Energi opbevaret i kondensator

Når en kondensator er forbundet til en batteri, kommer ladning fra batteriet og lagres på kondensatorpladerne. Men denne proces med energilagring sker trin for trin.
I begyndelsen har kondensator ikke nogen ladning eller potentiale. dvs. V = 0 volt og q = 0 C.

Når der skiftes, falder det fulde batteri- spænding over kondensator. En positiv ladning (q) kommer til den positive plade af kondensator, men der udføres ingen arbejde for at få denne første ladning (q) til den positive plade af kondensator fra batteriet. Dette skyldes, at kondensator ikke har sin egen spænding over dens plader, men den initielle spænding skyldes batteriet. Den første ladning skaber en lille mængde spænding over kondensatorplader, og derefter kommer anden positiv ladning til den positive plade af kondensator, men bliver afvist af den første ladning. Da batteri-spændingen er større end kondensator-spændingen, vil denne anden ladning blive lagret på den positive plade.

Under disse omstændigheder skal der udføres en lille mængde arbejde for at lagre anden ladning i kondensator. Igen for tredje ladning vil samme fænomen optræde. Ladninger vil gradvist komme til at blive lagret i kondensator mod de forhånds-lagrede ladninger, og deres lille mængde udført arbejde vokser.

Det kan ikke siges, at kondensator-spændingen er fast. Dette skyldes, at kondensator-spændingen ikke er fast fra starten. Den vil være på sit maksimale niveau, når kapaciteten af kondensator er lig med batteriets kapacitet.
Jo flere ladninger der lagres, jo mere stiger kondensator-spændingen, og også kondensator-energien stiger.
Så ved dette diskussionpunkt kan energiligningen for kondensator ikke skrives som energi (E) = V.q
Da spændingen stiger, øges det elektriske felt (E) inden i kondensator-dielectric gradvist, men i modsat retning, dvs. fra den positive plade til den negative plade.

Her er dx afstanden mellem de to plader i kondensator.

Ladning vil strømme fra batteriet til kondensatorpladen, indtil kondensator opnår samme kapacitet som batteri.
Så vi skal beregne energien i kondensator fra begyndelsen til sidste øjeblik, hvor ladningen er fuld.

Antag, at en lille ladning q er lagret på den positive plade af kondensator i forhold til batterispændingen V, og et lille arbejde udført er dW.
Så, hvis vi betragter det totale opladningstidspunkt, kan vi skrive, at,

Nu går vi ind på energitab under opladningstiden af en kondensator af et batteri.
Da batteriet har en fast spænding, følger energitabet altid ligningen, W = V.q, denne ligning er ikke anvendelig for kondensator, da den ikke har en fast spænding fra begyndelsen af opladningen af batteriet.
Nu, ladningen, der er samlet af kondensator fra batteriet, er

Nu er ladningen, der er mistet af batteri

Denne halve energi af den totale energimængde går til kondensator, og resten af halvdelen af energien mister automatisk fra batteriet, og dette bør altid huskes.

Kilde: Electrical4u.

Erklæring: Respektér den originale, godt artikel der fortjener at deles, hvis der sker krænkelse kontakt for sletning.