De energie van de condensator en zijn capaciteit

De energie van de condensator en zijn capaciteit
De energie van de condensator en zijn capaciteit
Anonim

Als twee ladingen worden doorgegeven aan twee geïsoleerde geleiders, dan zal er tussen hen een zogenaamd potentiaalverschil zijn, dat afhangt van de grootte van deze ladingen en van de geometrie van de geleiders. In het geval dat de ladingen even groot zijn, maar tegengesteld van teken, kun je de definitie van elektrische capaciteit invoeren, waaruit je zoiets als de energie van een condensator kunt halen. De elektrische capaciteit van een systeem bestaande uit twee geleiders is de verhouding van een van de ladingen tot het potentiaalverschil tussen deze geleiders.

condensator energie
condensator energie

De energie van een condensator hangt rechtstreeks af van de capaciteit. Deze verhouding kan worden bepaald met behulp van berekeningen. De energie van de condensator (formule) wordt weergegeven door de ketting:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, waarbij W de energie van de condensator is, C de capaciteit, U is het potentiaalverschil tussen twee platen (spanning), q is de waarde van de lading.

De waarde van de elektrische capaciteit hangt af van de grootte en vorm van de gegeven geleider en van het diëlektricum dat deze geleiders scheidt. Een systeem waarin het elektrische veld alleen in een bepaald gebied geconcentreerd (gelokaliseerd) is, wordt een condensator genoemd. De geleiders waaruit dit apparaat bestaat,worden dekens genoemd. Dit is het eenvoudigste ontwerp van de zogenaamde platte condensator.

condensator energie formule
condensator energie formule

Het eenvoudigste apparaat zijn twee platte platen die elektriciteit kunnen geleiden. Deze platen zijn op een bepaalde (relatief kleine) afstand van elkaar parallel opgesteld en gescheiden door een laag van een bepaald diëlektricum. De energie van het condensatorveld zal zich in dit geval voornamelijk tussen de platen bevinden. Echter, nabij de randen van de platen en in sommige omringende ruimte ontstaat nog steeds een vrij zwakke straling. In de literatuur wordt het het zwerfveld genoemd. In de meeste gevallen is het gebruikelijk om het te verwaarlozen en aan te nemen dat alle energie van de condensator zich volledig tussen de platen bevindt. Maar in sommige gevallen wordt er toch rekening mee gehouden (voornamelijk zijn dit gevallen van het gebruik van microcapaciteiten of, omgekeerd, supercapaciteiten).

condensator veld energie
condensator veld energie

Elektrische capaciteit (vandaar de energie van de condensator) is direct afhankelijk van de platen. Als je kijkt naar de formule C \u003d E0S / d, waarbij C de capaciteit is, is E0 de waarde van de waarde van een dergelijke parameter als de permittiviteit (in dit geval vacuüm) en d is de waarde van de afstand tussen de platen, dan kunnen we concluderen dat de capaciteit van zo'n platte condensator omgekeerd evenredig zal zijn met de waarde van de afstand tussen deze platen en recht evenredig met hun oppervlakte. Als de ruimte tussen de platen is gevuld met een specifiek diëlektricum, dan zal de energie van de condensator en zijn capaciteit E keer toenemen (E inin dit geval de permittiviteit).

Zo kunnen we nu de formule uitdrukken van de potentiële energie die zich ophoopt tussen de twee platen (platen) van de condensator: W=qEd. Het is echter veel gemakkelijker om het concept van "condensatorenergie" uit te drukken in termen van capaciteit: W=(CUU)/2.

De formules voor parallelle en serieschakeling blijven gelden voor een willekeurig aantal condensatoren die in een batterij zijn aangesloten.

Aanbevolen: