Energien til kondensatoren og dens kapasitans

Energien til kondensatoren og dens kapasitans
Energien til kondensatoren og dens kapasitans
Anonim

Hvis to ladninger kommuniseres til to isolerte ledere, vil det mellom dem være en såk alt potensialforskjell, som avhenger av størrelsen på disse ladningene og av geometrien til lederne. I tilfelle ladningene er de samme i størrelse, men motsatt i fortegn, kan du introdusere definisjonen av elektrisk kapasitans, hvorfra du kan få noe slikt som energien til en kondensator. Den elektriske kapasitansen til et system som består av to ledere er forholdet mellom en av ladningene og potensialforskjellen mellom disse lederne.

kondensator energi
kondensator energi

Energien til en kondensator avhenger direkte av kapasitansen. Dette forholdet kan bestemmes ved hjelp av beregninger. Energien til kondensatoren (formelen) vil bli representert av kjeden:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, der W er energien til kondensatoren, C er kapasitansen, U er potensialforskjellen mellom to plater (spenning), q er verdien av ladningen.

Verdien av den elektriske kapasitansen avhenger av størrelsen og formen til den gitte lederen og av dielektrikumet som skiller disse lederne. Et system der det elektriske feltet er konsentrert (lokalisert) kun i et bestemt område kalles en kondensator. Lederne som utgjør denne enheten,kalles deksler. Dette er den enkleste utformingen av den såk alte flate kondensatoren.

kondensator energi formel
kondensator energi formel

Den enkleste enheten er to flate plater som har evnen til å lede strøm. Disse platene er anordnet parallelt i en viss (relativt liten) avstand fra hverandre og er atskilt med et lag av et bestemt dielektrikum. Energien til kondensatorfeltet vil i dette tilfellet hovedsakelig lokaliseres mellom platene. Imidlertid oppstår det fortsatt ganske svak stråling nær kantene på platene og i noen omkringliggende rom. Det kalles i litteraturen for streiffeltet. I de fleste tilfeller er det vanlig å neglisjere det og anta at all energien til kondensatoren er plassert helt mellom platene. Men i noen tilfeller blir det fortsatt tatt i betraktning (hovedsakelig er dette tilfeller av bruk av mikrokapasitet eller omvendt superkapasitet).

kondensatorfeltenergi
kondensatorfeltenergi

Elektrisk kapasitans (derav energien til kondensatoren) er direkte avhengig av platene. Hvis du ser på formelen C \u003d E0S / d, hvor C er kapasitansen, er E0 verdien av verdien av en slik parameter som permittiviteten (i dette tilfellet vakuum) og d er verdien av avstanden mellom platene, så kan vi konkludere med at kapasitansen til en slik flat kondensator vil være omvendt proporsjonal med verdien av avstanden mellom disse platene og direkte proporsjonal med arealet deres. Hvis rommet mellom platene er fylt med et bestemt dielektrikum, vil energien til kondensatoren og dens kapasitans øke med E ganger (E ini dette tilfellet permittiviteten).

Dermed kan vi uttrykke formelen for den potensielle energien som akkumuleres mellom de to platene (platene) til kondensatoren: W=qEd. Det er imidlertid mye lettere å uttrykke konseptet "kondensatorenergi" når det gjelder kapasitans: W=(CUU)/2.

Formlene for parallell- og seriekobling forblir sanne for et hvilket som helst antall kondensatorer koblet i et batteri.

Anbefalt: