D'où vient l'énergie du champ électrique d'un condensateur

D'où vient l'énergie du champ électrique d'un condensateur
D'où vient l'énergie du champ électrique d'un condensateur
Anonim

Laissés à eux-mêmes, deux charges électriques du même nom ne veulent rien avoir à faire l'une avec l'autre. Ils volent aussi vite qu'ils le peuvent. Ainsi, si les particules sont obligées de se déplacer les unes vers les autres (et cela se produit, par exemple, lors de l'accumulation d'une charge), elles y résistent de toutes les manières possibles, et afin d'augmenter la densité de concentration de charge dans le conducteur, une certaine énergie doit être dépensé.

Énergie du champ électrique du condensateur
Énergie du champ électrique du condensateur

Dans un état statique, cette énergie n'est pas utilisée et est irrémédiablement perdue. Il est stocké sous forme de champ électrique - une sorte de tension dans l'espace entre les particules chargées - jusqu'à ce que la concentration des charges diminue et qu'elles retrouvent la capacité de se déplacer librement.

Dans ce cas, les charges utilisent l'énergie accumulée duchamp pour acquérir une accélération sur son chemin.

Un condensateur est un composant de circuit électrique spécialement conçu pour stocker un champ électrique.

L'énergie du champ électrique d'un condensateur est à la base de son utilisation dans de nombreux appareils électriques et électroniques.

Calcul de la capacité du condensateur
Calcul de la capacité du condensateur

La logique simple dicte qu'un condensateur chargé à une tension de V nécessitera QV joules d'énergie pour atteindre un nouvel état, et cette valeur est précisément l'énergie du champ électrique du condensateur, stockée dedans et prête pour utilisez.

Malheureusement, le bon sens fait défaut ici. Ce n'est pas parce que vous vous sentez bien après avoir bu une bière que vous vous sentirez exactement deux fois mieux après avoir bu la seconde.

En fait, à mesure que les accusations approchent, ils y résistent de plus en plus farouchement. Évidemment, il s'agit ici d'un processus non linéaire.

Voyons comment l'énergie du champ électrique d'un condensateur est déterminée sur la base d'une expérience simple.

On sait que le courant est défini comme la vitesse à laquelle la charge se déplace. Par conséquent, si vous connectez le condensateur à une source de courant stabilisé, la charge Q s'accumulera sur les plaques à un rythme constant.

Supposons que nous prenions un condensateur non chargé et que nous le connections à une alimentation fournissant un courant de charge constant I.

Dispositif de condensateur
Dispositif de condensateur

La tension sur le condensateur part de zéro et augmentelinéairement jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé. Après ça s'arrête. Appelons cette valeur la tension maximale V.

La tension moyenne aux bornes du condensateur pendant la charge est (V/2) et la puissance moyenne, respectivement, est I(V/2). Le condensateur a été chargé en un temps T secondes, donc l'énergie du champ électrique du condensateur stocké pendant le processus de charge est TI (V/2).

W=1/2QV=1/2CV

Malgré l'existence d'un grand nombre de tailles, le dispositif de condensateur n'est pas très diversifié.

La plupart d'entre eux sont constitués de deux plaques parallèles séparées par un diélectrique. Parfois, pour gagner de la place, ce sandwich est enroulé comme un rouleau. Et dans certains cas, ils ont plusieurs couches, connectées d'une certaine manière.

Le calcul de la capacité d'un condensateur composé de deux plaques métalliques, avec des dimensions physiques connues, n'est généralement pas difficile, ainsi que le calcul de la capacité résultante lorsque les condensateurs sont connectés en série ou en parallèle.

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