Overladt til deres egen enhed, vil to elektriske ladninger af samme navn intet have med hinanden at gøre. De flyver så hurtigt de kan. Således, hvis partiklerne tvinges til at bevæge sig mod hinanden (og det sker f.eks. ved ophobning af en ladning), modstår de dette på alle mulige måder, og for at øge ladningskoncentrationstætheden i lederen, en vis energi skal bruges.
I en statisk tilstand bruges denne energi ikke og går uigenkaldeligt tabt. Det lagres som et elektrisk felt - en slags spænding i rummet mellem ladede partikler - indtil koncentrationen af ladninger falder, og de genvinder evnen til at bevæge sig frit.
I dette tilfælde bruger ladningerne den akkumulerede energi fra det elektriskefelt for at opnå acceleration på vej.
En kondensator er en elektrisk kredsløbskomponent, der er specielt designet til at lagre et elektrisk felt.
Energien af det elektriske felt i en kondensator er grundlaget for dens brug i adskillige elektriske og elektroniske enheder.
Simpel logik dikterer, at en kondensator opladet til en spænding på V vil kræve QV joule energi for at nå en ny tilstand, og denne værdi er netop energien af kondensatorens elektriske felt, lagret i den og klar til brug.
Desværre svigter sund fornuft her. Bare fordi du har det godt efter at have drukket en øl, betyder det ikke, at du vil føle dig præcis dobbelt så god efter at have drukket den anden.
Faktisk, efterhånden som anklagerne nærmer sig, modsætter de sig dem mere og mere indædt. Her har vi naturligvis at gøre med en ikke-lineær proces.
Lad os se, hvordan energien af det elektriske felt i en kondensator bestemmes ud fra et simpelt eksperiment.
Det er kendt, at strømmen er defineret som den hastighed, hvormed ladningen bevæger sig. Derfor, hvis du tilslutter kondensatoren til en kilde med stabiliseret strøm, vil ladningen Q akkumulere på pladerne med en konstant hastighed.
Antag, at vi tager en uopladet kondensator og slutter den til en strømforsyning, der giver konstant ladestrøm I.
Spænding på kondensatoren starter fra nul og stigerlineært indtil kondensatoren er fuldt opladet. Herefter stopper det. Lad os kalde denne værdi den maksimale spænding V.
Den gennemsnitlige spænding over kondensatoren under opladning er (V/2), og den gennemsnitlige effekt er henholdsvis I(V/2). Kondensatoren blev opladet i tiden T sekunder, så energien af det elektriske felt i kondensatoren, der er lagret under opladningsprocessen, er TI (V/2).
W=1/2QV=1/2CV
På trods af at der findes et stort antal størrelser, er kondensatorenheden ikke særlig forskelligartet.
De fleste af dem består af to parallelle plader adskilt af et dielektrikum. Nogle gange, for at spare plads, rulles denne sandwich sammen som en rulle. Og i nogle tilfælde har de flere lag, forbundet på en bestemt måde.
Beregning af kapacitansen af en kondensator bestående af to metalplader, med kendte fysiske dimensioner, er norm alt ikke svært, samt at beregne den resulterende kapacitans, når kondensatorer er forbundet i serie eller parallelt.
