Energia naładowanego kondensatora

Energia naładowanego kondensatora - to dzieło wydane na jego ładunku.

z historii

Pierwszy kondensator jest uważany za słoik Leyden. To opracowane niezależnie po dwóch naukowców:

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

Dwie dekady później pojawił się lekki elektroforus (1762), uważany za pierwszego płaskiego kondensatora. Wtedy nie było żadnych problemów, Opłata terminy przechowywania mało interesujące. Naukowcy jeszcze zabawa dać ładunek elektrostatyczny. Na przykład, van Pieter van Musschenbroek doświadczony Leyden Jar zbyt ambitny student, kiedy okazało się, że jeden ładunek elektryczny na wpół sparaliżowany.

Nauka nie poszła do przodu, chociaż na świecie, w tym Benjamin Franklin, czy popychanie lokomotywę. Obecny etap rozwoju fizyki rozpoczął się Alessandro Volta. Naukowiec udowodnił przyciąga i intryguje projektowania elektroforusa. Startego gumowej nieskończoność pobierana płytę metalową. W tym czasie założono, że energia elektryczna jest przekazywana do płynów atmosfery, a Volta myślał podobnie. Widząc, że elektroforus stanie przechowywać ładunek naukowiec postanowił policzyć.

Koncepcja Volta

Jak zauważa naukowiec, już w 1778 roku dostał dostrzec różnicy potencjałów, który nazwał napięcie - napięcie. Od 1775 Volta przylega pojemności koncepcji - capacita, wyciągnął nauczyciela BECCARIA. Volta już wie, że elektroforus stanie zgromadzić ładunek, urządzenie nazywa kondensator, i decyduje się potwierdzać teorię praktyką. W przeciwnym razie - aby znaleźć zależność napięcia, pojemności i objętości (quantità) opłatą.

Volta zaczęło się od słoika Leyden. Oskarżył go z generatora statycznej i starał się ustalić energię kondensatora na trzy sposoby:

1. Obserwowany uzyskane iskra łuku elektrycznego przez różne projektowych Leyden słoików oskarżonych o tym samym napięciu.
2. Zmierzona ilość elektrostatycznego pracy generatorów tarcia aż odczytów elektrometrem nie rosną do pewnego poziomu.
3. Odprowadzane słoik Leyden zewnątrz i próbował je porównać produkowane porażenie prądem po raz.

Wszystkie powyższe doprowadziło badaczy do dziwnych odkryć, że wysoki słoik pojemny Leyden (w identycznych kwadratów elektrod i inne warunki są takie same). Jest to prawdopodobnie związane z prędkością wyładowania łukowego w powietrzu na skutek różnic w krzywiźnie powierzchni. Volta siła tłoczenia związane z prądu w płynie szybciej płynące, cieplejsze (odczucia) efektu. W rezultacie, Volta znalazł, że jedyna różnica potencjałów definiuje proces powstania szoku. Postanowił, że dopuszczalne napięcie mierzone na dwa sposoby:

1. Po wysokości statycznej prędkości prądnicy ładowania.
2. Porównanie wpływu porażenia prądem podczas wyładowania słoik Leyden.

Volta stwierdzono, że ładowanie słoik Leyden pozbawiony całości, wstrząs jest dwukrotnie mniejsze. Powoli (1782) Volta doszli do wniosku, że powyżej wartości odnoszą się do siebie: rozciąganie x ~ pojemności obciążenia we współczesnym świecie wygląda U Q lub C = C = Q / U.

Volta stwierdziła, że ​​pojemność większa gdzie przy niższym napięciu pomieścić więcej ładunku. Następnie do wniosku, że ilość nagromadzonej cieczy jest wprost proporcjonalna do powierzchni płyt płaszczyzny kondensatora. Co jest zgodne z obowiązującymi wzorami. Volta podsumować wiedzę do dowolnego przewodu (eksperymentował ze słoików pręty Leyden). Zmieniając odległość pomiędzy płytami, stwierdzono, co następuje:

C ~ S / D.

Co to jest rzeczywiście wyrazem pojemności kondensatora płaskiego. Volta wytłumaczyć obecnością zależność (odporność) między elektrodami, co oznacza, że ​​powietrze. Przez zmianę odległości, to ustawienie udaje się zmieniać w obu kierunkach. To trochę niezgodne z nowoczesnymi koncepcjami, ale Volta pomógł George omu po 40 latach, aby doprowadzić zależność między prądem i napięciem.

W rzeczywistości, Pomiaru dokonuje się na podstawie wartości pola pracy, wykazują tylko ze względu na ładowanie kondensatora. Jest oczywiste, że wspomniana wartość energetyczna jest - jeden z pierwszych cech fizycznych stosowanych w celu uzyskania wyrażeń analitycznych.

jednostki miary

Energia i praca jest zazwyczaj mierzona w dżulach, napięcia elektrycznego i potencjału - w woltach.

Nazywa V różnicy potencjałów, podczas przemieszczania się jednostki ładunek dodatni, pomiędzy którymi praca jest wykonywana w 1 dżuli.

pojemność kondensatora

Pokazany powyżej, wyrażone Volta pojemności kondensatora. będą potrzebne, gdy formuła obliczania energii. Kierunek linii sił zależy od kulombowski według oznaczeń równowagi skrętnej, dzięki czemu w końcu doprowadzić fizyków własny wzór. Volta była zbliżona do wprowadzenia koncepcji potencjału elektrycznego, nie może pozbawić wzmianki o jego mentorów: Beccarii i Cavendish. Dzięki ludziom wymienionych fizyka stała się uważnie przyjrzeć się magnetyzmu i elektryczności.

Zatrudnienie polu elektrycznym

Pole elektryczne jest nazywany potencjał. Oznacza to, że praca jego siła nie zależy od trajektorii opłatą, wyłącznie na energii początkowej i końcowej pozycji. Przypomnijmy, zgodnie z definicją:

Pole elektryczne - to kwestia, o której ładunki elektryczne oddziałują.

Pole elektryczne jest stosowany tylko na wyładowania elektrostatyczne. Tworzone na dwa sposoby:

1. ładunki elektryczne. Linie energetyczne rozpoczynają się i kończą pozytywne ładunków ujemnych.
2. Zmiana pola magnetycznego. To generuje falę elektromagnetyczną, która jest wykorzystywana w generatorze.

Kiedy mówi się, że urządzenia radiacyjne dotyka osoby, i odnosi się do elementów magnetycznych i elektrycznych. Szczególnie niebezpieczne jest pierwszym, który jest pokazywany z wielkim trudem. Pole elektryczne jest uważane w trakcie szkolnej fizyki, uważa się, stacjonarny i siła jego linie są równoległe. Dwa przykłady:

1. Załóżmy, że ruchy ładunku wzdłuż linii pól o odległość l. To praca jest w uproszczonym wzorze A = fl, gdzie: F - siła działająca na ładunku.
2. Załóżmy teraz, że ładunek został przeniesiony z poprzedniego punktu na ukos. Tak że lb ścieżka projekcji na linii energetycznej jest ponownie l. Prostoliniową część, przy czym kąt odkształcenia - V. Pracę obliczono według wzoru, biorąc pod uwagę zarówno związki geometrycznych A = FlbcosB = fl.

Ta prosta sprawa jest łatwa do zastosowania w jakiejkolwiek formie linii napięcia. Te rzeczy oznacza, że ​​w elektrycznym prac polowych nie zależy od toru, a więc równe różnicy potencjałów polowych: A = P1 - P2. Preparat stosuje się do każdej dziedziny. Aby dostosować wyraz, wprowadził pojęcie potencjału elektrycznego jako bloku energetycznego o ładunku dodatnim - f = f / Q1. Następnie wzór do pracy jest innego zdania.

Napięcie elektryczne między dwoma punktami nazywany jest różnica potencjałów między nimi. Mnożenie wspomnianej wartości o wielkość wsadu w postaci konkretnej wartości otrzymamy: A = (F1 - F2), Q = U Q. Potencjał całej skali ostrości jest:

p = k / 4 PI ε R

gdzie Q - ilość wytwarzającego pole ładunku; ε - stałej dielektrycznej medium (powietrze lub podciśnienia jest jeden); Pi = 3,14; r - odległość punktu od wspomnianego ładowania. Formuła nie jest odpowiednia dla wszystkich przypadkach są korzystne. Dopuszczalny stosowane do wsadu są rozprowadzane na powierzchni kuli, a punkty, które leżą na zewnątrz z tej powierzchni.

Natężenie pola płaskiego kondensatora

W fizyce, wynagrodzenie jest zawsze prowadzone na przykładzie samolotu kondensatora, to po prostu się dzieje. Pole płaski kondensator odpowiada dokładnie opisanego powyżej.

Niech na płytkach jest pewna opłata. Oczywiście, ilość to jest to samo, ale różne znaki. Prace nad przeniesienia ładunku między elektrodami jest równa d = F, przy czym średnia szerokość szczeliny d. Wzór prowadzi bezpośrednio do intensywności ze względu na: a = d = e Q Q (U cm. powyżej). W związku z tym, możemy napisać, że E = U / D.

Natężenie pola przedstawia siły, z jaką urządzenie działa w ładunku punktowego.

Energia naładowanego kondensatora

Rozważmy teraz jak obliczyć energię podczas ładowania kondensatora. Musimy pamiętać potencjał wzór utworzony przez ładunku punktowego. Można zauważyć, że maleje liniowo dystans. Ale w tym przypadku, pierwszy i dodatni ładunek znajduje się na drugiej płycie, a drugi ujemny i znajduje się naprzeciwko. W związku z tym, ponieważ ruch w kierunku linii siły wskazuje następujący obraz:

1. Potencjalne dodatni ładunek kropli.
2. Potencjalne negatywne wzrosty opłat.

I tempo zmian jest taka sama. W konsekwencji, płaski kondensator pomiędzy płytami pola potencjalnej nie zmienia. Teraz pamiętam, od którego zależy. W przypadku, gdy badane są na stałym poziomie z wyjątkiem ilości ładunku zgromadzonego na płytkach po wzbudzeniu. Tak więc potencjał jest stopniowo wzrasta liniowo zależny od opłat, bez ważnej już harmonogram prawidłowego procesu. Okazuje linię prostą.

Oznacza to, że potencjał początkowo wynosi zero, a następnie wzrasta do pewnej granicy. Wykres liczby potencjalnych opłat będzie linią prostą (czasem wystawcy). Teraz wyjaśnić, dlaczego zostały wykonane wnioski:

1. Wiadomym jest, że energia jest wyrażona pracy zużyty.
2. Tak więc jest dopuszczalne, aby zapisać wzorze W = U q. Wygląda to łatwe, ponieważ opłata jest związane ze zdolnością, ale co to jest napięcie? Przypomina się, że kondensator rośnie wykładniczo w czasie ładowania. Trochę czasu integralną? Fizycy już rozwiązał problem.
3. Potencjał (napięcie) jest liniowo zależne od ładunku, możemy stwierdzić, że całkowite działanie jest uśrednianie po linii prostej, co sprowadza się do podziału przez 2.

Wynik: W = U k / 2. Teraz zastąpić tu wyrażenia uzyskanego Alessandro Volta i na zewnątrz: W = C U2 / 2. Powstały ekspresja i używane w obliczeniach.

miara energii naładowanego kondensatora

Przy obliczaniu obwodów filtrujących zasilanie elektryczne i inne filtry stoi problem określenia nominałów. Wydaje się, wystarcza, aby formuły częstotliwości obwodu rezonansowego, ale jest prostota błąd. Jest to łatwe do sprawdzenia, czy ta sama odpowiedź odpowiada zestawowi wartości. Który wybrać?

Im większa jest źródło zasilania, urządzenie moc, tym większa energia tutaj odbywa się w jednostce czasu. Dla kondensatora jest zależna od napięcia i pojemności kwadratu, na przepustnicy - przez prąd elektryczny i indukcyjności. Słysząc wahań jednego okresu ta jest łatwo związać do władzy jako pracy wykonywanej w jednostce czasu.

W rezultacie, inżynier będzie w stanie powiedzieć w przybliżeniu, jak duża pojemność jest wymagane w danym przypadku. Obliczenia prowadzone początkowo przez energię naładowanego kondensatora.

Podobny występuje w każdym obwodzie. Kondensatory są używane do filtrowania i izolacja galwaniczna muszą łatwo przejść żądaną częstotliwość i być pojemny, aby nie stać się wąskim gardłem w systemie.