Kondensatoro Memorigas Energiom

Kiam kapacitoro estas konektita tra baterio, ŝargoj venas de la baterio kaj estas konservitaj en la platoj de la kapacitoro. Tamen, tiu procezo de energikonservo okazas paŝe post paŝe.
Je la komenco, la kapacitoro ne havas iun ajn ŝargon aŭ potencialon. t.e. V = 0 voltaj kaj q = 0 C.

Nun, je la momento de ŝaltado, la tuta bateria voltaĝo falos tra la kapacitoro. Pozitiva ŝargo (q) venos al la pozitiva plato de la kapacitoro, sed neniu laboro estas farita por ke tiu unua ŝargo (q) venos al la pozitiva plato de la kapacitoro el la baterio. Tio estas pro tio, ke la kapacitoro ne havas propran voltaĝon tra siaj platoj, pluttolok la komenca voltaĝo estas pro la baterio. La unua ŝargo kreskas malgrandan kvanton de voltaĝo tra la platoj de la kapacitoro, kaj tiam la dua pozitiva ŝargo venos al la pozitiva plato de la kapacitoro, sed estos forpelata de la unua ŝargo. Ĉar la baterio-voltaĝo estas pli alta ol la kapacitora voltaĝo, tiu dua ŝargo estos konservita en la pozitiva plato.

Je tiu kondiĉo, malgranda kvanto de laboro devas esti farita por konservi la duan ŝargon en la kapacitoro. Denove, por la tria ŝargo, la sama fenomeno aperos. Graduale, ŝargoj venos esti konservitaj en la kapacitoro kontraŭ antaŭ-konservitaj ŝargoj, kaj ilia malgranda kvanto de farita laboro kreskos.

Ne povas esti dirite, ke la kapacitora voltaĝo estas fiksita. Tio estas pro tio, ke la kapacitora voltaĝo ne estas fiksita de la komenco. Ĝi estos je sia maksimuma limo, kiam la potenco de la kapacitoro estos egala al tiu de la baterio.
Kiel la konservo de ŝargoj pligrandiĝas, la voltaĝo de la kapacitoro pligrandiĝas, kaj ankaŭ la energio de la kapacitoro pligrandiĝas.
Tial, je tiu punkto de diskuto, la energiekvacio por la kapacitoro ne povas esti skribita kiel energio (E) = V.q
Kiel la voltaĝo pligrandiĝas, la elektra kampo (E) en la dielektriko de la kapacitoro pligrandiĝas graduale, sed en kontraŭa direkto, t.e. de la pozitiva plato al la negativa plato.

Ĉi tie, dx estas la distanco inter la du platoj de la kapacitoro.

Ŝargo fluos el la baterio al la plato de la kapacitoro ĝis la kapacitoro akiras la saman potencon kiel la baterio.
Tial, ni devas kalkuli la energion de la kapacitoro de la komenco ĝis la fina momento de plena ŝargo.

Supozu, ke malgranda ŝargo q estas konservita en la pozitiva plato de la kapacitoro relative al la bateria voltaĝo V, kaj malgranda laboro farita estas dW.
Tiam, konsiderante la tutan ŝargantan tempon, ni povas skribi, ke,

Nun ni iras por la energiperdo dum la ŝarganta tempo de kapacitoro per baterio.
Ĉar la baterio estas en fiksita voltaĝo, la energiperdo de la baterio sekvas ĉiam la ekvacion, W = V.q, tiu ekvacio ne validas por la kapacitoro, ĉar ĝi ne havas fiksitan voltaĝon de la komenco de ŝargado per la baterio.
Nun, la ŝargo kolektita de la kapacitoro el la baterio estas

Nun la ŝargo perdita de la baterio estas

Ĉi tiu duona energio el la tuta kvanto de energio iras al la kapacitoro, kaj la restanta duono de energio aŭtomate perdas el la baterio, kaj tion oni devas ĉiam memori.

Fonto: Electrical4u.

Deklaro: Respektu la originalon, bonajn artikolojn valoras dividadi, se estas transpaŝo bonvolu kontaktu por forigo.