Energi som lagras i kondensator

När en kondensator är ansluten till en batteri, kommer laddningen från batteriet och lagras i kondensatorns plattor. Men denna process av energilagring sker steg för steg.
I början har kondensatorn ingen laddning eller spänning. Det vill säga V = 0 volt och q = 0 C.

Vid koppling faller hela batteriets spänning över kondensatorn. En positiv laddning (q) kommer till den positiva plattan av kondensatorn, men det görs inget arbete för att denna första laddning (q) ska komma till den positiva plattan av kondensatorn från batteriet. Det beror på att kondensatorn inte har någon egen spänning över sina plattor, snarare är den initiala spänningen beroende av batteriet. Den första laddningen skapar en liten mängd spänning över kondensatorplattorna, och sedan kommer den andra positiva laddningen till den positiva plattan av kondensatorn, men motverkas av den första laddningen. Eftersom batteriets spänning är högre än kondensatorns spänning, kommer denna andra laddning att lagras i den positiva plattan.

Under dessa förhållanden krävs ett litet arbete för att lagra den andra laddningen i kondensatorn. För den tredje laddningen kommer samma fenomen att inträffa. Gradvis kommer laddningar att lagras i kondensatorn mot redan lagrade laddningar och deras lilla arbete ökar.

Det kan inte sägas att kondensatorns spänning är fastställd. Det beror på att kondensatorns spänning inte är fastställd från början. Den kommer att vara vid sitt maximala värde när kondensatorns kapacitet är lika med batteriets.
Medan lagringen av laddningar ökar, ökar kondensatorns spänning och också kondensatorns energi.
Så vid den punkten i diskussionen kan energiekvationen för kondensatorn inte skrivas som energi (E) = V.q
När spänningen ökar, ökar elektriska fältet (E) inuti kondensatorns dielektrikum gradvis, men i motsatt riktning, dvs. från den positiva plattan till den negativa plattan.

Här är dx avståndet mellan de två plattorna i kondensatorn.

Laddning kommer att flöda från batteriet till kondensatorplattan tills kondensatorn får samma kapacitet som batteriet.
Så vi måste beräkna kondensatorns energi från början till slutet av laddningsprocessen.

Antag att en liten laddning q lagras i den positiva plattan av kondensatorn i förhållande till batteriets spänning V och ett litet arbete utförs dW.
Genom att ta hänsyn till den totala laddningstiden kan vi skriva att,

Nu går vi vidare till energiförlusten under laddningstiden för en kondensator av ett batteri.
Eftersom batteriet har en fast spänning följer alltid energiförlusten av batteriet ekvationen W = V.q, denna ekvation gäller dock inte för kondensatorn eftersom den inte har en fast spänning från början av laddningen av batteriet.
Nu, laddningen som samlas av kondensatorn från batteriet är

Nu laddningen som förloras av batteriet är

Denna halva energi av den totala mängden energi går till kondensatorn och resten av energin förloras automatiskt från batteriet och det bör alltid hållas i åtanke.

Källa: Electrical4u.

Förklaring: Respektera originaltexten, bra artiklar är värda att delas, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för borttagning.