Energia zgromadzona w kondensatorze

Gdy kondensator jest podłączony do baterii, ładunki pochodzą z baterii i są przechowywane na płytach kondensatora. Ale ten proces gromadzenia energii następuje stopniowo.
Na początku kondensator nie ma żadnego ładunku ani potencjału. tj. V = 0 woltów i q = 0 C.

Teraz, w momencie przełączenia, pełna napięcie baterii spadnie na kondensator. Dodatni ładunek (q) przyjdzie do dodatniej płyty kondensatora, ale nie wykonuje się żadnej pracy dla tego pierwszego ładunku (q), aby przyszedł do dodatniej płyty kondensatora z baterii. Jest to wynikiem faktu, że kondensator nie ma własnego napięcia między swoimi płytami, a początkowe napięcie wynika z baterii. Pierwszy ładunek powoduje niewielkie napięcie między płytami kondensatora, a następnie drugi ładunek dodatni przyjdzie do dodatniej płyty kondensatora, ale zostanie odtrącony przez pierwszy ładunek. Ponieważ napięcie baterii jest większe niż napięcie kondensatora, ten drugi ładunek zostanie przechowany na dodatniej płycie.

W tym przypadku należy wykonać niewielką pracę, aby przechować drugi ładunek w kondensatorze. Dla trzeciego ładunku znowu wystąpi ten sam zjawisko. Stopniowo ładunki będą przechowywane w kondensatorze przeciwko wcześniej przechowanym ładunkom, a ich niewielka praca będzie wzrastała.

Nie można stwierdzić, że napięcie kondensatora jest stałe. Wynika to z faktu, że napięcie kondensatora nie jest stałe od samego początku. Będzie ono maksymalne, gdy potencjał kondensatora będzie równy potencjałowi baterii.
W miarę jak zwiększa się ilość przechowywanych ładunków, napięcie kondensatora rośnie, a także energia kondensatora rośnie.
Więc w tym punkcie dyskusji równanie energii dla kondensatora nie może być zapisane jako energia (E) = V.q
W miarę wzrostu napięcia pole elektryczne (E) w dielektryku kondensatora zwiększa się stopniowo, ale w przeciwnym kierunku, tj. od płyty dodatniej do ujemnej.

Tutaj dx to odległość między dwiema płytami kondensatora.

Ładunek będzie płynął z baterii do płyty kondensatora, dopóki kondensator nie zdobędzie takiej samej mocy jak bateria.
Więc musimy obliczyć energię kondensatora od samego początku do ostatniego momentu pełnego ładowania.

Przypuśćmy, że mały ładunek q jest przechowywany na dodatniej płycie kondensatora w stosunku do napięcia baterii V, a mała praca wykonana to dW.
Rozważając całkowity czas ładowania, możemy napisać, że,

Teraz przejdźmy do strat energii podczas ładowania kondensatora przez baterię.
Ponieważ bateria ma stałe napięcie, strata energii przez baterię zawsze podąża za równaniem W = V.q, to równanie nie jest stosowane do kondensatora, ponieważ nie ma on stałego napięcia od samego początku ładowania przez baterię.
Teraz, ładunek zebrany przez kondensator z baterii to

Teraz ładunek utracony przez baterię to

Ta połowa energii z całkowitej ilości energii przechodzi do kondensatora, a reszta połowy energii automatycznie jest tracona z baterii, co należy zawsze pamiętać.

Źródło: Electrical4u.

Oświadczenie: Szacuj oryginał, dobre artykuły są warto udostępniać, jak istnieje infringement proszę o kontakt z usunięciem.