קונדנסר. האנרגיה של הקבל הטעון

מתחילת המחקר של חשמל כדי לפתור את השאלה של הצטברות שלה ושימור זה היה רק 1745 אוולד יורגן פון קלייסט ו Pieter van Musschenbroek. מאז היווסדה בשנת מכשיר הולנדית ליידן ניתן לצבור אנרגיה חשמלית ולהשתמש בו בעת הצורך.

צנצנת ליידן - קבל אב טיפוס. השימוש בו ניסויים פיזיים קידם את המחקר של חשמל הוא רחוק קדימה ניתן ליצור אב טיפוס של זרם חשמלי.

מהו קבלים

אסוף את המטען החשמלי וחשמל - המטרה העיקרית של הקבלים. בדרך כלל, מערכת של שני ומוליכי מבודדים מסודרים קרובה ככל האפשר זה לזה. החלל בין המנצחים מתמלא דיאלקטרי. נצבר תשלום על נבחרת מנצחת heteronymic. הנכס נמצא מטענים מנוגדים מושכים מקדמים יותר ההצטברות שלה. דיאלקטרי ניתנת תפקיד כפול: ככל קבוע דיאלקטרי גבוה, כך גדל קיבול חשמלי, חיובים לא יכול להתגבר על המכשול וניטרל.

קיבולת חשמל - הכמות הפיסית הבסיסית המאפיינת את ההזדמנות לצבור מטען של הקבלים. צלחות מדריכים שנקראות שדה חשמלי מתמקדות therebetween קבלים.

אנרגיה טעונה קבלים, נראה לסמוך על יכולתה.

קיבולת חשמל

פוטנציאל אנרגיה מאפשר להחיל (קיבול חשמלי גדול) של הקבל. האנרגיה של קבל הטיעון משמשת כדי להחיל דופק נוכחי קצר במידת צורך.

על מה הערכים תלויים קיבולת חשמלית? התהליך מתחיל עם קבלי טעינת חיבור אלקטרודות שלה לקטבים של מקור זרם. להצטבר על תשלום צלחת אחת (ששוויה q) נלקח כמו תשלום על הקבל. השדה החשמלי מרוכז בין האלקטרודות יש הבדל פוטנציאל U.

קיבולת חשמלית (C) תלויה בכמות של חשמל כי הוא התרכז מנצח אחד ואת מתח השדה: C = Q / U.

ערך זה נמדד F (פאראד).

הקיבולת של כדור הארץ כולו לא ניתן להשוות עם קיבול של קבלים, שערכם כ המחברת. נצבר מטען רב עוצמה שניתן להשתמש באמנות.

עם זאת, על מנת לחסוך מספר בלתי מוגבל של חשמל על הצלחות אינו אפשרי. כאשר המתח מגביר לערך מרבי של התמוטטות קבלים עלול להתרחש. צלחות מנוטרלות, מה שעלול להוביל לניזק של המכשיר. האנרגיה של קבל טיעון במקרה הזה היא כולו החום שלו.

כמות האנרגיה

חימום של הקבל הוא עקב המרה של אנרגיה שדה חשמלי לתוך הפנים. היכולת של הקבל לבצע את העבודה על התנועה של התשלום מעידה על קיומו של אספקה נאותה של חשמל. כדי לקבוע עד כמה גדול האנרגיה של קבל טעון, לשקול את תהליך הדטאנט. כמות מטען חשמלי שדה מתח U q זורם מהצלחת אחד למשנהו. על פי ההגדרה, שדה הפעולה הוא שווה למכפלה של הפרש פוטנציאלים ברחבי כמות המטען: A = qu. יחס זה תקף רק עבור ערך מתח מתמיד, אבל בתהליך של פריקת צלחות קבל ירידה הדרגתית אפס שלה. כדי למנוע פערים, אנחנו לוקחים הממוצע שלו ל U / 2.

קיבולת חשמל מן הנוסחה יש: q = CU.

לפיכך, את האנרגיה של קבל טעון יכול להיקבע על פי הנוסחה:

W = CU ^2/2.

אנו רואים כי סדר הגודל שלה הוא גדול יותר כך עולה קיבולת המתח החשמלית. כדי לענות על השאלה מהי האנרגיה של קבל טעון, פונים המין שלהם.

סוגים של קבלים

בגלל האנרגיה של השדה החשמלי המרוכז של הקבל היא קשורה ישירות הקיבול שלה ותפעול הקבל תלוי המאפיינים המבניים שלהם, להשתמש בסוגים שונים של כוננים.

1. הצורה של הצלחות: שטוח, גלילי, הכדורי, וכו '...
2. משינוי הקיבול: מתמיד (הקיבולת אינה משתנית), משתנה (שינוי התכונות הפיסיקליות, שינוי קיבולת), סתגלן. קיבוליות השינוי עשוי להתבצע על ידי שינוי טמפרטורה, מכני או מתח חשמלי. קיבולת חשמלית של צלחות קבלי כוונון משנה את אזור השינוי.
3. על פי סוג דיאלקטרי: גז, נוזל, מוצק דיאלקטרי.
4. על פי ממוצע דיאלקטרי: זכוכית, נייר, יציץ, מתכתי, קרמי, דקים סרטים של קומפוזיציות שונות.

בהתאם לסוג של הבחנה וקבלים אחרים. האנרגיה של קבל טעון תלוי מאפיינים דיאלקטרי. הכמות העיקרית שנקראת permittivity. קיבולת חשמלית היא ביחס ישר זה.

קבל צלחת

הבה נחשוב על מכשיר פשוט לאיסוף מטען חשמלי - מעבה שטוח. זוהי מערכת פיזית המורכבת משני לוחות מקבילים בין אשר השכבה דיאלקטרי.

צלחות טופס יכולות להיות מלבניות, עגולות. אם אתה מעוניין לקבל את הקיבולת משתנית, צלחת בדרך כלל תחויב בצורה חצי-דיסקים. סיבוב של יחסי אלקטרודה אחת לאחרת גורם לשינוי בתחום של הצלחות.

אנו מניחים כי האזור של צלחת אחת הוא S, המרחק בין הלוחות לקחת ד שווה, permittivity מילוי - ε. קיבולת החשמל של המערכת תלוי רק על הגיאומטריה של קבלים.

C = εε ₀ S / D.

האנרגיה של הקבל השטוח

אנו רואים כי הקיבול עומד ביחס ישר לשטח הכולל של צלחת אחת ביחס הפוך למרחק therebetween. מקדם מידתי - ε ₀ מתמיד _{החשמלי.} הגדלת קבוע דיאלקטרי של דיאלקטרי יגדיל את קיבולת חשמלית. הקטנת השטח של הצלחות מספקת קבלים גוזמים. קבל שדה חשמלי טיעון באנרגיה תלוי בפרמטרים הגיאומטריים שלה.

אנחנו משתמשים בנוסחה לחישוב: W = CU ^2/2.

צורת קביעת אנרגיה מישוריים הקבל טעון מתבצעת על פי הנוסחה:

W = εε ₀ SU ² / (2D).

השימוש בקבלים

היכולת של הקבלים בהדרגה לאסוף את המטען החשמלי במהירות מספיק כדי לתת לו משמשת בתחומים שונים של טכנולוגיה.

מתחם עם וסלילים יכולים ליצור מעגלי תהודה, מסנן את מעגל המשוב הנוכחי.

פנסים, הלם, שבו יש קבלי יכולת הפריקה מיידיים כמעט משמשים ליצירת זרם דופק חזק. טעינה קבל מתקיים מן מקור זרם קבוע. עצמו משמש מרכיב קבלים, שובר את המעגל. בכיוון ההפוך דרך מנורת הפריקה היא התנגדות ohmic קטנה באופן כמעט מיידית. חשמלי אלמנט זה הוא גוף האדם.

המיכלים או סוללה

היכולת במשך זמן רב כדי לשמור על המטען האגור נותנת הזדמנות מצוינת להשתמש בו בתור אחסון אמצעי אחסון או אנרגיה. בשידורי רדיו, נכס זה נעשה שימוש נרחב.

החלף את הסוללה, לצערי, הקבל הוא לא מסוגל, כי יש לו תכונה של פריקה. האנרגיה המצטברת שלהם אינו עולה על כמה מאות ג'ול. הסוללה יכולה לאחסן אספקה גדולה של חשמל במשך זמן רב, ועם כמעט ללא הפסד.