انرژی ذخیره شده در خازن
در حالی که کندانسور به باتری متصل میشود، بارها از باتری گرفته شده و در صفحات کندانسور ذخیره میشوند. اما این فرآیند ذخیره سازی انرژی مرحله به مرحله است.
در ابتدا، کندانسور هیچ بار یا پتانسیلی ندارد. یعنی V = ۰ ولت و q = ۰ کولن.
حالا در زمان تغییر قطبیت، ولتاژ کامل باتری ولتاژ بر روی کندانسور میافتد. یک بار مثبت (q) به صفحه مثبت کندانسور میآید، اما هیچ کاری برای آمدن این بار اول (q) به صفحه مثبت کندانسور از باتری انجام نمیشود. این به دلیل این است که کندانسور ولتاژ خاص خود را در صفحات خود ندارد، بلکه ولتاژ اولیه به دلیل باتری است. بار اول کمی ولتاژ را در صفحات کندانسور ایجاد میکند، و سپس بار مثبت دوم به صفحه مثبت کندانسور میآید، اما توسط بار اول باز میشود. چون ولتاژ باتری بیشتر از ولتاژ کندانسور است، این بار دوم در صفحه مثبت ذخیره میشود.
در آن حالت کمی کار برای ذخیره بار دوم در کندانسور انجام میشود. دوباره برای بار سوم، همان پدیده رخ میدهد. به تدریج بارها در کندانسور مقابل بارهای قبلی ذخیره شده و کمی کار انجام میشود.
نمیتوان گفت که ولتاژ کندانسور ثابت است. این به دلیل این است که ولتاژ کندانسور از ابتدا ثابت نیست. وقتی پتانسیل کندانسور با باتری برابر شود، به حداقل خود میرسد.
با افزایش ذخیره بارها، ولتاژ کندانسور افزایش مییابد و انرژی کندانسور نیز افزایش مییابد.
بنابراین در آن نقطه بحث، معادله انرژی برای کندانسور نمیتواند به صورت انرژی (E) = V.q نوشته شود
با افزایش ولتاژ، میدان الکتریکی (E) در داخل دیالکتریک کندانسور به تدریج اما در جهت مخالف افزایش مییابد یعنی از صفحه مثبت به منفی.
در اینجا dx فاصله بین دو صفحه کندانسور است.
بار از باتری به صفحه کندانسور تا زمانی که کندانسور پتانسیل مشابه باتری بدست آورد، جریان خواهد داشت.
بنابراین، باید انرژی کندانسور از ابتدا تا آخرین لحظه کامل شدن بار محاسبه شود.
فرض کنید، یک بار کوچک q در صفحه مثبت کندانسور نسبت به ولتاژ باتری V ذخیره شده و کار کوچک dW انجام شده است.
سپس با در نظر گرفتن زمان کل شارژ، میتوانیم بنویسیم که،
اکنون ما به انرژی از دست رفته در طول زمان شارژ کندانسور توسط باتری میپردازیم.
چون ولتاژ باتری ثابت است، انرژی از دست رفته توسط باتری همیشه به معادله W = V.q میپیوندد، این معادله برای کندانسور که از ابتدا ولتاژ ثابت ندارد، قابل اعمال نیست.
اکنون، بار جمعآوری شده توسط کندانسور از باتری است
اکنون بار از دست رفته توسط باتری است
این نیمی از انرژی کل به کندانسور میرود و نیمی دیگر از انرژی به طور خودکار از باتری از دست میرود و باید همیشه به یاد داشت.
منبع: Electrical4u.
بیانیه: احترام به اصلی، مقالات خوب ارزش اشتراکگذاری دارند، اگر حقوقدار است لطفاً تماس بگیرید برای حذف.
