensator vil være omvendt proportional med værdien af afstanden mellem disse plader og direkte proportional med deres areal. Hvis rummet mellem pladerne er fyldt med et bestemt dielektrikum, vil kondensatorens energi og dens kapacitans stige med E gange (E ini dette tilfælde permittiviteten).

Således kan vi nu udtrykke formlen for den potentielle energi, der akkumuleres mellem kondensatorens to plader (plader): W=qEd. Det er dog meget lettere at udtrykke begrebet "kondensatorenergi" i form af kapacitans: W=(CUU)/2.

Formlerne for parallel- og serieforbindelse forbliver sande for et hvilket som helst antal kondensatorer, der er tilsluttet i et batteri.

Anbefalede: