Kondensator. Die Energie des geladenen Kondensators

Seit Beginn der Erforschung der Elektrizität die Frage ihrer Anhäufung und Erhaltung zu lösen war es nur im Jahr 1745 Ewald Jürgen von Kleist und Pieter van Musschenbroek. Gegründet im niederländischen Leiden Gerät erlaubt zu akkumulieren elektrische Energie und verwenden Sie es bei Bedarf.

Leyden jar – ein Prototyp-Kondensator. Seine Verwendung in physikalischen Experimenten förderte die Erforschung der Elektrizität weit voraus möglich ist, einen Prototyp eines elektrischen Stroms zu erzeugen.

Was ist ein Kondensator

Sammeln Sie die elektrische Ladung und Strom – der Hauptzweck des Kondensators. Typischerweise angeordnet, um ein System aus zwei isolierten Leiter so nahe wie möglich zueinander. Der Raum zwischen den Leitern ist mit einem Dielektrikum gefüllt. Akkumulierte Ladung auf ausgewählten Leiter heteronymic. Die Liegenschaft befindet sich entgegengesetzte Ladungen anziehen größer ist seine Ansammlung fördert. Das Dielektrikum wird eine doppelte Rolle gegeben: Je höher die Dielektrizitätskonstante, desto größer ist die elektrische Kapazität, Ladungen können nicht die Barriere überwinden und neutralisiert.

Elektrische Kapazität – die grundlegende physikalische Größe die Möglichkeit, Charakterisierung eine Ladung des Kondensators zu akkumulieren. Führungen Platten bezeichneten elektrisches Feld konzentriert Kondensator dazwischen.

Energie geladenen Kondensator, es von seiner Fähigkeit abhängen wird.

elektrische Kapazität

Energiepotenzial macht es möglich, (eine große elektrische Kapazität) des Kondensators anzuwenden. Die Energie des geladenen Kondensators wird verwendet, kurzen Stromimpuls bei Bedarf anzuwenden.

Auf welchen Werte hängen von elektrischer Kapazität? Der Prozess beginnt mit dem Ladekondensator seine Elektroden mit den Polen einer Stromquelle verbinden. Akkumuliert auf einer Platte Ladung (dessen Wert q) als die Ladung auf dem Kondensator entnommen. Das elektrische Feld zwischen den Elektroden eine Potentialdifferenz U zentriert

Elektrische Kapazität (C) hängt von der Menge der Elektrizität, der auf einem Leiter und die Feldspannung konzentriert ist: C = Q / U.

Dieser Wert wird in F (Farad) gemessen.

Die Kapazität der gesamten Erde kann nicht mit der verglichen werden , die Kapazität des Kondensators, dessen Wert etwa dem Notebook. Kumulierte leistungsstarke Ladung kann im Stand der Technik verwendet werden.

Um jedoch eine unbegrenzte Anzahl von Strom auf den Platten zu sparen, ist nicht möglich. Wenn die Spannung steigt auf einen Maximalwert des Kondensators Bruchs auftreten kann. Die Platten werden neutralisiert, was zu einer Beschädigung des Gerätes führen kann. Die Energie eines geladenen Kondensators ist in diesem Fall völlig in seiner Wärme.

Die Menge an Energie

Erwärmen des Kondensators aufgrund der Umwandlung der elektrischen Feldenergie in den Innenraum. Die Fähigkeit des Kondensators mit der Arbeit an der Bewegung der Ladung auszuführen zeigt das Vorhandensein einer ausreichenden Versorgung mit Elektrizität. Um zu bestimmen, wie groß die Energie eines geladenen Kondensators, um den Prozess der Entspannungspolitik in Betracht ziehen. Die elektrische Feldspannung U q Ladungsmenge fließt von einer Platte zur anderen. Per Definition ist ein Operationsfeld zu dem Produkt aus der Potentialdifferenz über die Ladungsmenge gleich: A = qU. Diese Beziehung gilt nur für einen konstanten Spannungswert, aber in dem Verfahren der Kondensatorplatten zum Entladen ist eine allmähliche Abnahme in seiner Null. Um zu vermeiden, Unstimmigkeiten, nehmen wir seinen Durchschnitt U / 2.

Elektrische Leistung von der Formel: q = CU.

Daher kann die Energie eines geladenen Kondensators gemäß der folgenden Formel bestimmt werden:

W = CU ^2/2.

Wir sehen, dass seine Größe größer, je höher ist die elektrische Kapazität und Spannung. Um die Frage zu beantworten, was ist die Energie eines geladenen Kondensators, wenden sich an ihre Spezies.

Arten von Kondensatoren

Da Energie des elektrischen Feldes in dem Kondensator konzentriert, um seine Kapazität unmittelbar verbunden ist und der Kondensator Betrieb hängt von ihren strukturellen Eigenschaften, verwendet verschiedene Arten von Antrieben.

1. Die Form der Platten: flach, zylindrisch, sphärisch, etc …
2. Aus der Änderung der Kapazität: konstant (die Kapazität nicht geändert wird), Variablen (die physikalischen Eigenschaften zu modifizieren, zu ändern Kapazität), Trimmer. Kapazitätsänderung durch Änderung der Temperatur, mechanische oder durchgeführt werden kann elektrische Spannung. Elektrische Kapazität der Abstimmkondensators Platte ändert den Änderungsbereich.
3. Gemäß dem dielektrisch: Gas, Flüssigkeit, Feststoff-Dielektrikum.
4. Gemäß dem dielektrischen Mittelwert: Glas, Papier, Glimmer, metallisierte, Keramik, Dünnfilme mit verschiedenen Zusammensetzungen.

Je nach Art der Unterscheidung und anderen Kondensatoren. Die Energie des geladenen Kondensators hängt von den dielektrischen Eigenschaften. Die Hauptmenge genannt Dielektrizitätszahl. Elektrische Kapazität ist direkt proportional.

Plattenkondensator

Lassen Sie uns zum Sammeln elektrischer Ladung ein einfaches Gerät betrachten – einen flachen Kondensator. Dies ist ein physikalisches System, das aus zwei parallelen Platten, zwischen denen die dielektrische Schicht.

Formplatten können rechteckig und kreisförmig sein. Wenn Sie eine Variable Kapazität erhalten müssen, wird die Platte in der Regel auf die Form von Halbscheiben geladen. Drehung einer Elektrode relativ zu einem anderen verursacht eine Änderung der Fläche der Platten.

Wir gehen davon aus, dass die Fläche einer Platte S, der Abstand zwischen den Platten nimmt gleich d, Permittivität Füllstoff – ε. Elektrische Kapazität des Systems hängt nur von der Geometrie des Kondensators.

C = εε ₀ S / d.

Die Energie des Kondensators flachen

Wir sehen, dass die Kapazität zur Gesamtfläche der einen Platte direkt proportional ist und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen diesen. Der Koeffizient der Proportionalität – elektrische Konstante ε _0. die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen zunehmenden wird die elektrische Kapazität erhöhen. Reduzieren der Fläche der Platten stellt einen Trimmer-Kondensatoren. Elektrische Feldenergie geladene Kondensator hängt von seinen geometrischen Parametern.

Wir verwenden eine Berechnungsformel: W = CU ^2/2.

Bestimmung Energie geladene Kondensator planare Form erfolgt nach der Formel:

W = ₀ εε SU ² / (2d).

Die Verwendung von Kondensatoren

Die Fähigkeit der Kondensatoren allmählich die elektrische Ladung schnell genug zu sammeln, um sich in verschiedenen Bereichen der Technik eingesetzt.

Verbindung mit Induktoren können Schwingkreise erzeugen, filtert die Stromrückkopplungsschaltung.

Taschenlampen, betäubt, in denen es praktisch momentane Kondensatorentladungskapazität verwendet, um einen starken Impulsstrom zu erzeugen. Kondensatoraufladung erfolgt von der Konstantstromquelle. Selbst wirkt als ein Kondensatorelement, unterbricht die Schaltung. fast sofort in der entgegengesetzten Richtung durch die Lampe ist die Entladung kleiner ohmschen Widerstand. Die electros dieses Element ist der menschliche Körper.

Kondensator oder Batterie

Die Fähigkeit, für eine lange Zeit, um die gespeicherte Ladung zu halten, gibt eine große Chance, sich als Speichermedium oder Energiespeicher zu verwenden. Im Radio wird diese Eigenschaft verwendet.

Ersetzen Sie die Batterie, leider ist der Kondensator nicht in der Lage zu sein, weil es ein Merkmal der Entladung hat. Kumulierte ihre Energie nicht überschreitet ein paar hundert Joules. Die Batterie kann speichern große Zufuhr von elektrischer Energie für eine lange Zeit, und nahezu verlustfrei.