Năng lượng Lưu trữ trong tụ điện

Trong khi dien tu được kết nối với một pin, điện tích đến từ pin và được lưu trữ trên các bản cực của dien tu. Tuy nhiên, quá trình lưu trữ năng lượng này diễn ra từng bước.
Ngay từ đầu, dien tu không có bất kỳ điện tích hay điện thế nào. Nghĩa là V = 0 volt và q = 0 C.

Bây giờ, tại thời điểm chuyển mạch, điện áp đầy đủ của pin điện áp sẽ rơi vào dien tu. Một điện tích dương (q) sẽ đến bản cực dương của dien tu, nhưng không có công nào được thực hiện cho điện tích đầu tiên (q) để đến bản cực dương của dien tu từ pin. Điều này là do dien tu không có điện áp riêng trên các bản cực của nó, thay vào đó, điện áp ban đầu là do pin. Điện tích đầu tiên tạo ra một lượng nhỏ điện áp trên các bản cực của dien tu, sau đó điện tích dương thứ hai sẽ đến bản cực dương của dien tu, nhưng bị đẩy lùi bởi điện tích đầu tiên. Vì điện áp pin lớn hơn điện áp của dien tu, nên điện tích thứ hai này sẽ được lưu trữ trên bản cực dương.

Tại điều kiện đó, một lượng nhỏ công phải được thực hiện để lưu trữ điện tích thứ hai trong dien tu. Lại nữa, cho điện tích thứ ba, hiện tượng tương tự sẽ xuất hiện. Dần dần, các điện tích sẽ được lưu trữ trong dien tu chống lại các điện tích đã lưu trữ trước đó và lượng công nhỏ được thực hiện tăng lên.

Không thể nói rằng điện áp của dien tu là cố định. Điều này là do điện áp của dien tu không cố định từ đầu. Nó sẽ đạt giới hạn tối đa khi khả năng của dien tu bằng với pin.
Khi lượng điện tích lưu trữ tăng lên, điện áp của dien tu cũng tăng lên và năng lượng của dien tu cũng tăng lên.
Vì vậy, tại điểm thảo luận này, phương trình năng lượng cho dien tu không thể viết dưới dạng năng lượng (E) = V.q
Khi điện áp tăng, trường điện (E) bên trong môi trường cách điện của dien tu tăng dần nhưng theo hướng ngược lại, tức là từ bản cực dương đến bản cực âm.

Ở đây, dx là khoảng cách giữa hai bản cực của dien tu.

Điện tích sẽ chảy từ pin đến bản cực của dien tu cho đến khi dien tu đạt được cùng khả năng như pin.
Vì vậy, chúng ta phải tính toán năng lượng của dien tu từ lúc bắt đầu đến khi sạc đầy.

Giả sử, một lượng điện tích nhỏ q được lưu trữ trên bản cực dương của dien tu so với điện áp V của pin và một lượng công nhỏ được thực hiện là dW.
Khi xem xét tổng thời gian sạc, chúng ta có thể viết rằng,

Bây giờ, chúng ta đi vào việc mất năng lượng trong thời gian sạc của dien tu bởi pin.
Vì pin có điện áp cố định, năng lượng mất do pin luôn tuân theo phương trình, W = V.q, phương trình này không áp dụng cho dien tu vì nó không có điện áp cố định từ đầu khi sạc bằng pin.
Bây giờ, điện tích được thu thập bởi dien tu từ pin là

Bây giờ, điện tích mất bởi pin là

Nửa năng lượng từ tổng số năng lượng đi vào dien tu và nửa còn lại tự động mất từ pin và điều này luôn cần được nhớ.

Nguồn: Electrical4u.

Lưu ý: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.