Koncentrētā Enerģija Kondensatorā

Kad kapacitors ir savienots ar bateriju, lādiņi no baterijas tiek saglabāti kapacitora plāksnēs. Tomēr šis enerģijas saglabāšanas process notiek pakāpeniski.
Sākumā kapacitoram nav neviena lādījuma vai potenciāla. t.i. V = 0 voldi un q = 0 K.

Tagad, kad tiek veikta pārslēgšana, pilna baterijas spriegums kritīs uz kapacitoru. Pozitīva lādība (q) nonāks pozitīvajā kapacitora plāksnē, bet šim pirmajam lādījumam (q), lai nonāktu pozitīvajā kapacitora plāksnē no baterijas, nav jāveic nekāda darbs. Tas ir tāpēc, ka kapacitors sākumā netur spriegumu starp savām plāksnēm, gan sākotnējais spriegums ir dēļ baterijas. Pirmā lādība veido mazāku spriegumu starp kapacitora plāksnēm, un tad otrā pozitīvā lādība nonāks pozitīvajā kapacitora plāksnē, bet tiek atradota pirmajā lādībā. Tā kā baterijas spriegums ir lielāks par kapacitora spriegumu, tad šī otrā lādība tiks saglabāta pozitīvajā plāksnē.

Šajā situācijā jāveic mazāka daudzuma darbs, lai saglabātu otro lādību kapacitorā. Atkal trešajai lādībai notiks tāds pats fenomens. Līdz ar to lādības tiks saglabātas kapacitorā pret iepriekšējiem saglabātajiem lādījumiem, un to mazākais darbs pieaug.

Nevajadzētu teikt, ka kapacitora spriegums ir fiksēts. Tāpēc, ka kapacitora spriegums nav fiksēts no paša sākuma. Tas būs savā maksimālajā robežā, kad kapacitora spēja būs vienāda ar baterijas spēju.
Kā lādību saglabāšana pieaug, kapacitora spriegums pieauga, un arī kapacitora enerģija pieauga.
Tātad šajā diskusijas punktā enerģijas vienādojums kapacitoram nevar tikt uzrakstīts kā enerģija (E) = V.q
Kā spriegums pieaug, elektriskā lauka (E) intensitāte kapacitora dielektrikā palielinās ātri, bet pretējā virzienā, t.i. no pozitīvās plāksnes uz negatīvo plāksni.

Šeit dx ir attālums starp divām kapacitora plāksnēm.

Lādība plūsiet no baterijas uz kapacitora plāksni, līdz kapacitors gūst tādu pašu spēju kā baterija.
Tātad mums jāaprēķina kapacitora enerģija no paša sākuma līdz pēdējam brīdim, kad lādība tiek pilnībā saglabāta.

Piemēram, mazā lādība q tiek saglabāta pozitīvajā plāksnē kapacitora attiecībā pret baterijas spriegumu V un izdarīts mazākais darbs ir dW.
Tad, ņemot vērā kopējo uzlādēšanas laiku, mēs varam rakstīt, ka,

Tagad mēs pāriet uz enerģijas zudumu kapacitora uzlādēšanas laikā ar bateriju.
Kā baterija ir fiksētā sprieguma, enerģijas zudums no baterijas vienmēr sekos vienādojumam, W = V.q, šis vienādojums nav piemērojams kapacitoram, jo tam nav fiksēta sprieguma no paša sākuma uzlādēšanas ar bateriju.
Tagad, lādība, ko kapacitors savāca no baterijas, ir

Tagad lādība, ko zaudēja baterija ir

Šis pusē enerģijas no kopējā enerģijas daudzuma dodas kapacitoram, un otra pusē enerģija automātiski zūd no baterijas, un tas jāņem vērā vienmēr.

Avots: Electrical4u.

Paziņojums: Cienīt oriģinālu, labi raksti vērti koplietošanai, ja ir pārkāpumi, lūdzu, sazinieties, lai dzēstu.