Energia varattu kondensaattori

Energia on ladattu kondensaattori - on työtä kuluu hänen maksutta.

historiasta

Ensimmäinen kondensaattori pidetään Leidenin pullo. Se kehitti itsenäisesti kerran kahdessa tutkijat:

1. Ewald Georg von Kleist (11 lokakuu 1745).
2. Pieter van Musschenbroek (1745 - 1746 vuotta).

Kaksi vuosikymmentä myöhemmin valossa näytti elektroforus (1762), pidetään ensimmäinen tasomainen kondensaattorin. Sitten ei ollut termejä, varauksentallennuselementtejä asioita kovin kiinnostava. Tutkijat mutta hauska antaa staattista sähköä. Esimerkiksi van Pieter van Musschenbroek kokenut Leidenin pullo liian kunnianhimoinen opiskelija, kun hän osoittautui yksi puoli-halvaantunut sähkövaraus.

Tiede ei mennyt eteenpäin, vaikka maailma, kuten Benjamin Franklin, ei työntää veturi. Nykyinen kehitysvaihe fysiikan alkoi Alessandro Volta. Tutkija osoittautui houkuttelevaksi ja kiintoisaa suunnittelu elektroforusa. Raastettua kumi voisi loputtomiin veloitetaan metallilevy. Tuolloin oletettiin, että sähkö siirretään nesteitä ilmakehän, ja Volta ajatellut samalla tavalla. Seeing että elektroforus voi tallentaa maksutta tiedemies päätti laskea, kuinka monta.

Käsite Volta

Kuten tiedemies toteaa, jo vuonna 1778 hän sai välähdyksen potentiaaliero, jota hän kutsui jännitteitä - jännitteitä. Koska 1775 Volta tarttuu kapasitanssi käsite - capacita laajennettu hänen opettajansa Beccarian. Volta jo tietää, että elektroforus kerry maksu vaatii laitteen kondensaattori, ja päättää vahvistaa teorian käytäntöön. Muuten - löytää suhde jännitteen, kapasiteetin ja tilavuus (quantità) maksutta.

Volta alkoi Leidenin pullo. Hän käski sen staattisesta generaattori ja yrittivät energian määrittämiseksi kondensaattorin kolmella tavalla:

1. Havaittu saatu kipinä valokaari eri suunnittelu Leyden purkit laitettiin sama jännite.
2. Mitattu määrä sähköstaattisen generaattorit kitkatyötä kunnes elektrometrille lukemat ei kasvanut tietylle tasolle.
3. Varauksitta Leidenin pullo ulkona ja yritti vertailla niitä tuotetaan sähköiskun jälkeen.

Kaikki edellä mainitut on johtanut tutkijat outoa havainnot, että suuri Leidenin pullo tilava (identtisissä neliöt elektrodien ja muiden olosuhteiden ollessa samat). Tämä liittyy luultavasti nopeuteen Kaaripurkauskammiossa ilmassa eroista johtuen kaarevuuden pintojen. Volta purkausvoima liittyy sähkövirran nopeampi virtaavan nesteen, kuumempi (by tuntemukset) vaikutus. Tämän seurauksena, Volta havaittu se, että ainoa mahdollinen ero määrittelee prosessin syntymistä shokki. Hän päätti, että sallittu jännite mitataan kahdella tavalla:

1. Jälkeen määrä staattista sähköä generaattorin nopeuden.
2. Verrataan vaikutus sähköiskun aikana päästö Leidenin pullo.

Volta havaittu, että latauksen Leidenin pullo tyhjä täynnä, shokki on kaksi kertaa vähemmän. Hitaasti (1782) Volta tuli siihen tulokseen, että edellä mainitut arvot liittyvät toisiinsa: jännitys x kapasiteetti ~ kuormitus, nykyajan maailmassa näyttää U C = q tai C = q / U.

Volta päätteli, että kapasiteetti kasvaa, jos alemmalla jännitteellä mahtuu enemmän maksu. Minkä jälkeen siihen tulokseen, että kertyneen nesteen on suoraan verrannollinen pinta-alaan levyjen tasossa kondensaattorin. Joka on yhdenmukainen nykyisen kaavoja. Volta tiivistää tieto mielivaltaisen johdin (kokeiltu tangot Leyden purkit). Vaihtelemalla levyjen välinen etäisyys, löytyy seuraavat:

C ~ S / d.

Mikä on oikeastaan ​​osoitus kapasiteetin tasossa kondensaattori. Volta selittää, että läsnä on riippuvuus vastus (vastus) elektrodien välillä, eli ilma. Muuttamalla etäisyyttä, tämä asetus onnistuu vaihdella molempiin suuntiin. Se on vähän ristiriidassa nykyajan käsitteet, mutta Volta auttoi George Omu 40 vuotta tuoda suhdetta virran ja jännitteen.

Itse mittaus tehdään perustuu työhön kentällä, näyttelytila ​​johdu pelkästään kondensaattorin. On selvää, että mainittu energia-arvo on - yksi ensimmäisistä fyysisten ominaisuuksien avulla johdetaan analyyttinen ilmaisuja.

mittayksiköt

Energia ja työ on yleensä mitataan jouleina, jännite ja mahdolliset - volttia.

Se pyytää voltin potentiaaliero, kun liikkuva yksikkö positiivisen varauksen välillä, joka työ tehdään 1 joulea.

kondensaattorin kapasitanssi

Edellä esitetty ilmaistuna Volta kapasiteetin kondensaattori. Kaavan tarvitaan energiaa laskettaessa. Suunnassa voiman määritetyllä Coulombin, mukaan merkkejä vääntöjousen tasapaino, jolloin fyysikot lopulta tuoda oma kaava. Volta oli lähellä käyttöönotto käsitteen sähköinen potentiaali, eivät voi poistaa mainintaa hänen mentoreita: Beccaria ja Cavendish. Kiitos mainittujen ihmisten fysiikan tuli tarkoin mietittävä tarkasti magnetismin ja sähkön.

Työllisyys sähkökentän

Sähkökenttä on nimeltään potentiaalia. Tämä tarkoittaa sitä, että työ hänen voimansa ei riipu kehityskaari maksu, yksinomaan energian alkuperäisen ja lopullinen kanta. Recall, määritelmän mukaan:

Sähkökenttä - asiaa, jonka sähkövarauksia vuorovaikutuksessa.

Sähkökenttä kohdistetaan vain sähkövarauksia. Luotu kahdella tavalla:

1. Sähkövarauksia. Voimajohdot alkaa positiivisia ja päättyvät negatiivisia varauksia.
2. Muuttaminen magneettikenttä. Tämä tuottaa sähkömagneettisen aallon, jota käytetään generaattorissa.

Kun sanotaan, että säteilylaitteet vaikuttaa henkilön, ja viittaa magneettisen ja sähköiset komponentit. Erityisen vaarallista on ensimmäinen, joka on suojattu vaivoin. Sähkökenttä tarkastellaan kurssia fysiikan, sitä pidetään paikallaan ja vahvuus sen linjat ovat yhdensuuntaiset. Kaksi esimerkkiä:

1. Oletetaan, että maksu liikkuu pitkin kenttäviivat etäisyyden l. Sitten työ on alle yksinkertaistettua kaavaa A = Fl, jossa F - voima, joka vaikuttaa maksu.
2. Oletetaan nyt, että maksu on siirtynyt edellisestä pisteestä harhaa. Siten, että uloke polku lb voimajohdon on jälleen l. Suoraviivainen osa, kääntökulman - V. Työ on laskettu seuraavan kaavan mukaan ottaen huomioon sekä geometriset suhteet A = FlbcosB = Fl.

Tässä yksinkertaisessa tapauksessa on helppo soveltaa mihin tahansa muotoon jännityksen linjat. Nämä asiat tarkoittaa sitä, että sähkökentän työ ei riipu liikeradan ja, näin ollen, yhtä suuri kuin alalla potentiaalit: A = P1 - P2. Kaava on sovellettavissa mihin tahansa alalla. Mukauttaa ilmaisu, käyttöön käsitteen sähköinen potentiaali kuin teho-positiivisen varauksen - f = f / q1. Sitten kaavan työhön on eri mieltä.

Sähköjännite kahden pisteen välillä kutsutaan mahdollinen ero niiden välillä. Kertomalla mainittu arvo, jonka määrä varaus kuin tietty arvo, saadaan: A = (F1 - F2) q = U q. Potentiaali poikki kentän suuruus on:

p = q / 4 pi ε r,

jossa q - varauksen määrä tuottavien alalla; ε - dielektrisyysvakio (ilma tai tyhjiö on ykkönen); Pi = 3,14; r - etäisyys pisteen mainitusta maksutta. Kaava ei sovellu kaikissa tapauksissa, ovat esimerkillisiä. Hyväksyttävä sovelletaan maksu jaettu pinnalle alalla, ja kohdat, jotka sijaitsevat mainitun pinnan ulkopuolen.

Kentän voimakkuus litteän kondensaattorin

Fysiikassa vastike on aina toteutettu esimerkiksi lentokoneessa kondensaattori, se vain tapahtuu. Kenttä litteän kondensaattorin vastaa täsmälleen edellä on kuvattu.

Olkoon levyihin on tietty maksu. On selvää, että määrä on sama, mutta eri merkkejä. Työtä varauksensiirto elektrodien välillä on yhtä suuri kuin A = F d, jossa keskimääräinen väli leveys d. Kaavan suoraan johtaa intensiteetti johtuen: A = E q d = ​​U q (cm. edellä). Näin ollen voimme kirjoittaa, että E = U / d.

Kentänvoimakkuus esittää voimaa, jolla laite toimii pistevarauksen.

Energia varattu kondensaattori

Katsokaa, kuinka laskea energian latauksen aikana kondensaattorin. Meidän täytyy muistaa kaavan potentiaalisia luoma pistevarauksen. Voidaan nähdä, että se pienenee lineaarisesti etäisyyteen. Mutta tässä tapauksessa, ensimmäinen ja positiivinen varaus sijaitsee toisen levyn ja toinen negatiivinen ja sijaitsee vastapäätä. Näin ollen, kuten liikkeen suuntaan linja voima ilmoitetaan seuraava kuva:

1. positiivinen varaus potentiaali tippaa.
2. Mahdollinen negatiivinen varaus lisääntyy.

Ja muutosnopeus on sama. Näin ollen litteän kondensaattorin levyjen väliin potentiaalikentästä ei muutu. Muistakaa, josta se on riippuvainen. Mikäli tutkittu määrät ovat vakioita paitsi kertynyt varaus lautasille jälkeen jännitteen. Joten potentiaalia kasvaa asteittain ja lineaarisesti riippuvainen maksu, jolla ei ole enää tärkeää aikataulua asianmukaista prosessia. Se kääntyy suoraviivaisesti.

Tämä tarkoittaa sitä, että aluksi potentiaali on nolla, ja sitten nousee tietyn rajan. Kuvaaja määrän mahdollisia kustannuksia olisi suora viiva (aika menee näytteilleasettaja). Nyt miksi johtopäätökset tehtiin:

1. On tunnettua, että energia ilmaistaan ​​työtä kulutettu.
2. Niin, että on sallittua kirjoittaa kaava W = U q. Se näyttää helpolta, koska maksu liittyy kapasiteetin, mutta mikä on jännite? On muistettava, että kondensaattori kasvaa eksponentiaalisesti latauksen aikana. Ota aikaa kiinteä? Fyysikot ovat jo ratkaisseet ongelman.
3. Mahdolliset (jännite) on lineaarisesti riippuvainen varaus, voimme päätellä, että yleistä toimintaa keskiarvon on, että kun suora pelkistetään jako 2.

Tulos: W = U q / 2. Nyt korvata tässä ilmaisua saatu Alessandro Volta, ja ulos: W = C U2 / 2. Tuloksena ilmaisu ja käytetään laskelmissa.

energian mitta on varattu kondensaattori

Kun tehon laskemiseksi suodatinpiirin ja muut sähköiset suodattimet seisoo ongelman määrittämiseksi nimityksiä. Se vaikuttaa myös riittävän ottamaan kaava taajuuden resonanssipiirin, mutta yksinkertaisuus on petollinen. On helppo tarkistaa, että sama vastaus vastaa arvomaailma. Joista valita?

Suurempi virtalähde, tehon laite, sitä suurempi energia tässä tapahtuu aikayksikössä. Kondensaattori on riippuvainen jännitteen ja kapasitanssi neliön, ja kuristimen - sähkövirran ja induktanssi. Kuulo yhtäjaksoisesti vaihtelut tämä luku on helppo sitoa valtaan kuin työ suoritetaan aikayksikköä kohti.

Tämän seurauksena insinööri pystyy sanomaan noin kuinka suuri kapasiteetti tarvitaan tietyssä tapauksessa. Laskenta suoritetaan aluksi energia on ladattu kondensaattori.

Variantit esiintyy missä tahansa piirissä. Kondensaattoreita käytetään suodattaa ja galvaaninen erotus tarvitaan helposti siirtää halutulla taajuudella ja on tilava, ei tulla pullonkaula järjestelmässä.