Condensador. A energia de um capacitor carregado

Desde o início do estudo da eletricidade para resolverA questão de sua acumulação e preservação só foi conseguida em 1745 por Ewald Jürgen von Kleist e Peter van Mushenbruck. Criada no dispositivo Leyden holandês permitiu acumular energia elétrica e usá-la quando necessário.

Energia de capacitor carregada

O Leiden Bank é um protótipo de um condensador. Seu uso em experimentos físicos avançou o estudo da eletricidade muito à frente, possibilitou a criação de um protótipo de corrente elétrica.

O que é um capacitor

Colete carga elétrica e eletricidade -o objetivo principal do capacitor. Geralmente, é um sistema de dois condutores isolados localizados o mais próximo possível. O espaço entre os condutores é preenchido com um dielétrico. A carga acumulada nos condutores é selecionada com uma carga diferente. A propriedade de taxas diferentes cobradas contribui para sua maior acumulação. O dielétrico tem um duplo papel: quanto maior a constante dielétrica, maior a capacidade elétrica, as cargas não conseguem superar a barreira e tornar-se neutras.

energia condensada

A capacidade elétrica é a principal quantidade física que caracteriza a capacidade do capacitor de acumular uma carga. Os condutores são chamados de placas, o campo elétrico dos centros de capacitores entre eles.

A energia de um capacitor carregado, aparentemente, deve depender de sua capacitância.

Capacidade elétrica

O potencial de energia possibilita a utilização de capacitores de capacitância elétrica grande. A energia do capacitor carregado é utilizada, se necessário, para aplicar um pulso de corrente de curto prazo.

Quais são os valores da capacidade elétrica? O processo de carregamento do capacitor começa com a conexão de suas placas aos pólos da fonte de corrente. A carga acumulada em uma placa (cujo valor é q) é tomada como a carga do capacitor. O campo elétrico, concentrado entre as placas, tem uma diferença de potencial U.

energia capacitor de um capacitor carregado

A capacidade elétrica (C) depende da quantidade de eletricidade concentrada em um condutor e da tensão de campo: C = q / U.

Esse valor é medido em Ф (фарадах).

A capacitância de toda a Terra não vai em comparação com a capacitância de um capacitor, cujo valor é aproximadamente do notebook. A carga acumulada poderosa pode ser usada na engenharia.

No entanto, para acumular uma quantidade ilimitadaeletricidade nas placas não é possível. Quando a tensão sobe para o valor máximo, pode ocorrer uma quebra do capacitor. As placas são neutralizadas, o que pode causar danos ao dispositivo. A energia do capacitor carregado neste caso vai completamente ao seu aquecimento.

O valor da energia

O aquecimento do condensador é devido aa transformação da energia do campo elétrico para a interna. A capacidade do capacitor para executar o trabalho para mover a carga indica a disponibilidade de um fornecimento suficiente de eletricidade. Para determinar quão grande é a energia de um capacitor carregado, vamos considerar o processo de sua descarga. Sob a ação de um campo elétrico por uma tensão U, uma carga de q flui de uma placa para outra. Por definição, o trabalho do campo é igual ao produto da diferença de potencial pela magnitude da carga: A = qU. Esta relação é válida apenas para um valor constante da tensão, mas no processo de descarga nas placas do capacitor, gradualmente diminui para zero. Para evitar imprecisões, tomemos seu valor médio U / 2.

A partir da fórmula da capacidade elétrica, temos: q = CU.

Portanto, a energia de um capacitor carregado pode ser determinada pela fórmula:

W = CU2/ 2.

Vemos que sua magnitude é maior, maior a capacidade elétrica e a voltagem. Para responder à pergunta sobre o que é igual à energia de um capacitor carregado, vamos nos voltar para suas variedades.

Tipos de capacitores

Desde a energia do campo elétrico,concentrado dentro do condensador, está diretamente relacionado à sua capacitância, e o funcionamento dos capacitores depende de suas características de projeto, utilizam diferentes tipos de dispositivos de armazenamento.

  1. De acordo com a forma das placas: plana, cilíndrica, esférica, etc.
  2. Alterando a capacidade: Constantes (capacidade não muda), variáveis ​​(mudança de propriedades físicas, mudança de capacitância), trim. A alteração da capacidade pode ser realizada alterando a temperatura, tensão mecânica ou elétrica. A capacidade elétrica dos capacitores trimmer varia com a área das placas.
  3. Pelo tipo de dielétrico: gás, líquido, com um dielétrico sólido.
  4. Pelo tipo de dielétrico: vidro, papel, mica, metal, cerâmica, filme fino de filmes de várias composições.

a energia do campo elétrico de um capacitor carregado

Dependendo do tipo de distinto e outroscapacitores. A energia de um capacitor carregado depende das propriedades do dielétrico. A quantidade principal é chamada permissividade dielétrica. A capacidade elétrica é diretamente proporcional a ela.

Capacitor plano

Considere o dispositivo mais simples para coletar a carga elétrica - um capacitor plano. Este é um sistema físico de duas placas paralelas, entre as quais existe uma camada dielétrica.

A forma das placas pode ser retangular erodada. Se houver necessidade de obter uma capacitância variável, as placas são obtidas na forma de meio disco. Virando um em relação ao outro leva a uma mudança na área das placas.

Nós assumimos que a área de uma placa é igual aS, a distância entre as placas é assumida igual a d, a permissividade do enchimento é ε. A capacidade elétrica de tal sistema depende apenas da geometria do capacitor.

C = εε0S / d.

A energia de um capacitor plano

Vemos que a capacidade do capacitor é diretamente proporcional à área total de uma placa e é inversamente proporcional à distância entre elas. O coeficiente de proporcionalidade é a constante elétrica ε0. Aumento da permissividadeo dielétrico aumentará a capacidade elétrica. A redução da área das placas possibilita a obtenção de capacitores de sintonização. A energia do campo elétrico de um capacitor carregado depende de seus parâmetros geométricos.

Usamos a fórmula de cálculo: W = CU2/ 2.

A determinação da energia de um capacitor carregado de uma forma planar é realizada de acordo com a fórmula:

W = εε0S U2/ (2d).

Uso de capacitores

A capacidade dos capacitores para coletar cargas elétricas sem problemas e liberá-las com rapidez suficiente em vários campos da tecnologia.

A conexão com indutores permite a criação de circuitos oscilatórios, filtros de corrente e circuitos de feedback.

determinação da energia do capacitor carregada

Flashes, eletrochoque, em que ocorrequase instantânea, use a capacidade do capacitor para criar um poderoso pulso de corrente. O capacitor é carregado a partir de uma fonte de energia DC. O condensador em si atua como um elemento que rasga o circuito. A descarga na direção oposta ocorre através de uma pequena lâmpada de resistência ôhmica quase que instantaneamente. No choque elétrico, esse elemento é o corpo humano.

Condensador ou bateria

A capacidade de armazenar acumuladoA cobrança oferece uma excelente oportunidade para usá-lo como um meio de armazenamento ou armazenamento de energia. Na engenharia de rádio esta propriedade é amplamente utilizada.

qual é a energia de um capacitor carregado

Para substituir a bateria, infelizmente, o capacitor nãoEm um estado, já que tem uma singularidade de descarga. A energia acumulada por ela não excede várias centenas de joules. A bateria pode economizar um grande suprimento de eletricidade por um longo tempo e praticamente sem perda.

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