Enerhiya ng isang sisingilin na kapasitor, ang paggamit ng mga capacitor

Ang mga metal ay mahusay na konduktor ng kuryente. Nagsasagawa sila ng kuryente dahil mayroon silang mga libreng electron carrier na walang singil sa kuryente. At kung ang isang potensyal na pagkakaiba ay nilikha sa mga dulo, halimbawa, ng isang tansong kawad sa tulong ng isang palaging pinagmumulan ng EMF, kung gayon ang isang electric current ay lilitaw sa naturang kawad - ang mga electron ay lalabas mula sa negatibong terminal ng EMF pinagmulan - sa positibong terminal nito.

Sa kabaligtaran, ang mga dielectric ay hindi mga conductor ng electric current, dahil walang mga libreng carrier ng electric charge sa kanila. Ang mga positibo at negatibong charge carrier sa mga dielectric ay magkakaugnay at bumubuo ng tinatawag na mga electric dipoles, na sa isang panlabas na electric field ay maaari lamang paikutin, ngunit hindi makagalaw sa pagsasalin sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field.

Higit pa tungkol dito: Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga metal at dielectrics, at Bakit hindi nagsasagawa ng kuryente ang mga dielectric

Kunin, halimbawa, ang isang piraso ng dielectric sa anyo ng isang PVC pipe (polyvinyl chloride ay isang dielectric).Takpan ang panlabas na ibabaw ng tubo gamit ang cling film at ilagay lamang sa mas gusot na foil sa loob upang mahawakan nito ang mga panloob na dingding ng tubo sa buong paligid.

Kung kukunin natin ngayon ang pinagmulan ng EMF, sabihin baterya ng 24 volts at ikonekta ito sa negatibong poste sa panloob na foil at ang positibong poste sa panlabas, pagkatapos ang parehong bahagi ng foil ay makakatanggap ng singil ng iba't ibang mga palatandaan mula sa baterya at isang electric field na nakadirekta mula sa labas mula sa loob ay kumilos sa buong dami ng PVC pipe wall.

Samakatuwid, sa electric field na ito, ang mga dielectric molecule (PVC) ay liliko, i-orient ang kanilang mga sarili ayon sa panlabas na electric field - ang dielectric ay polarized upang ang mga bumubuong molekula nito ay ibaling ang kanilang mga negatibong panig palabas — ayon sa pagkakabanggit, sa positibong elektrod (sa foil na konektado sa plus ng baterya), kasama ang kanilang mga positibong panig - papasok, sa negatibong elektrod. Tanggalin natin ang baterya.

Ang positibong singil ay nananatili sa panlabas na foil, dahil ito ay hawak pa rin ng negatibong sisingilin na mga gilid ng mga molekulang PVC na nakaharap palabas, at isang negatibong singil sa panloob, dahil ito ay hawak ng mga positibong panig ng mga molekulang dielectric, na nakabukas. sa loob. Ang lahat ay nangyari nang buong alinsunod sa batas ng electrostatics.

Kung isasara mo na ngayon ang panlabas at panloob na mga bahagi ng foil gamit ang mga pliers, pagkatapos ay sa sandali ng pagsasara maaari mong mapansin ang isang maliit na spark: ang mga kabaligtaran na singil mula sa mga plato ay umaakit sa isa't isa at nagiging sanhi ng isang kasalukuyang sa pamamagitan ng wire (tong) at ang dielectric babalik sa orihinal nitong neutral na estado.

Ligtas na sabihin na sa device na ito, na binubuo ng isang dielectric tube at dalawang foil plate, kapag ang isang baterya ay konektado dito, isang akumulasyon ng Elektrisidad na enerhiya.

Ang mga device na may katulad na configuration ay tinatawag na — isang dielectric na nakapaloob sa pagitan ng mga conductive plate na nakahiwalay sa isa't isa mga de-koryenteng capacitor.

Ito ay kawili-wili:Mga Capacitor at Baterya - Ano ang Pagkakaiba?

Sa kasaysayan, ang unang prototype capacitor, ang Leiden Bank, ay naimbento noong 1745 sa Leiden ng German physicist na si Ewald Jürgen von Kleist at nang nakapag-iisa ng Dutch physicist na si Peter van Muschenbrück.

Ang enerhiya ng isang sisingilin na kapasitor ay nakasalalay sa boltahe (potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plato) kung saan ito sisingilin, dahil pinag-uusapan natin ang potensyal na enerhiya ng magkasalungat na mga singil sa mga plato na hiwalay sa bawat isa.

Samakatuwid, ang enerhiya na ito ay katumbas ng trabaho na gagawin ng electric field ng mga singil na ito kapag naaakit sila sa isa't isa (o ginawa ng pinagmulan noong sila ay pinaghiwalay sa panahon ng pagsingil ng kapasitor). Ang pangunahing gawain ng paglipat ng elementarya na bahagi ng singil mula sa isang plato patungo sa isa pa ay katumbas ng:

Ang mga capacitor ng iba't ibang configuration, kapag sinisingil ng parehong halaga ng charge, ay makakaranas ng iba't ibang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plate. Masasabi rin na para sa iba't ibang mga capacitor, ang iba't ibang mga boltahe na inilapat sa mga plato ay magreresulta sa isang quantitatively different charge.

Sa pagsasagawa, nangangahulugan ito na ang bawat kapasitor ay may isang tiyak na palaging halaga, isang katangian na nagpapakilala sa partikular na kapasitor, na nauugnay sa pagsasaayos nito, ang hugis ng mga plato, ang dielectric na pare-pareho ng dielectric, atbp. Ang parameter na ito ay tinatawag kapasidad ng kuryente C. Ang singil sa isang kapasitor q ay nauugnay sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plate na U nito tulad ng sumusunod:

Samakatuwid, ang expression para sa kabuuang enerhiya ng sisingilin na kapasitor, sa sandaling isinama, ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:

Sa ngayon, ang mga capacitor ay ginagamit sa iba't ibang larangan ng agham at teknolohiya: bilang mga de-koryenteng kagamitan sa pag-iimbak ng enerhiya, bilang mga filter para sa pagpapakinis ng mga alon sa mga suplay ng kuryente, sa panahon ng kontrol ng mga RC circuit ng mga elektronikong aparato, sa mga reactive power compensation device, sa induction installation at radio device bilang bahagi. ng isang oscillating circuit, sa malalakas na pulse generator, sa electromagnetic accelerators, sa air humidity meters, atbp.

Para sa higit pang mga detalye tingnan dito:Bakit ginagamit ang mga capacitor sa mga de-koryenteng circuit?