Sejak permulaan kajian elektrik, hanya pada tahun 1745 Ewald Jurgen von Kleist dan Pieter van Muschenbroek berjaya menyelesaikan masalah pengumpulan dan pemeliharaannya. Dicipta di Leiden, Holland, peranti ini memungkinkan untuk mengumpul tenaga elektrik dan menggunakannya apabila perlu.
Balang Leyden - prototaip kapasitor. Penggunaannya dalam eksperimen fizikal memajukan kajian elektrik jauh ke hadapan, memungkinkan untuk mencipta prototaip arus elektrik.
Apakah itu kapasitor
Untuk mengumpul cas elektrik dan elektrik adalah tujuan utama pemuat. Biasanya ini adalah sistem dua konduktor terlindung yang terletak sedekat mungkin antara satu sama lain. Ruang antara konduktor diisi dengan dielektrik. Caj terkumpul pada konduktor dipilih secara berbeza. Harta caj bertentangan untuk ditarik menyumbang kepada pengumpulan yang lebih besar. Dielektrik diberikan dua peranan: lebih besar pemalar dielektrik, lebih besar kapasiti elektrik, cas tidak dapat mengatasi halangan danmeneutralkan.
Kapasiti elektrik ialah kuantiti fizikal utama yang mencirikan keupayaan kapasitor untuk mengumpul cas. Konduktor dipanggil plat, medan elektrik kapasitor tertumpu di antara mereka.
Tenaga kapasitor yang dicas, nampaknya, harus bergantung pada kapasitinya.
Kapasiti elektrik
Potensi tenaga memungkinkan untuk menggunakan kapasitor (kapasiti elektrik besar). Tenaga pemuat bercas digunakan apabila perlu menggunakan nadi arus pendek.
Pada kuantiti apa yang bergantung kepada kapasiti elektrik? Proses mengecas kapasitor bermula dengan menyambungkan platnya ke kutub sumber arus. Caj terkumpul pada satu plat (yang nilainya ialah q) diambil sebagai caj kapasitor. Medan elektrik yang tertumpu di antara plat mempunyai beza potensi U.
Kapasiti elektrik (C) bergantung pada jumlah tenaga elektrik yang tertumpu pada satu konduktor dan voltan medan: C=q/U.
Nilai ini diukur dalam F (farad).
Kapasiti seluruh Bumi tidak setanding dengan kapasiti kapasitor, yang saiznya lebih kurang saiz buku nota. Caj berkuasa terkumpul boleh digunakan dalam kenderaan.
Walau bagaimanapun, tiada cara untuk mengumpul jumlah elektrik yang tidak terhad pada plat. Apabila voltan meningkat kepada nilai maksimum, kerosakan kapasitor mungkin berlaku. pinggandinetralkan, yang boleh merosakkan peranti. Tenaga kapasitor bercas dibelanjakan sepenuhnya untuk memanaskannya.
Nilai tenaga
Pemanasan kapasitor adalah disebabkan oleh perubahan tenaga medan elektrik ke dalam. Keupayaan kapasitor melakukan kerja untuk menggerakkan cas menunjukkan adanya bekalan elektrik yang mencukupi. Untuk menentukan berapa tinggi tenaga kapasitor bercas, pertimbangkan proses menyahcasnya. Di bawah tindakan medan elektrik voltan U, cas q mengalir dari satu plat ke plat yang lain. Mengikut takrifan, kerja medan adalah sama dengan hasil darab beza keupayaan dan jumlah cas: A=qU. Nisbah ini hanya sah untuk nilai voltan malar, tetapi dalam proses menyahcas pada plat kapasitor, ia secara beransur-ansur berkurangan kepada sifar. Untuk mengelakkan ketidaktepatan, kami mengambil purata nilai U/2.
Daripada formula kapasiti elektrik yang kami ada: q=CU.
Dari sini, tenaga pemuat bercas boleh ditentukan dengan formula:
W=CU2/2.
Kami melihat bahawa nilainya adalah lebih besar, lebih tinggi kapasiti elektrik dan voltan. Untuk menjawab soalan tentang apakah tenaga pemuat bercas, mari kita beralih kepada jenisnya.
Jenis kapasitor
Memandangkan tenaga medan elektrik yang tertumpu di dalam kapasitor berkaitan secara langsung dengan kemuatannya, dan operasi kapasitor bergantung pada ciri reka bentuknya, pelbagai jenis peranti storan digunakan.
- Mengikut bentuk plat: rata, silinder, sfera, dsb.e.
- Dengan menukar kapasitansi: pemalar (kapasiti tidak berubah), berubah (dengan menukar sifat fizikal, kita menukar kapasitansi), penalaan. Menukar kapasitansi boleh dilakukan dengan menukar suhu, tekanan mekanikal atau elektrik. Kapasiti kapasitor perapi berbeza dengan menukar luas plat.
- Mengikut jenis dielektrik: gas, cecair, dielektrik pepejal.
- Mengikut jenis dielektrik: kaca, kertas, mika, kertas logam, seramik, filem lapisan nipis pelbagai komposisi.
Bergantung pada jenis, kapasitor lain juga dibezakan. Tenaga kapasitor bercas bergantung pada sifat dielektrik. Kuantiti utama dipanggil pemalar dielektrik. Kapasiti elektrik adalah berkadar terus dengannya.
Kapasitor plat
Pertimbangkan peranti paling mudah untuk mengumpul cas elektrik - kapasitor rata. Ini ialah sistem fizikal dua plat selari, di antaranya terdapat lapisan dielektrik.
Bentuk plat boleh berbentuk segi empat tepat dan bulat. Sekiranya terdapat keperluan untuk mendapatkan kapasiti berubah-ubah, maka adalah kebiasaan untuk mengambil plat dalam bentuk separuh cakera. Putaran satu plat berbanding plat yang lain membawa kepada perubahan dalam luas plat.
Kami mengandaikan bahawa luas satu plat adalah sama dengan S, jarak antara plat diambil sama dengan d, pemalar dielektrik pengisi ialah ε. Kapasiti sistem sedemikian bergantung hanya pada geometri kapasitor.
C=εε0S/h.
Tenaga pemuat rata
Kami melihat bahawa kapasitansi kapasitor adalah berkadar terus dengan jumlah luas satu plat dan berkadar songsang dengan jarak antara mereka. Pekali perkadaran ialah pemalar elektrik ε0. Meningkatkan pemalar dielektrik dielektrik akan meningkatkan kapasiti elektrik. Mengurangkan kawasan plat membolehkan anda mendapatkan kapasitor penalaan. Tenaga medan elektrik bagi kapasitor bercas bergantung pada parameter geometrinya.
Gunakan formula pengiraan: W=CU2/2.
Penentuan tenaga kapasitor berbentuk rata bercas dijalankan mengikut formula:
W=εε0S U2/(2d).
Menggunakan Kapasitor
Keupayaan kapasitor untuk mengumpul cas elektrik dengan lancar dan memberikannya dengan cukup cepat digunakan dalam pelbagai bidang teknologi.
Sambungan dengan induktor membolehkan anda mencipta litar berayun, penapis semasa, litar maklum balas.
Foto berkelip, senapang mengejutkan, di mana nyahcas hampir serta-merta berlaku, gunakan keupayaan kapasitor untuk mencipta nadi arus yang kuat. Kapasitor dicas daripada sumber arus terus. Kapasitor itu sendiri bertindak sebagai elemen yang memecahkan litar. Nyahcas dalam arah yang bertentangan berlaku melalui lampu rintangan ohmik rendah hampir serta-merta. Dalam senapang stun, unsur ini ialah tubuh manusia.
Kapasitor atau bateri
Keupayaan untuk mengekalkan cas terkumpul untuk masa yang lama memberikan peluang yang baik untuk menggunakannya sebagai storan maklumat atau storan tenaga. Hartanah ini digunakan secara meluas dalam kejuruteraan radio.
Tukar bateri, malangnya, kapasitor tidak dapat, kerana ia mempunyai keanehan semasa dinyahcas. Tenaga terkumpul tidak melebihi beberapa ratus joule. Bateri boleh menyimpan sejumlah besar elektrik untuk masa yang lama dan hampir tanpa kehilangan.
