Tárolt energia a kondenzátorban

Amikor a kondenzátor csatlakoztatva van egy akkumulátorhoz, a töltések az akkumulátorból származnak és a kondenzátor lemezein tárolódnak. De ez a folyamat lépésről lépésre történik.
A kezdetben a kondenzátor nem tartalmaz töltést vagy potenciált. Azaz V = 0 volt és q = 0 C.

A kapcsolás pillanatában a teljes akkumulátor feszültség a kondenzátoron esik. Egy pozitív töltés (q) jut a kondenzátor pozitív lemezére, de nincs munka ebben az első töltés (q) áthelyezéséhez a kondenzátor pozitív lemezére az akkumulátorból. Ez azért van, mert a kondenzátor lemezei közötti feszültség kezdetben nulla, a feszültség az akkumulátortól származik. Az első töltés kis mennyiségű feszültséget generál a kondenzátor lemezei között, majd a második pozitív töltés is jut a kondenzátor pozitív lemezére, de visszautasítja az első töltés. Mivel az akkumulátor feszültsége nagyobb, mint a kondenzátor feszültsége, ezért a második töltés is tárolódik a pozitív lemezén.

Ebben az esetben kis mennyiségű munkát kell végezni a második töltés tárolásához a kondenzátorban. A harmadik töltés esetén ugyanez a jelenség figyelhető meg. Lépésről lépésre a töltések tárolódnak a kondenzátorban a már meglévő töltések ellenére, és a kis mennyiségű munka fokozatosan növekszik.

Nem mondható, hogy a kondenzátor feszültsége rögzített. Kezdetben a kondenzátor feszültsége nem rögzített. A feszültség csak akkor lesz a maximálisan, ha a kondenzátor potenciálja megegyezik az akkumulátor potenciáljával.
A töltések tárolódásának növekedése során a kondenzátor feszültsége és energia is növekszik.
Tehát a beszéd pillanatában a kondenzátor energiáját nem írhatjuk fel úgy, mint E = V.q
A feszültség növekedésével a elektromos mező (E) a kondenzátor dielektrikuma belül fokozatosan növekszik, de ellentétes irányban, azaz a pozitív lemezről a negatív lemezre.

Itt dx a kondenzátor lemezei közötti távolság.

A töltések folyamatosan áramlanak az akkumulátorból a kondenzátor lemezére, amíg a kondenzátor ugyanolyan potenciálra növekszik, mint az akkumulátor.
Tehát a kondenzátor energiáját a töltés kezdetétől a végső pillanatig kell kiszámolnunk.

Tegyük fel, hogy egy kis töltés q tárolódik a kondenzátor pozitív lemezén az akkumulátor feszültségének (V) megfelelően, és egy kis munka (dW) kerül elvégzésre.
Ekkor, a teljes töltési idő figyelembevételével, felírhatjuk, hogy,

Most tekintsük a kondenzátor töltési idő alatt bekövetkező energiavesztést egy akkumulátorral.
Mivel az akkumulátor feszültsége rögzített, az akkumulátor által elveszített energia mindig a W = V.q egyenlet szerint követi, ez az egyenlet nem alkalmazható a kondenzátorra, mert annak feszültsége kezdetben nem rögzített.
Most, a kondenzátor által az akkumulátorból gyűjtött töltés:

Most az akkumulátor által elveszített töltés:

Ennek a fél energia a teljes energia egy része a kondenzátorba megy, a maradék fél pedig automatikusan elveszik az akkumulátorból, és ezt mindig figyelembe kell venni.

Forrás: Electrical4u.

Megjegyzés: Tiszteletben tartsuk az eredeti cikket, a jó cikkek megosztásra méltóak, ha sérül az érdekeltség, kérem, forduljon hozzánk a törlés miatt.