Energia Accumulata nel Condensatore

Mentre il condensatore è connesso a una batteria, le cariche provengono dalla batteria e vengono immagazzinate nelle armature del condensatore. Tuttavia, questo processo di accumulo di energia avviene gradualmente.
All'inizio, il condensatore non ha alcuna carica o potenziale. Cioè, V = 0 volt e q = 0 C.

Ora, al momento dell'accensione, la tensione completa della batteria tensione cadrà sul condensatore. Una carica positiva (q) arriverà alla piastra positiva del condensatore, ma non viene svolto alcun lavoro per far arrivare questa prima carica (q) alla piastra positiva del condensatore dalla batteria. Questo è dovuto al fatto che il condensatore non ha una propria tensione tra le sue piastre, ma la tensione iniziale è dovuta alla batteria. La prima carica genera una piccola quantità di tensione tra le piastre del condensatore, e poi la seconda carica positiva arriverà alla piastra positiva del condensatore, ma verrà respinta dalla prima carica. Poiché la tensione della batteria è maggiore della tensione del condensatore, questa seconda carica sarà immagazzinata nella piastra positiva.

In queste condizioni, un piccolo quantitativo di lavoro deve essere svolto per immagazzinare la seconda carica nel condensatore. Per la terza carica, lo stesso fenomeno si ripeterà. Gradualmente, le cariche verranno immagazzinate nel condensatore contro le cariche pre-immagazzinate e il piccolo quantitativo di lavoro svolto aumenterà.

Non si può dire che la tensione del condensatore sia fissa. Questo perché la tensione del condensatore non è fissa fin dall'inizio. Sarà al suo limite massimo quando la potenza del condensatore sarà uguale a quella della batteria.
Man mano che l'immagazzinamento di cariche aumenta, la tensione del condensatore aumenta e anche l'energia del condensatore aumenta.
Pertanto, in quel punto di discussione, l'equazione dell'energia per il condensatore non può essere scritta come energia (E) = V.q
Con l'aumento della tensione, il campo elettrico (E) all'interno del dielettrico del condensatore aumenta gradualmente, ma in direzione opposta, cioè dalla piastra positiva alla piastra negativa.

Qui dx è la distanza tra le due piastre del condensatore.

La carica fluisce dalla batteria alla piastra del condensatore fino a quando il condensatore raggiunge la stessa potenza della batteria.
Pertanto, dobbiamo calcolare l'energia del condensatore dall'inizio fino al momento in cui la carica è completamente immagazzinata.

Supponiamo che una piccola carica q sia immagazzinata nella piastra positiva del condensatore rispetto alla tensione della batteria V e un piccolo lavoro svolto è dW.
Allora, considerando il tempo totale di carica, possiamo scrivere che,

Ora passiamo alla perdita di energia durante il tempo di carica di un condensatore da parte di una batteria.
Poiché la batteria ha una tensione fissa, la perdita di energia da parte della batteria segue sempre l'equazione W = V.q, che non è applicabile al condensatore poiché non ha una tensione fissa fin dall'inizio della carica da parte della batteria.
Ora, la carica raccolta dal condensatore dalla batteria è

Ora la carica persa dalla batteria è

Questa metà dell'energia totale va al condensatore e l'altra metà dell'energia si perde automaticamente dalla batteria, e ciò deve essere sempre tenuto a mente.

Fonte: Electrical4u.

Dichiarazione: Rispettare l'originale, gli articoli di qualità meritano di essere condivisi, se ci sono violazioni dei diritti di autore contattare per rimuovere.