Оставени на собствените си устройства, два електрически заряда с едно и също име не искат да имат нищо общо един с друг. Те летят толкова бързо, колкото могат. По този начин, ако частиците са принудени да се движат една към друга (а това се случва, например, при натрупване на заряд), те се съпротивляват на това по всякакъв възможен начин и за да се увеличи плътността на концентрацията на заряда в проводника, определена енергия трябва да се изразходва.
В статично състояние тази енергия не се използва и се губи безвъзвратно. Той се съхранява като електрическо поле - вид напрежение в пространството между заредените частици - докато концентрацията на зарядите намалее и те възвърнат способността си да се движат свободно.
В този случай зарядите използват акумулираната енергия на електричествотополе за придобиване на ускорение по пътя си.
А кондензатор е компонент на електрическа верига, специално проектиран да съхранява електрическо поле.
Енергията на електрическото поле на кондензатора е в основата на използването му в множество електрически и електронни устройства.
Простата логика диктува, че кондензатор, зареден до напрежение V, ще изисква QV джаули енергия, за да достигне до ново състояние и тази стойност е точно енергията на електрическото поле на кондензатора, съхранено в него и готово за използвайте.
За съжаление тук здравият разум се проваля. Само защото се чувствате добре след като изпиете една бира, това не означава, че ще се почувствате точно два пъти по-добре, след като изпиете втората.
Всъщност, с наближаването на обвиненията, те му се съпротивляват все по-ожесточено. Очевидно тук имаме работа с нелинеен процес.
Нека видим как енергията на електрическото поле на кондензатор се определя въз основа на прост експеримент.
Известно е, че токът се определя като скоростта, с която се движи зарядът. Следователно, ако свържете кондензатора към източник на стабилизиран ток, зарядът Q ще се натрупва върху плочите с постоянна скорост.
Да предположим, че вземем незареден кондензатор и го свържем към захранване, което осигурява постоянен ток на зареждане I.
Напрежението на кондензатора започва от нула и се увеличавалинейно, докато кондензаторът се зареди напълно. След това спира. Нека наречем тази стойност максимално напрежение V.
Средното напрежение на кондензатора по време на зареждане е (V/2), а средната мощност, съответно, е I(V/2). Кондензаторът е зареден за време T секунди, така че енергията на електрическото поле на кондензатора, съхранявана в процеса на зареждане, е TI (V/2).
W=1/2QV=1/2CV
Въпреки съществуването на огромен брой размери, кондензаторното устройство не е много разнообразно.
Повечето от тях се състоят от две успоредни плочи, разделени от диелектрик. Понякога, за да се спести място, този сандвич се навива като руло. А в някои случаи имат няколко слоя, свързани по определен начин.
Изчисляването на капацитета на кондензатор, състоящ се от две метални пластини, с известни физически размери, обикновено не е трудно, както и изчисляването на резултантния капацитет, когато кондензаторите са свързани последователно или паралелно.
