Energie uložená v kondenzátoru

Když je kapacitor připojen k baterii, náboje pocházejí z baterie a ukládají se na desky kapacitoru. Tento proces ukládání energie probíhá postupně.
Na začátku kapacitor nemá žádný náboj nebo potenciál. tedy V = 0 voltů a q = 0 C.

V okamžiku zapnutí se celé napětí napětí baterie objeví napříč kapacitorem. Pozitivní náboj (q) se dostane na pozitivní desku kapacitoru, ale pro tento první náboj (q), který přichází na pozitivní desku kapacitoru z baterie, není provedena žádná práce. Je to proto, že kapacitor nemá vlastní napětí mezi svými deskami, spíše počáteční napětí je způsobeno baterií. První náboj vygeneruje malé množství napětí mezi deskami kapacitoru a pak druhý pozitivní náboj přijde na pozitivní desku kapacitoru, ale je odrazen prvním nábojem. Protože baterie má vyšší napětí než kapacitor, tento druhý náboj bude uložen na pozitivní desce.

V této situaci je nutné provést malou práci pro uložení druhého náboje v kapacitátoru. Pro třetí náboj se opakuje stejné jev. Postupně se náboje ukládají do kapacitoru proti již uloženým nábojům a jejich malé množství práce se zvyšuje.

Nelze říci, že napětí kapacitoru je pevně dané. To je proto, že napětí kapacitoru není od začátku pevně dané. Bude dosaženo svého maximálního limitu, když síla kapacitoru bude stejná jako u baterie.
S rostoucím množstvím uložených nábojů roste také napětí a energie kapacitoru.
Takže v tomto bodě diskuse rovnice energie pro kapacitor nelze napsat jako energie (E) = V.q
Když roste napětí, elektrické pole (E) uvnitř dielektrika kapacitoru roste postupně, ale v opačném směru, tedy od pozitivní desky k negativní desce.

Zde dx je vzdálenost mezi dvěma deskami kapacitoru.

Náboje budou proudit z baterie na desky kapacitoru, dokud kapacitor nedosáhne stejné síly jako baterie.
Musíme tedy vypočítat energii kapacitoru od samého začátku až po okamžik, kdy je náboj plně uložen.

Předpokládejme, že malý náboj q je uložen na pozitivní desce kapacitoru vzhledem k napětí baterie V a malá práce provedená je dW.
Pokud zvažujeme celkový čas nabíjení, můžeme napsat, že,

Nyní se podíváme na ztrátu energie během času nabíjení kapacitoru baterií.
Protože baterie má pevné napětí, ztráta energie baterií vždy sleduje rovnici W = V.q, tato rovnice však není použitelná pro kapacitor, protože ten nemá pevné napětí od samého začátku nabíjení baterií.
Nyní, náboj shromážděný kapacitorem z baterie je

Nyní náboj ztracený baterií je

Tato polovina energie z celkového množství energie jde do kapacitoru a zbývající polovina energie se automaticky ztrácí z baterie a to by mělo být vždy pamatováno.

Zdroj: Electrical4u.

Poznámka: Respektujte původ, doporučujeme sdílet kvalitní články, pokud dojde k porušení autorských práv, prosím, kontaktujte nás pro odstranění.