Ngưng. Năng lượng của tụ điện sạc

Kể từ khi bắt đầu nghiên cứu về điện để giải quyết vấn đề tích lũy và bảo quản của nó là chỉ có năm 1745 Ewald von Kleist Jurgen và Pieter van Musschenbroek. Hình thành trong thiết bị Hà Lan Leiden phép để tích lũy năng lượng điện và sử dụng nó khi cần thiết.

Leyden jar - một tụ điện nguyên mẫu. việc sử dụng nó trong các thí nghiệm vật lý thúc đẩy việc nghiên cứu điện là vượt xa khả năng để tạo ra một nguyên mẫu của một dòng điện.

một tụ điện là gì

Thu thập các điện tích và điện - mục đích chính của các tụ điện. Thông thường, một hệ thống hai dây dẫn cách điện sắp xếp càng gần càng tốt với nhau. Khoảng cách giữa các dây dẫn được làm đầy với một số điện môi. phí tích lũy trên dây dẫn chọn heteronymic. tài sản là tội đối diện thu hút thúc đẩy hơn sự tích lũy của nó. Các điện môi được trao một vai trò kép: càng cao hằng số điện môi, càng có điện dung điện, phí không thể vượt qua hàng rào và vô hiệu hóa.

công suất điện - các đại lượng vật lí cơ bản đặc trưng cho cơ hội để tích lũy một khoản phí của các tụ điện. Hướng dẫn tấm gọi điện trường tập trung tụ therebetween.

Năng lượng sạc tụ, nó dường như phụ thuộc vào khả năng của mình.

công suất điện

tiềm năng năng lượng làm cho nó có thể được áp dụng (một dung điện lớn) của tụ điện. Năng lượng của tụ điện tích điện được sử dụng để áp dụng xung ngắn hiện tại nếu cần thiết.

Vào những gì giá trị phụ thuộc vào công suất điện? Quá trình này bắt đầu với các tụ điện sạc kết nối các điện cực của nó đến các cực của một nguồn hiện tại. Tích lũy trên một phí tấm (giá trị trong đó q) được thực hiện như là điện tích trên tụ điện. Các điện trường tập trung giữa các điện cực có một sự khác biệt tiềm năng U.

điện dung điện (C) phụ thuộc vào số lượng điện được tập trung vào một dây dẫn và điện áp lĩnh vực: C = q / U.

Giá trị này được tính bằng F (farads).

Năng lực của toàn bộ Trái đất không thể so sánh với các điện dung của tụ điện, có giá trị xấp xỉ máy tính xách tay. phí mạnh mẽ tích lũy có thể được sử dụng trong nghệ thuật.

Tuy nhiên, để tiết kiệm một số không giới hạn của điện trên các tấm là không thể. Khi điện áp tăng lên một giá trị tối đa sự cố tụ có thể xảy ra. Tấm được vô hiệu hóa, có thể dẫn đến thiệt hại của thiết bị. Năng lượng của một tụ điện sạc trong trường hợp này là hoàn toàn bằng nhiệt của mình.

Lượng năng lượng

Sưởi của tụ điện là do chuyển đổi năng lượng điện trường vào nội thất. Khả năng của các tụ điện để thực hiện các công việc trên sự chuyển động của điện tích chỉ ra sự hiện diện của một nguồn cung cấp đủ điện. Để xác định độ lớn năng lượng của một tụ điện sạc, hãy xem xét quá trình hòa dịu. Các lĩnh vực điện áp điện U phí q lượng chảy từ một tấm khác. Theo định nghĩa, một lĩnh vực hoạt động là tương đương với sản phẩm của sự khác biệt tiềm năng trên số lượng phụ trách: A = Qu. Mối quan hệ này chỉ có giá trị cho một giá trị điện áp không đổi, nhưng trong quá trình cho xả các tấm tụ điện là giảm dần zero của nó. Để tránh sự khác biệt, chúng ta lấy trung bình của mình để U / 2.

công suất điện từ công thức có: q = CU.

Do đó, năng lượng của một tụ điện sạc có thể được xác định theo công thức:

W = CU ^2/2.

Chúng ta thấy rằng cường độ của nó lớn cao hơn công suất điện và điện áp. Để trả lời câu hỏi của năng lượng của một tụ điện tích điện là gì, chuyển sang loài của họ.

loại tụ

Bởi vì năng lượng của điện trường tập trung ở tụ điện là có liên quan trực tiếp đến điện dung của nó và hoạt động tụ điện phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc của họ, sử dụng các loại khác nhau của ổ đĩa.

1. Hình dạng của các tấm: phẳng, hình trụ, hình cầu, vv ...
2. Từ sự thay đổi trong dung: liên tục (khả năng là không thay đổi), các biến (sửa đổi tính chất vật lý, khả năng thay đổi), xén. thay đổi điện dung có thể được thực hiện bằng cách thay đổi nhiệt độ, cơ khí hoặc điện áp điện. điện dung điện của tấm điều chỉnh tụ điện thay đổi khu vực thay đổi.
3. Theo các loại điện môi: khí, lỏng, điện môi rắn.
4. Theo giá trị trung bình điện môi: thủy tinh, giấy, mica, kim, gốm, màng mỏng của tác phẩm khác nhau.

Tùy thuộc vào loại phân biệt và tụ khác. Năng lượng của các tụ điện phí phụ thuộc vào các tính chất điện môi. Số lượng chính gọi permittivity. điện dung điện là tỷ lệ thuận với nó.

tụ tấm

Chúng ta hãy xem xét một thiết bị đơn giản để thu phí điện - một tụ điện phẳng. Đây là một hệ thống vật lý bao gồm hai tấm song song giữa mà lớp điện môi.

tấm hình thức có thể là hình chữ nhật, và vòng tròn. Nếu bạn cần phải nhận được một công suất biến, tấm thường được tính vào hình thức của nửa đĩa. Luân chuyển của một điện cực tương đối khác gây ra một sự thay đổi trong diện tích các tấm.

Chúng tôi giả định rằng diện tích một tấm là S, khoảng cách giữa các tấm lấy d bằng nhau, permittivity phụ - ε. công suất điện của hệ thống chỉ phụ thuộc vào hình dạng của các tụ điện.

C = εε ₀ S / d.

Năng lượng của tụ điện phẳng

Chúng ta thấy rằng điện dung là tỷ lệ thuận với tổng diện tích của một tấm và tỉ lệ nghịch với khoảng cách therebetween. Hệ số tương xứng - điện liên tục ε _0. Tăng hằng số điện môi của điện môi sẽ làm tăng điện dung điện. Giảm diện tích các tấm cung cấp một tụ tông đơ. lĩnh vực năng lượng sạc tụ điện phụ thuộc vào các thông số hình học của nó.

Chúng tôi đang sử dụng một công thức tính toán: W = CU ^2/2.

năng lượng Xác định tính hình dạng tụ điện phẳng được thực hiện theo công thức:

W = εε ₀ SU ² / (2d).

Việc sử dụng các tụ

Khả năng của các tụ dần dần thu thập các điện tích một cách nhanh chóng, đủ để cung cấp cho nó được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau của công nghệ.

Compound với cuộn cảm có thể tạo ra các mạch cộng hưởng, lọc các mạch phản hồi hiện tại.

Đèn pin, gây choáng, trong đó có thực tế ngay lập tức tụ công suất xả được sử dụng để tạo ra một xung mạnh mẽ hiện nay. tụ điện sạc diễn ra từ nguồn hiện tại không đổi. Bản thân đóng vai trò như một yếu tố tụ, phá vỡ mạch. theo hướng ngược lại thông qua các đèn xả là kháng ohmic nhỏ gần như ngay lập tức. Các yếu tố sốc điện này là cơ thể con người.

Tụ hoặc pin

Khả năng trong một thời gian dài để giữ cho phí lưu trữ cung cấp cho một cơ hội tuyệt vời để sử dụng nó như một phương tiện lưu trữ hoặc năng lượng lưu trữ. Trong radio, khách sạn này được sử dụng rộng rãi.

Thay thế pin, không may, các tụ điện là không thể, bởi vì nó có một tính năng dỡ hàng. Tích lũy năng lượng của chúng không vượt quá vài trăm joules. Pin có thể lưu trữ nguồn cung lớn năng lượng điện trong một thời gian dài, và hầu như không mất mát.