Конденсаторде сакталған энергия

Конденсатор конденсатор батареяға қосылғанда, зарядтар батареядан алынып, конденсатордың пластинасында сакталады. Бірақ энергия сақталу процесі қадам-қадаммен жүзеге асырады.
Бастапқы кезде, конденсаторда заряд немесе потенциал жоқ, яғни V = 0 вольт және q = 0 Кл.

Азықтыру кезінде, толық батарея вольтажы конденсатордың пластинасына құйылады. Оң заряд (q) конденсатордың оң пластинасына келеді, бірақ бұл бірінші заряд (q) батареядан конденсатордың оң пластинасына келе жатқан кезде ешқандай істем жасалмайды. Себебі конденсатор пластиналарының арасында өзінің вольтажы жоқ, бастапқы вольтаж батареяға байланысты. Бірінші заряд конденсатордың пластиналарында аз өлшемде вольтаж қалыптасқан соң, екінші оң заряд конденсатордың оң пластинасына келеді, бірақ бірінші зарядмен репульсияланады. Батарея вольтажы конденсатордың вольтажынан артық болғандықтан, бұл екінші заряд оң пластинада сақталады.

Осы шартта, екінші зарядты конденсаторда сақтау үшін аз өлшемде істем жасалады. Үшінші заряд үшін де сол сияқты өзара құбылыс кездеседі. Жалпы зарядтар қатарында алдын ала сақталған зарядтар мен олардың аз өлшемде істемдері өседі.

Конденсатордың вольтажы тұрақты деп айтқан жоқ. Себебі конденсатордың вольтажы бастапқы кезден тұрақты болмайды. Конденсатордың потенциалы батареяға тең болғанда, ол өзінің максимум мүмкіндігіне жетеді.
Зарядтар сақталуымен, конденсатордың вольтажы және энергиясы өседі.
Сонымен, конденсатор үшін энергия теңдігі E = V.q деп жазылмайды.
Вольтаж өсіп отырғанда, конденсатордың диэлектрикасындағы электр өрісі (E) өседі, бірақ теріс бағытта, яғни оң пластинадан теріс пластинага.

Мұнда dx - конденсатордың пластиналарының арасындагы аралық.

Заряд батареядан конденсатордың пластинасына дейін ағысады, дәл оның потенциалы батареяға тең болғанша.
Сонымен, конденсатордың энергиясын зарядтың толық ағып өтуінен бастап анықтау керек.

Егер, конденсатордың оң пластинасында аз өлшемде заряд q сақталса, батареяның вольтажы V-ге қатысты аз өлшемде істем dW жасалады.
Осылайша, толық азықтыру уақытын ескере отырып, біз мына теңдікті жазуға болады,
Енді конденсаторды азықтау уақытында энергияның жоюын қарастырайық.
Батареяның вольтажы тұрақты болғандықтан, батареяның энергиясы W = V.q теңдігіне қатысты жоюы керек, бірақ конденсатор үшін бұл теңдік қолданылмайды, себебі батареямен азықтау бастапқы кезден тұрақты вольтажы жоқ.
Енді, конденсатордың батареядан алған заряды

Енді, батарея тағы алған заряды

Енді, барлық энергияның жартысы конденсаторға өтеді, ал қалған жартысы автоматты түрде батареяда жойылады, оларды ескеру керек.

Басқару: Electrical4u.

Пікір: Орігиналды сыйлаңыз, жақсы мақалалар бөлісу арқылы, егер автордық құқықтарын бұзаған болса, өшіру үшін хабарласыңыз.