אנרגיה מאוחסנת בקונדנסטור

כאשר קונדנסטור מחובר ל-בטריה, המטענים מגיעים מהבטריה ומאוחסנים בלוחות הקונדנסטור. אך תהליך אחסון האנרגיה הוא הדרגתי בלבד.
בתחילת התהליך, לקונדנסטור אין מטען או פוטנציאל. כלומר, V = 0 וולטים ו-q = 0 קולון.

בעת ההפעלה, כל המתח של הבטריה ייפול על הקונדנסטור. מטען חיובי (q) ישיג את הלוח החיובי של הקונדנסטור, אך אין עבודה שנעשית עבור המטען הראשון (q) כדי להגיע ללוח החיובי של הקונדנסטור מהבטריה. זה בגלל שהקונדנסטור לא ישיג מתח משלהו על לוחותיו, אלא המתח ההתחלתי נובע מהבטריה. המטען הראשון ייצור כמות קטנה של מתח בין לוחות הקונדנסטור, ואז המטען החיובי השני ישיג את הלוח החיובי של הקונדנסטור, אך יושם Aside על ידי המטען הראשון. מכיוון שמתח הבטריה גבוה יותר ממתח הקונדנסטור, המטען השני יאוחסן בלוח החיובי.

במצב זה, יש לבצע קצת עבודה כדי לאחסן מטען שני בקונדנסטור. שוב עבור המטען השלישי, אותו תופעה תופיע. בהדרגה המטענים יאוחסנו בקונדנסטור נגד המטענים המאוחסנים מראש והעבודה הקטנה שנעשתה תגדל.

לא ניתן לומר שמתח הקונדנסטור קבוע. מכיוון שמתח הקונדנסטור אינו קבוע מלכתחילה. הוא יהיה בשיאו כאשר הפוטנציאל של הקונדנסטור יהיה שווה לזה של הבטריה.
כאשר איחסון המטענים גדל, מתח הקונדנסטור גדל גם אנרגיית הקונדנסטור גדלה.
אז בנקודה זו של הדיון, משוואת האנרגיה עבור הקונדנסטור לא יכולה להיכתב כאנרגיה (E) = V.q
כאשר המתח גדל, השדה החשמלי (E) בתוך הדיאלקטרי של הקונדנסטור גדל בהדרגה אבל בכיוון הפוך, כלומר מהלוח החיובי ללוח השלילי.

כאן dx הוא המרחק בין שני לוחות הקונדנסטור.

המטענים יצאו מהבטריה ללוחות הקונדנסטור עד שהקונדנסטור ישיג פוטנציאל זהה לזה של הבטריה.
לכן, עלינו לחשב את אנרגיית הקונדנסטור מההתחלה ועד להשלמת האחסון.

נניח שמטען קטן q מאוחסן בלוח החיובי של הקונדנסטור ביחס למתח הבטריה V ועבודה קטנה שנעשתה היא dW.
בהתחשב בזמן ההטענה הכולל, ניתן לכתוב:

עכשיו נעבור לאיבוד האנרגיה במהלך זמן ההטענה של קונדנסטור על ידי בטריה.
מכיוון שהמתח של הבטריה קבוע, איבוד האנרגיה על ידי הבטריה תמיד עוקב אחר המשוואה W = V.q, המשוואה הזו אינה מתאימה לקונדנסטור כי לו אין מתח קבוע מההתחלה של ההטענה על ידי הבטריה.
עכשיו, המטען שנאסף על ידי הקונדנסטור מהבטריה הוא

עכשיו המטען שאבד מהבטריה הוא

חצי מהאנרגיה מהכמות הכוללת של האנרגיה עוברת לקונדנסטור והחצי השני של האנרגיה אובד באופן אוטומטי מהבטריה וזה צריך להיות תמיד במחשבתנו.

מקור: Electrical4u.

הצהרה: כבוד למקורי, מאמרים טובים ראויים לשיתוף, אם יש פלישה לזכויות יוצרים צרו קשר למחיקה.