Енергія, збережена в конденсаторі

Коли конденсатор під'єднаний до акумулятора, заряди з акумулятора зберігаються на платах конденсатора. Проте цей процес збереження енергії відбувається крок за кроком.
На початку конденсатор не має жодного заряду або потенціалу. Тобто V = 0 вольт і q = 0 Кл.

Тепер, коли включається, повне напруга акумулятора опадає на конденсатор. Позитивний заряд (q) приходить на позитивну плату конденсатора, але для цього першого заряду (q), щоб прийти на позитивну плату конденсатора з акумулятора, не виконується жодної роботи. Це тому, що конденсатор не має власної напруги між своїми платами, замість цього початкова напруга визначається акумулятором. Перший заряд створює невелику кількість напруги між платами конденсатора, а потім другий позитивний заряд приходить на позитивну плату конденсатора, але відхиляється першим зарядом. Оскільки напруга акумулятора більша, ніж напруга конденсатора, то цей другий заряд буде збережений на позитивній платі.

У цій ситуації трохи роботи потрібно виконати, щоб зберегти другий заряд у конденсаторі. Знову ж таки, для третього заряду, той же явище відбудеться. Поступово заряди будуть зберігатися в конденсаторі проти вже збережених зарядів, і їхня невелика кількість виконаної роботи зростає.

Не можна сказати, що напруга конденсатора фіксована. Це тому, що напруга конденсатора не фіксована з самого початку. Вона досягне свого максимального ліміту, коли потенціал конденсатора стане рівним потенціалу акумулятора.
Зі збільшенням збереження зарядів, напруга конденсатора зростає, а також енергія конденсатора зростає.
Отже, на цьому етапі обговорення, рівняння енергії для конденсатора не можна записати як енергія (E) = V.q
Зі зростанням напруги, електричне поле (E) всередині диелектрика конденсатора поступово зростає, але в протилежному напрямку, тобто від позитивної плати до негативної плати.

Тут dx — це відстань між двома платами конденсатора.

Заряд буде течи з акумулятора на плату конденсатора, поки конденсатор не набуде такого ж потенціалу, як акумулятор.
Отже, нам потрібно обчислити енергію конденсатора від самого початку до моменту, коли заряд буде повністю збережений.

Припустимо, невеликий заряд q зберігається на позитивній платі конденсатора відносно напруги акумулятора V, і невелика робота dW виконана.
Тоді, враховуючи загальний час зарядження, ми можемо записати, що,

Тепер ми переходимо до втрати енергії під час зарядження конденсатора акумулятором.
Оскільки напруга акумулятора фіксована, втрата енергії акумулятором завжди відповідає рівнянню W = V.q, це рівняння не застосовується до конденсатора, оскільки він не має фіксованої напруги з самого початку зарядження акумулятором.
Тепер, заряд, зібраний конденсатором з акумулятора, становить

Тепер заряд, втрачений акумулятором становить

Ця половина енергії зі загальної кількості енергії йде до конденсатора, а решта половини енергії автоматично втрачається з акумулятора, і це завжди слід пам'ятати.

Джерело: Electrical4u.

Заява: Поважайте оригінал, добрих статей варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зв'яжіться для видалення.