Адкуль узнікае энергія электрычнага поля кандэнсатара

Прадастаўленыя самі сабе, два аднайменных электрычных зарада не жадаюць мець нічога агульнага адзін з адным. Яны разлятаюцца так хутка, як толькі могуць. Такім чынам, калі часціцы вымушаны рухацца насустрач адзін аднаму (а гэта адбываецца, напрыклад, пры назапашванні зарада), яны гэтаму ўсяляк супраціўляюцца, і каб павялічыць шчыльнасць канцэнтрацыі зарадаў ў правадыру, павінна быць выдаткаваная пэўная энергія.

У статычным стане гэтая энергія не выкарыстоўваецца і беззваротна губляецца. Яна захоўваецца ў выглядзе электрычнага поля - своеасаблівай напружанасці ў прасторы паміж зараджанымі часціцамі - да таго часу, пакуль канцэнтрацыя зарадаў не паменшыцца, і яны ізноў не здабудуць здольнасць да свабоднаму перамяшчэнню.

У гэтым выпадку зарады выкарыстоўваюць назапашаную энергію электрычнага поля для набыцця паскарэння на сваім шляху.

Кандэнсатар з'яўляецца кампанентам электрычнай ланцугу, спецыяльна прызначанае для захоўвання электрычнага поля.

Энергія электрычнага поля кандэнсатара з'яўляецца асновай яго выкарыстання ў шматлікіх электрычных і электронных прыладах.

Простая логіка падказвае, што кандэнсатар, зараджаны да напругі V, для дасягнення новага стану запатрабуе QV джоулей энергіі, і гэтая велічыня якраз і ёсць не што іншае, як энергія электрычнага поля кандэнсатара, назапашаная ў ім і гатовая да выкарыстання.

На жаль, здаровы сэнс тут дае асечку. Калі вы адчуваеце сябе добра пасля выпітай гурткі піва, гэта зусім не азначае, што вы будзеце адчуваць сябе роўна ў два разы лепш пасля прыёму другі.

На самай справе па меры збліжэння зарадаў, яны супраціўляюцца гэтаму ўсё больш і больш люта. Відавочна, што тут мы маем справу з нелінейным працэсам.

Паглядзім, як энергія электрычнага поля кандэнсатара вызначаецца на аснове простага вопыту.

Вядома, што ток вызначаецца як хуткасць, з якой рухаецца зарад. Таму, калі падключыць кандэнсатар да крыніцы стабілізаванага току, зарад Q будзе назапашвацца на пласцінах з пастаяннай хуткасцю.

Выкажам здагадку, мы бярэм незараджаны кандэнсатар і падлучальны яго да блоку харчавання, які забяспечвае пастаянны зарадны ток I.

Напруга на кандэнсатары пачынаецца з нуля і ўзрастае лінейна, пакуль кандэнсатар не будзе цалкам зараджаны. Пасля гэтага яно спыняецца. Назавем гэта значэнне максімальным напружаннем V.

Сярэдняе напружанне на кандэнсатары ў працэсе зарада складае (V / 2), а сярэдняя магутнасць, адпаведна, I (V / 2). Кандэнсатар быў зараджаны за час Т секунд, так што энергія электрычнага поля кандэнсатара, назапашаная ў ў працэсе зарада, роўная TI (V / 2).

W = 1 / 2QV = 1 / 2CV

Нягледзячы на існаванне велізарнай колькасці тыпаразмераў, прылада кандэнсатара не адрозніваецца асаблівым разнастайнасцю.

Большасць з іх складаюцца з двух паралельных пласцін, падзеленых дыэлектрыкам. Часам, для эканоміі месца, гэты сэндвіч згорнуты ў трубачку, як рулет. А ў некаторых выпадках яны маюць некалькі слаёў, пэўным чынам звязаных паміж сабой.

Разлік ёмістасці кандэнсатара, які складаецца з двух металічных пласцін, пры вядомых фізічных памерах звычайна не ўяўляе складанасці, гэтак жа, як і разлік выніковай ёмістасці пры паслядоўным або паралельным злучэнні кандэнсатараў.