انرژی خازن و ظرفیت آن

انرژی خازن و ظرفیت آن
انرژی خازن و ظرفیت آن
Anonim

اگر دو بار به دو هادی جدا شده مخابره شود، بین آنها به اصطلاح اختلاف پتانسیل وجود خواهد داشت که به بزرگی این بارها و به هندسه هادی ها بستگی دارد. در صورتی که بارها از نظر بزرگی یکسان، اما از نظر علامت مخالف باشند، می توانید تعریفی از ظرفیت الکتریکی ارائه دهید، که از آن می توانید چیزی به عنوان انرژی یک خازن را دریافت کنید. ظرفیت الکتریکی یک سیستم متشکل از دو هادی، نسبت یکی از بارها به اختلاف پتانسیل بین این هادی ها است.

انرژی خازن
انرژی خازن

انرژی یک خازن به طور مستقیم به ظرفیت خازن بستگی دارد. این نسبت را می توان با استفاده از محاسبات تعیین کرد. انرژی خازن (فرمول) با زنجیره نشان داده می شود:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2، که در آن W انرژی خازن، C ظرفیت خازن، U است. اختلاف پتانسیل بین دو صفحه (ولتاژ)، q مقدار شارژ است.

مقدار خازن الکتریکی به اندازه و شکل هادی داده شده و به دی الکتریکی که این هادی ها را جدا می کند بستگی دارد. سیستمی که در آن میدان الکتریکی فقط در یک ناحیه معین متمرکز (محلی) شده باشد، خازن نامیده می شود. هادی هایی که این دستگاه را تشکیل می دهند،پوشش نامیده می شوند. این ساده ترین طراحی به اصطلاح خازن تخت است.

فرمول انرژی خازن
فرمول انرژی خازن

ساده ترین وسیله دو صفحه مسطح است که قابلیت رسانایی الکتریسیته را دارند. این صفحات به صورت موازی در فاصله معینی (نسبتاً کم) از یکدیگر قرار گرفته اند و توسط لایه ای از دی الکتریک معین از هم جدا شده اند. انرژی میدان خازن در این حالت عمدتاً بین صفحات موضعی می شود. با این حال، در نزدیکی لبه‌های صفحات و در برخی از فضای اطراف، تشعشعات نسبتاً ضعیفی هنوز ایجاد می‌شود. در ادبیات به آن میدان سرگردان می گویند. در بیشتر موارد مرسوم است که از آن غفلت کرده و فرض کنیم که تمام انرژی خازن کاملاً بین صفحات قرار دارد. اما در برخی موارد همچنان مورد توجه قرار می گیرد (عمدتاً این موارد استفاده از ریز ظرفیت ها یا برعکس ابرظرفیت ها هستند).

انرژی میدان خازن
انرژی میدان خازن

خازن الکتریکی (از این رو انرژی خازن) مستقیماً به صفحات بستگی دارد. اگر به فرمول C \u003d E0S / d نگاه کنید، جایی که C ظرفیت خازنی است، E0 مقدار مقدار پارامتری مانند گذردهی (در این مورد، خلاء) و d مقدار فاصله است. بین صفحات، پس می توان نتیجه گرفت که ظرفیت چنین خازن تختی با مقدار فاصله بین این صفحات نسبت معکوس و با مساحت آنها نسبت مستقیم خواهد داشت. اگر فضای بین صفحات با مقداری دی الکتریک خاص پر شود، انرژی خازن و ظرفیت آن به اندازه E برابر افزایش می یابد (E دردر این مورد، مجوز).

بنابراین، اکنون می توانیم فرمول انرژی پتانسیلی که بین دو صفحه (صفحه) خازن جمع می شود را بیان کنیم: W=qEd. با این حال، بیان مفهوم "انرژی خازن" از نظر ظرفیت بسیار ساده تر است: W=(CUU)/2.

فرمول‌های اتصال موازی و سری برای هر تعداد خازن متصل به باتری صادق است.

توصیه شده: