Енергията на кондензатора и неговия капацитет

Енергията на кондензатора и неговия капацитет
Енергията на кондензатора и неговия капацитет
Anonim

Ако два заряда се предават на два изолирани проводника, тогава между тях ще има така наречената потенциална разлика, която зависи от големината на тези заряди и от геометрията на проводниците. В случай, че зарядите са еднакви по големина, но противоположни по знак, можете да въведете определението за електрически капацитет, от което след това можете да получите такова нещо като енергията на кондензатор. Електрическият капацитет на система, състояща се от два проводника, е съотношението на един от зарядите към потенциалната разлика между тези проводници.

енергия на кондензатора
енергия на кондензатора

Енергията на кондензатора директно зависи от капацитета. Това съотношение може да се определи чрез изчисления. Енергията на кондензатора (формула) ще бъде представена от веригата:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, където W е енергията на кондензатора, C е капацитетът, U е потенциалната разлика между две пластини (напрежение), q е стойността на заряда.

Стойността на електрическия капацитет зависи от размера и формата на дадения проводник и от диелектрика, който разделя тези проводници. Система, в която електрическото поле е концентрирано (локализирано) само в определена област, се нарича кондензатор. Проводниците, които съставляват това устройство,се наричат корици. Това е най-простият дизайн на така наречения плосък кондензатор.

формула за енергия на кондензатора
формула за енергия на кондензатора

Най-простото устройство е две плоски пластини, които имат способността да провеждат електричество. Тези плочи са разположени успоредно на определено (сравнително малко) разстояние една от друга и са разделени от слой от определен диелектрик. Енергията на полето на кондензатора в този случай ще бъде локализирана главно между плочите. Въпреки това, близо до краищата на плочите и в някои околни пространства, все още възниква доста слабо излъчване. В литературата се нарича бездомно поле. В повечето случаи е обичайно да се пренебрегва и да се приеме, че цялата енергия на кондензатора е разположена напълно между плочите. Но в някои случаи той все още се взема предвид (главно това са случаи на използване на микрокапацитети или, обратно, свръхкапацитети).

енергия на полето на кондензатора
енергия на полето на кондензатора

Електрическият капацитет (следователно и енергията на кондензатора) е в пряка зависимост от плочите. Ако погледнете формулата C \u003d E0S / d, където C е капацитетът, E0 е стойността на такъв параметър като проницаемостта (в този случай вакуум) и d е стойността на разстоянието между плочите, тогава можем да заключим, че капацитетът на такъв плосък кондензатор ще бъде обратно пропорционален на стойността на разстоянието между тези пластини и право пропорционален на тяхната площ. Ако пространството между плочите е запълнено с някакъв специфичен диелектрик, тогава енергията на кондензатора и неговият капацитет ще се увеличат с E пъти (E вв този случай проницаемостта).

Така сега можем да изразим формулата на потенциалната енергия, която се натрупва между двете плочи (плочи) на кондензатора: W=qEd. Въпреки това е много по-лесно да се изрази концепцията за "енергия на кондензатора" по отношение на капацитета: W=(CUU)/2.

Формулите за паралелно и последователно свързване остават верни за произволен брой кондензатори, свързани в батерия.

Препоръчано: