Mula noong simula ng pag-aaral ng kuryente, noong 1745 lamang nalutas nina Ewald Jurgen von Kleist at Pieter van Muschenbroek ang problema ng akumulasyon at pangangalaga nito. Ginawa sa Leiden, Holland, ginawang posible ng device na makaipon ng kuryente at gamitin ito kapag kinakailangan.
Leyden jar - isang prototype ng capacitor. Ang paggamit nito sa mga pisikal na eksperimento ay nagpasulong sa pag-aaral ng elektrisidad, naging posible na gumawa ng prototype ng electric current.
Ano ang capacitor
Upang mangolekta ng electric charge at kuryente ang pangunahing layunin ng isang capacitor. Kadalasan ito ay isang sistema ng dalawang insulated conductor na matatagpuan nang malapit hangga't maaari sa bawat isa. Ang puwang sa pagitan ng mga konduktor ay puno ng dielectric. Ang singil na naipon sa mga konduktor ay pinipili nang iba. Ang ari-arian ng magkasalungat na singil na maaakit ay nag-aambag sa mas malaking akumulasyon nito. Ang dielectric ay itinalaga ng dalawahang papel: mas malaki ang dielectric na pare-pareho, mas malaki ang kapasidad ng kuryente, ang mga singil ay hindi maaaring madaig ang hadlang atneutralisahin.
Ang kapasidad ng kuryente ay ang pangunahing pisikal na dami na nagpapakilala sa kakayahan ng isang capacitor na makaipon ng singil. Ang mga conductor ay tinatawag na mga plate, ang electric field ng capacitor ay puro sa pagitan ng mga ito.
Ang enerhiya ng isang naka-charge na capacitor, tila, ay dapat nakadepende sa kapasidad nito.
Kasidad ng kuryente
Ang
Potensyal ng enerhiya ay ginagawang posible na gumamit ng (malaking kapasidad ng kuryente) na mga capacitor. Ang enerhiya ng isang naka-charge na kapasitor ay ginagamit kapag kinakailangan na maglapat ng maikling kasalukuyang pulso.
Sa anong dami nakadepende ang kapasidad ng kuryente? Ang proseso ng pagsingil ng isang kapasitor ay nagsisimula sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga plato nito sa mga pole ng isang kasalukuyang pinagmulan. Ang singil na naipon sa isang plato (ang halaga nito ay q) ay kinuha bilang singil ng kapasitor. Ang electric field na nakatutok sa pagitan ng mga plate ay may potensyal na pagkakaiba U.
Ang kapasidad ng kuryente (C) ay nakadepende sa dami ng kuryente na nakatutok sa isang konduktor at ang boltahe ng field: C=q/U.
Ang halagang ito ay sinusukat sa F (farads).
Ang kapasidad ng buong Earth ay hindi maihahambing sa kapasidad ng isang capacitor, ang laki nito ay halos kasing laki ng isang notebook. Ang naipon na malakas na singil ay maaaring gamitin sa mga sasakyan.
Gayunpaman, walang paraan upang makaipon ng walang limitasyong dami ng kuryente sa mga plato. Kapag ang boltahe ay tumaas sa pinakamataas na halaga, ang isang pagkasira ng kapasitor ay maaaring mangyari. mga platoneutralized, na maaaring makapinsala sa device. Ang enerhiya ng isang naka-charge na kapasitor ay ganap na ginugugol sa pag-init nito.
Halaga ng enerhiya
Ang pag-init ng capacitor ay dahil sa pagbabago ng enerhiya ng electric field sa panloob. Ang kakayahan ng kapasitor na gumawa ng trabaho upang ilipat ang singil ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng sapat na supply ng kuryente. Upang matukoy kung gaano kataas ang enerhiya ng isang naka-charge na kapasitor, isaalang-alang ang proseso ng paglabas nito. Sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field ng boltahe U, ang isang singil ng q ay dumadaloy mula sa isang plato patungo sa isa pa. Sa pamamagitan ng kahulugan, ang gawain ng patlang ay katumbas ng produkto ng potensyal na pagkakaiba at ang halaga ng singil: A=qU. Ang ratio na ito ay may bisa lamang para sa isang palaging halaga ng boltahe, ngunit sa proseso ng paglabas sa mga capacitor plate, unti-unti itong bumababa sa zero. Upang maiwasan ang mga kamalian, kinukuha namin ang average na halaga nito na U/2.
Mula sa formula ng kapasidad ng kuryente na mayroon tayo: q=CU.
Mula rito, matutukoy ang enerhiya ng isang naka-charge na capacitor sa pamamagitan ng formula:
W=CU2/2.
Nakikita namin na mas malaki ang halaga nito, mas mataas ang kapasidad at boltahe ng kuryente. Upang masagot ang tanong kung ano ang enerhiya ng isang naka-charge na kapasitor, buksan natin ang kanilang mga uri.
Mga uri ng capacitor
Dahil ang enerhiya ng electric field na nakatutok sa loob ng capacitor ay direktang nauugnay sa capacitance nito, at ang pagpapatakbo ng mga capacitor ay depende sa kanilang mga feature ng disenyo, iba't ibang uri ng storage device ang ginagamit.
- Ayon sa hugis ng mga plato: flat, cylindrical, spherical, atbp.e.
- Sa pamamagitan ng pagpapalit ng kapasidad: pare-pareho (hindi nagbabago ang kapasidad), variable (sa pamamagitan ng pagbabago ng mga pisikal na katangian, binabago namin ang kapasidad), pag-tune. Ang pagpapalit ng kapasidad ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura, mekanikal o elektrikal na stress. Ang capacitance ng trimmer capacitors ay nag-iiba sa pamamagitan ng pagpapalit ng area ng mga plates.
- Ayon sa uri ng dielectric: gas, likido, solid dielectric.
- Ayon sa uri ng dielectric: salamin, papel, mika, metal-paper, ceramic, thin-layer na pelikula ng iba't ibang komposisyon.
Depende sa uri, iba pang mga capacitor ay nakikilala rin. Ang enerhiya ng isang sisingilin na kapasitor ay nakasalalay sa mga katangian ng dielectric. Ang pangunahing dami ay tinatawag na dielectric constant. Direktang proporsyonal dito ang kapasidad ng kuryente.
Plate capacitor
Isaalang-alang ang pinakasimpleng device para sa pagkolekta ng electric charge - isang flat capacitor. Isa itong pisikal na sistema ng dalawang parallel plate, kung saan mayroong dielectric layer.
Ang hugis ng mga plato ay maaaring parehong hugis-parihaba at bilog. Kung may pangangailangan na makakuha ng isang variable na kapasidad, kung gayon kaugalian na kunin ang mga plato sa anyo ng mga kalahating disk. Ang pag-ikot ng isang plato na may kaugnayan sa isa pa ay humahantong sa pagbabago sa lugar ng mga plato.
Aming ipinapalagay na ang lugar ng isang plato ay katumbas ng S, ang distansya sa pagitan ng mga plato ay kinuha katumbas ng d, ang dielectric na pare-pareho ng tagapuno ay ε. Ang capacitance ng naturang sistema ay nakasalalay lamang sa geometry ng capacitor.
C=εε0S/d.
Enerhiya ng flat capacitor
Nakikita namin na ang capacitance ng capacitor ay direktang proporsyonal sa kabuuang lugar ng isang plato at inversely proportional sa distansya sa pagitan nila. Ang coefficient ng proportionality ay ang electrical constant ε0. Ang pagtaas ng dielectric na pare-pareho ng dielectric ay tataas ang kapasidad ng kuryente. Ang pagbawas sa lugar ng mga plato ay nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng mga tuning capacitor. Ang enerhiya ng electric field ng isang naka-charge na capacitor ay nakasalalay sa mga geometric na parameter nito.
Gamitin ang formula ng pagkalkula: W=CU2/2.
Ang pagtukoy ng enerhiya ng isang naka-charge na flat-shaped capacitor ay isinasagawa ayon sa formula:
W=εε0S U2/(2d).
Paggamit ng mga Capacitor
Ang kakayahan ng mga capacitor na maayos na makakolekta ng electric charge at maibigay ito nang mabilis ay ginagamit sa iba't ibang larangan ng teknolohiya.
Ang koneksyon sa mga inductor ay nagbibigay-daan sa iyong lumikha ng mga oscillatory circuit, kasalukuyang mga filter, mga feedback circuit.
Mga pag-flash ng larawan, mga stun gun, kung saan nangyayari ang halos biglaang discharge, gamitin ang kakayahan ng isang capacitor upang lumikha ng malakas na kasalukuyang pulso. Ang kapasitor ay sinisingil mula sa isang direktang kasalukuyang pinagmulan. Ang kapasitor mismo ay gumaganap bilang isang elemento na sumisira sa circuit. Ang discharge sa kabaligtaran na direksyon ay nangyayari sa pamamagitan ng isang lampara ng mababang ohmic resistance halos kaagad. Sa isang stun gun, ang elementong ito ay ang katawan ng tao.
Kapasitor o baterya
Ang kakayahang panatilihin ang naipon na singil sa mahabang panahon ay nagbibigay ng magandang pagkakataon na gamitin ito bilang isang imbakan ng impormasyon o imbakan ng enerhiya. Ang property na ito ay malawakang ginagamit sa radio engineering.
Palitan ang baterya, sa kasamaang palad, ang kapasitor ay hindi magagawa, dahil mayroon itong kakaibang pag-discharge. Ang naipon na enerhiya ay hindi lalampas sa ilang daang joules. Ang baterya ay maaaring mag-imbak ng malaking halaga ng kuryente sa loob ng mahabang panahon at halos walang pagkawala.
