Звідки виникає енергія електричного поля конденсатора
Надані самі собі, два однойменних електричних заряду не хочуть мати нічого спільного один з одним. Вони розлітаються так швидко, як тільки можуть. Таким чином, якщо частинки змушені рухатися назустріч один одному (а це відбувається, наприклад, при накопиченні заряду), вони цьому всіляко чинять опір, і щоб збільшити щільність концентрації зарядів у провіднику, повинна бути витрачена певна енергія.
У статичному стані ця енергія не використовується і безповоротно втрачається. Вона зберігається у вигляді електричного поля - своєрідної напруженості в просторі між зарядженими частинками - до тих пір, поки концентрація зарядів не зменшиться, і вони знов не знайдуть здатність до вільного пересування.
У цьому випадку заряди використовують накопичену енергію електричного поля для придбання прискорення на своєму шляху.
Конденсатор є компонентом електричного кола, спеціально призначеним для зберігання електричного поля.
Енергія електричного поля конденсатора є основою його використання в численних електричних та електронних пристроях.
Проста логіка підказує, що конденсатор, заряджений до напруги V, для досягнення нового стану потребують QV джоулів енергії, і ця величина якраз і є не що інше, як енергія електричного поля конденсатора, накопичена в ньому і готова до використання.
На жаль, здоровий глузд тут дає осічку. Якщо ви відчуваєте себе добре після випитої кухля пива, це зовсім не означає, що ви будете почувати себе рівно в два рази краще після прийому другої.
Насправді в міру зближення зарядів, вони чинять опір цьому все більш і більш люто. Очевидно, що тут ми маємо справу з нелінійним процесом.
Подивимося, як енергія електричного поля конденсатора визначається на основі простого досвіду.
Відомо, що струм визначається як швидкість, з якою рухається заряд. Тому, якщо підключити конденсатор до джерела стабілізованого струму, заряд Q буде накопичуватися на пластинах з постійною швидкістю.
Припустимо, ми беремо незаряджений конденсатор і підключаємо його до блоку живлення, який забезпечує постійний зарядний струм I.
Напруга на конденсаторі починається з нуля і зростає лінійно, поки конденсатор не буде повністю заряджений. Після цього воно зупиняється. Назвемо це значення максимальною напругою V.
Середня напруга на конденсаторі в процесі заряду становить (V / 2), а середня потужність, відповідно, I (V / 2). Конденсатор був заряджений за час Т секунд, так що енергія електричного поля конденсатора, запасена в в процесі заряду, дорівнює TI (V / 2).
W = 1 / 2QV = 1 / 2CV
Незважаючи на існування величезної кількості типорозмірів, пристрій конденсатора не відрізняється особливою різноманітністю.
Більшість з них складаються з двох паралельних пластин, розділених діелектриком. Іноді, для економії місця, цей сендвіч згорнуть в трубочку, як рулет. А в деяких випадках вони мають кілька шарів, певним чином пов`язаних між собою.
Розрахунок ємності конденсатора, що складається з двох металевих пластин, при відомих фізичних розмірах зазвичай не представляє складності, так само, як і розрахунок результуючої ємності при послідовному або паралельному з`єднанні конденсаторів.
Напруга струму - важливе поняття електротехніки Електрика - найбільш використовуваний людиною вид енергії. Без перебільшення можна сказати, що визначення електричного струму як упорядкованого руху електронів добре відомо ще зі шкільного підручника фізики. Але от що таке напруга струму і яким…
Реактивний опір - що це? Людина вже давно застосовує для своїх потреб електричну, хімічну, атомну енергію. Для технічного опису будь-який з них є набір понять, що дозволяють характеризувати їх суть. Наприклад, такі ознаки, як потужність, напруженість, щільність та ін.,…
Енергія електричного поля Говорячи про те, що таке енергія електричного поля, не можна не вказати, що це найважливіший його параметр. Незважаючи на те, що сам термін «енергія» досить звичний і, на перший погляд, очевидна, в даному випадку потрібно добре розуміти, про що йде…
Що таке діелектрична проникність середовища Ще в школі на уроках фізики викладач, розповідаючи про електричні явища, пояснював, що таке діелектрична проникність середовища. Надалі, якщо основна професія не пов'язана з електротехнікою, тема благополучно забувалася. У даній роботі ми згадаємо,…
Що таке електростатична індукція Повертаючись до школиПерш ніж відповісти на питання, що таке електростатична індукція, необхідно визначитися, що саме розуміється під терміном «провідник». Хоча ще на шкільних уроках фізики цьому присвячені цілі теми, людина, безпосередньо не…
Струм, електричний струм у вакуумі Електричний струм - впорядкований рух електрозарядов. Його можна отримати, наприклад, в провіднику, який з'єднує заряджене і незаряджена тіло. Однак цей струм припиниться, як тільки різниця потенціалів цих тіл стане нульовий. Впорядкований рух…
Опір конденсатора Конденсатор є одним з найбільш поширених елементів електронних схем. Типи конденсаторів, деякі їхні параметри, такі, як опір конденсатора, розглянуті в цій статті.Можна сказати, що два металеві електроди, розділених шаром повітря, і є конденсатор.…
Електроємність конденсатора: сутність та основні характеристики І в промисловості, і в повсякденному житті нерідко потрібне створення великої кількості позитивних і негативних електричних зарядів. Зрозуміло, що за допомогою електризації тіл і електростатичного індукції це зробити неможливо. Виходить, потрібно…
Конденсатор. Енергія зарядженого конденсатора З моменту початку вивчення електрики вирішити питання про його накопиченні і збереженні вдалося лише в 1745 році Евальду Юргену фон Клейста і Пітеру ван Мушенбрук. Створене в голландському Лейдені пристрій дозволяло акумулювати електричну енергію та…
Енергія конденсатора і його ємність Якщо два заряду повідомити двом ізольованим провідникам, то між ними виникне так звана різниця потенціалів, яка залежить від величини цих зарядів і від геометрії провідників. У тому випадку, якщо заряди однакові по величині, але протилежні за своїм…
Плоский конденсатор і його пристрій Дві плоскі пластини, розташовані паралельно один одному і розділені діелектриком, складають плоский конденсатор. Це найпростіший представник конденсаторів, які призначені для накопичення різнойменною енергії. Якщо пластинам повідомити заряд, рівний…
Послідовне з'єднання конденсаторів як варіант підбору ємності Конденсатор - дуже поширена радіодеталей, яка зустрічається у всіх принципових схемах. Він являє собою два провідники, розділених діелектриком (залежно від типу конденсаторів застосовуються різні його типи), тобто фізично це розрив ланцюга, але в…
Що таке ЕРС джерела струму? Якщо замкнути між собою полюса зарядженого конденсатора, то під впливом електростатичного поля, накопиченого між його обкладками, у зовнішній ланцюга конденсатора в напрямку від позитивного полюса до негативного починається рух носіїв заряду -…