Kondensaattoriin varautunut energia

Kun kondensaattori on yhdistetty akun kanssa, varaukset tulevat akusta ja tallennetaan kondensaattorin levylle. Mutta tämä energian tallennusprosessi tapahtuu vaiheittain.
Alussa kondensaattorilla ei ole mitään varauksia tai potentiaalia. eli. V = 0 volttia ja q = 0 C.

Nyt kytkennän aikana koko akun jännite jää kondensaattorin kautta. Positiivinen varaus (q) tulee kondensaattorin positiiviseen levylle, mutta ensimmäisen varauksen (q) tulo kondensaattorin positiiviselle levylle akusta ei vaadi työtä. Tämä johtuu siitä, että kondensaattorilla ei ole omaa jännitettä levyltensä, vaan alkuperäinen jännite johtuu akusta. Ensimmäinen varaus kasvattaa vähän jännitettä kondensaattorin levyltä, ja sitten toinen positiivinen varaus tulee kondensaattorin positiiviselle levylle, mutta se joutuu ensimmäisen varauksen vastustamaan. Koska akun jännite on suurempi kuin kondensaattorin jännite, toinen varaus tallennetaan positiiviselle levylle.

Tällä hetkellä pitää tehdä vähän työtä, jotta voidaan tallentaa toinen varaus kondensaattoriin. Jälleen kolmannen varausta varten, sama ilmiö näkyy. Asteittain varaukset tulevat tallennetuksi kondensaattoriin ennaltavarastettujen varauksien vastapäätä, ja niiden vähän työtä kasvaa.

Ei voida sanoa, että kondensaattorin jännite on vakio. Tämä johtuu siitä, että kondensaattorin jännite ei ole vakio alusta asti. Se on maksimissaan, kun kondensaattorin potentiaali on yhtä suuri kuin akun.
Kun varauksien varastointi lisääntyy, kondensaattorin jännite ja myös kondensaattorin energia kasvavat.
Joten tässä keskustelun pisteessä kondensaattorin energia yhtälöä ei voi kirjoittaa energiana (E) = V.q
Kun jännite kasvaa, sähkökenttä (E) kondensaattorin dielektrikon sisällä kasvaa asteittain, mutta vastakkaiseen suuntaan eli positiiviselta levyltä negatiiviselle levylle.

Tässä dx on kondensaattorin levyn väli.

Varaukset virtaavat akusta kondensaattorin levylle, kunnes kondensaattori saavuttaa saman potentiaalin kuin akulla on.
Joten meidän on laskettava kondensaattorin energia alusta loppuun asti.

Oletetaan, että pieni varaus q tallennetaan kondensaattorin positiiviselle levylle akun jännitteen V suhteen ja pieni määrä työtä tehdään dW.
Ottaen huomioon kokonaismuuntamisaika, voimme kirjoittaa, että,

Nyt siirrymme kondensaattorin ladattamisen aikana tapahtuvaan energiahukkaan akulla.
Koska akun jännite on vakio, akun energiahukka noudattaa aina yhtälöä W = V.q, tätä yhtälöä ei voida soveltaa kondensaattoriin, koska sillä ei ole vakiojännitettä ladattamisen alusta asti akulla.
Nyt kondensaattoriin kerätty varaus akusta on

Nyt akun hukkaantunut varaus on

Tämä puolikas energia koko energiamäärästä menee kondensaattoriin ja toinen puolikas energia menee automaattisesti hukkaan akusta, ja tätä pitäisi aina muistaa.

Lähde: Electrical4u.

Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakamisen arvoista, jos on rikkonut tekijänoikeuksia, ota yhteyttä poistamaan.