Tenaga kapasitor bercas, penggunaan kapasitor

Logam adalah konduktor elektrik yang sangat baik. Mereka mengalirkan elektrik kerana mereka mempunyai pembawa elektron bebas tanpa cas elektrik. Dan jika perbezaan potensi dicipta di hujung, contohnya, wayar tembaga dengan bantuan sumber EMF yang berterusan, maka arus elektrik akan timbul dalam wayar sedemikian - elektron akan datang ke hadapan dari terminal negatif EMF sumber - ke terminal positifnya.

Sebaliknya, dielektrik bukan konduktor arus elektrik, kerana tiada pembawa percuma cas elektrik di dalamnya. Pembawa cas positif dan negatif dalam dielektrik saling berkaitan dan membentuk apa yang dipanggil dipol elektrik, yang dalam medan elektrik luaran hanya boleh berputar, tetapi tidak dapat bergerak secara translasi di bawah pengaruh medan elektrik.

Lebih lanjut mengenai ini: Perbezaan antara logam dan dielektrik, dan Mengapa dielektrik tidak mengalirkan elektrik

Ambil, sebagai contoh, sekeping dielektrik dalam bentuk paip PVC (polivinil klorida ialah dielektrik).Tutup permukaan luar tiub dengan filem berpaut dan hanya bungkus dalam kerajang yang lebih renyuk di dalam supaya ia menyentuh dinding dalam tiub di sekelilingnya.

Jika kita sekarang mengambil sumber EMF, katakan bateri sebanyak 24 volt dan sambungkannya dengan kutub negatif ke kerajang dalam dan kutub positif ke luar, maka kedua-dua bahagian kerajang akan menerima caj tanda yang berbeza dari bateri dan medan elektrik yang diarahkan dari luar dari dalam akan bertindak dalam keseluruhan isipadu dinding paip PVC.

Oleh itu, dalam medan elektrik ini, molekul dielektrik (PVC) akan bertukar, mengorientasikan diri mereka mengikut medan elektrik luaran — dielektrik terkutub supaya molekul konstituennya menukar sisi negatifnya ke luar — masing-masing, ke elektrod positif (ke kerajang yang disambungkan ke tambah bateri), dengan sisi positifnya — ke dalam, ke elektrod negatif. Mari kita keluarkan bateri.

Caj positif kekal pada kerajang luar, kerana ia masih dipegang oleh sisi bercas negatif molekul PVC menghadap ke luar, dan cas negatif pada bahagian dalam, kerana ia dipegang oleh sisi positif molekul dielektrik, yang telah bertukar. ke dalam. Semuanya berlaku mengikut sepenuhnya undang-undang elektrostatik.

Sekiranya anda kini menutup bahagian luar dan dalam kerajang dengan tang, maka pada saat penutupan anda dapat melihat percikan kecil: caj bertentangan dari plat menarik antara satu sama lain dan menyebabkan arus melalui wayar (penjepit) dan dielektrik. kembali kepada keadaan neutral asalnya.

Adalah selamat untuk mengatakan bahawa dalam peranti ini, yang terdiri daripada tiub dielektrik dan dua plat foil, apabila bateri disambungkan kepadanya, pengumpulan Tenaga elektrik.

Peranti dengan konfigurasi yang serupa dipanggil — dielektrik yang tertutup di antara plat konduktif yang diasingkan antara satu sama lain kapasitor elektrik.

Ia menarik:Kapasitor dan Bateri - Apakah Perbezaannya?

Dari segi sejarah, kapasitor prototaip pertama, Leiden Bank, telah dicipta pada tahun 1745 di Leiden oleh ahli fizik Jerman Ewald Jürgen von Kleist dan secara bebas oleh ahli fizik Belanda Peter van Muschenbrück.

Tenaga kapasitor yang dicas bergantung pada voltan (perbezaan potensi antara plat) yang dicas, kerana kita bercakap tentang tenaga potensi cas bertentangan pada plat yang dipisahkan antara satu sama lain.

Oleh itu, tenaga ini adalah sama dengan kerja yang akan dilakukan oleh medan elektrik cas ini apabila ia menarik antara satu sama lain (atau yang dilakukan oleh sumber apabila ia dipisahkan semasa mengecas kapasitor). Kerja asas untuk memindahkan bahagian asas cas dari satu plat ke plat lain adalah sama dengan:

Kapasitor dengan konfigurasi yang berbeza, apabila dicas dengan jumlah cas yang sama, akan mengalami perbezaan potensi yang berbeza antara plat. Ia juga boleh dikatakan bahawa untuk kapasitor yang berbeza, voltan berbeza yang digunakan pada plat akan menghasilkan cas yang berbeza secara kuantitatif.

Dalam amalan, ini bermakna bahawa setiap kapasitor mempunyai nilai tetap tertentu, ciri yang mencirikan kapasitor tertentu, berkaitan dengan konfigurasinya, bentuk plat, pemalar dielektrik dielektrik, dsb. Parameter ini dipanggil kapasiti elektrik C. Caj pada kapasitor q adalah berkaitan dengan beza keupayaan antara plat U seperti berikut:

Oleh itu, ungkapan untuk jumlah tenaga kapasitor bercas, setelah disepadukan, boleh ditulis seperti berikut:

Hari ini, kapasitor digunakan dalam pelbagai bidang sains dan teknologi: sebagai peranti penyimpanan tenaga elektrik, sebagai penapis untuk melicinkan gelombang dalam bekalan kuasa, semasa kawalan litar RC peranti elektronik, dalam peranti pampasan kuasa reaktif, dalam pemasangan aruhan dan peranti radio sebagai sebahagian. litar berayun, dalam penjana nadi berkuasa, dalam pemecut elektromagnet, dalam meter kelembapan udara, dsb.

Untuk butiran lanjut lihat di sini:Mengapakah kapasitor digunakan dalam litar elektrik?