Kapasitörün enerjisi ve kapasitansı

Kapasitörün enerjisi ve kapasitansı
Kapasitörün enerjisi ve kapasitansı
Anonim

İki yük izole edilmiş iki iletkene iletilirse, aralarında bu yüklerin büyüklüğüne ve iletkenlerin geometrisine bağlı olan sözde potansiyel bir fark olacaktır. Yüklerin büyüklük olarak aynı, ancak işaretin zıt olması durumunda, elektrik kapasitansının tanımını sunabilirsiniz, bundan sonra bir kapasitörün enerjisi gibi bir şey elde edebilirsiniz. İki iletkenden oluşan bir sistemin elektrik kapasitansı, yüklerden birinin bu iletkenler arasındaki potansiyel farka oranıdır.

kapasitör enerjisi
kapasitör enerjisi

Bir kapasitörün enerjisi doğrudan kapasitansa bağlıdır. Bu oran hesaplamalar kullanılarak belirlenebilir. Kondansatörün enerjisi (formül) zincirle temsil edilecektir:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, burada W kapasitörün enerjisidir, C kapasitanstır, U iki plaka arasındaki potansiyel farktır (voltaj), q ise yükün değeridir.

Elektrik kapasitansının değeri, verilen iletkenin boyutuna ve şekline ve bu iletkenleri ayıran yalıtkana bağlıdır. Elektrik alanının yalnızca belirli bir alanda yoğunlaştığı (lokalize olduğu) bir sisteme kapasitör denir. Bu cihazı oluşturan iletkenler,kapaklar denir. Bu, düz kapasitörün en basit tasarımıdır.

kapasitör enerji formülü
kapasitör enerji formülü

En basit cihaz, elektriği iletme özelliğine sahip iki düz plakadır. Bu plakalar, birbirinden belirli (nispeten küçük) bir mesafede paralel olarak düzenlenir ve belirli bir dielektrik tabakasıyla ayrılır. Bu durumda kapasitör alanının enerjisi esas olarak plakalar arasında lokalize olacaktır. Bununla birlikte, plakaların kenarlarına yakın ve bazı çevreleyen boşluklarda, oldukça zayıf radyasyon hala ortaya çıkıyor. Literatürde başıboş alan olarak adlandırılır. Çoğu durumda, onu ihmal etmek ve kapasitörün tüm enerjisinin tamamen plakalar arasında bulunduğunu varsaymak gelenekseldir. Ancak bazı durumlarda hala dikkate alınır (çoğunlukla bunlar mikro kapasitelerin veya tersine süper kapasitelerin kullanıldığı durumlardır).

kapasitör alan enerjisi
kapasitör alan enerjisi

Elektrik kapasitansı (dolayısıyla kapasitörün enerjisi) doğrudan plakalara bağlıdır. C \u003d E0S / d formülüne bakarsanız, burada C kapasitanstır, E0, geçirgenlik (bu durumda, vakum) gibi bir parametrenin değerinin değeridir ve d, mesafenin değeridir. plakalar arasında, o zaman bu tür düz kapasitörün kapasitansının, bu plakalar arasındaki mesafenin değeriyle ters orantılı ve alanları ile doğru orantılı olacağı sonucuna varabiliriz. Plakalar arasındaki boşluk belirli bir dielektrik ile doldurulursa, kapasitörün enerjisi ve kapasitansı E kat artacaktır (E inbu durumda, geçirgenlik).

Böylece, şimdi kapasitörün iki plakası (plakası) arasında biriken potansiyel enerjinin formülünü ifade edebiliriz: W=qEd. Ancak "kapasitör enerjisi" kavramını kapasitans cinsinden ifade etmek çok daha kolaydır: W=(CUU)/2.

Paralel ve seri bağlantı formülleri, bir aküye bağlı herhangi bir sayıda kapasitör için geçerli kalır.

Önerilen: