Condenser. Цэнэглэгч конденсаторын энерги

Цахилгаан эрчим хүчний судалгаагаар эхнээс нь хуримтлуулах, хамгаалах асуудал 1745 онд Еванге Журенц фон Клеист, Питер ван Мушмасбак нар шийдэгджээ. Голландын Leyden төхөөрөмжийг үүсгэн байгуулж, цахилгаан эрчим хүчийг хуримтлуулж, шаардлагатай бол ашиглах.

Leiden Bank нь конденсаторын загвар юм. Физик туршилтыг ашиглах нь цахилгаан эрчим хүчний цаашдын судалгааг дэвшилтэт болгож, цахилгаан гүйдлийн загварыг бий болгох боломжтой болсон.

Конденсатор гэж юу вэ

Цахилгаан цэнэг ба цахилгааныг цуглуулах нь конденсаторын үндсэн зорилго юм. Энэ нь ихэвчлэн бие биедээ аль болох ойр байрласан хоёр дулаалгатай дамжуулагч систем юм. Дамжуулагчийн хоорондох зайг диэлектрикоор дүүргэсэн байна. Шилжүүлэгчид хуримтлагдсан хураамжийг өөр цэнэгээр сонгоно. Татгалзахгүй ялгаатай өмч хөрөнгө илүү их хуримтлалд хувь нэмрээ оруулдаг. Диэлектрик нь хос үүрэгтэй: диэлектрик тогтмол байх тусмаа цахилгааны хүчин чадал их байх тусам төлбөрийг саад тотгорыг даван туулах боломжгүй байдаг.

Цахилгааны чадал нь конденсаторыг хуримтлуулах чадварыг тодорхойлдог гол биет хэмжээ юм. Дамжуулагчийг хавтан гэж нэрлэдэг бөгөөд конденсаторын цахилгаан орон нь тэдгээрийн хооронд байрладаг.

Цэнэглэгч конденсаторын энерги нь багтаамжаас хамаарна.

Цахилгаан хүчин чадал

Эрчим хүчний чадавхи нь (том цахилгаан багтаамж) конденсаторыг ашиглах боломжтой болгодог. Цэнэглэгч конденсаторын энергийг шаардлагатай бол богино хугацааны одоогийн импульс хэрэглэнэ.

Цахилгаан хүчин чадлын ямар үнэ цэнэтэй вэ? Конденсаторыг цэнэглэх процесс нь эх хавтангийн туйлуудтай холбож эхэлдэг. Нэг хавтан дээр хуримтлуулсан цэнэг (коэффициент q) конденсаторын цэнэгээр цэнэглэгддэг. Хоолойн хооронд төвлөрсөн цахилгаан талбайн хувьд U.

Цахилгааны чадал (C) нь нэг дамжуулагч дээр цахилгаан эрчим хүчний хэмжээ болон хээрийн хүчдэлээс хамаардаг: C = q / U.

Энэ утгыг Φ (farads) -д хэмждэг.

Дэлхий даяар багтаамж нь конденсаторын багтаамжтай харьцуулахад биш, энэ нь ойролцоогоор тэмдэглэлийн дэвтэрээс ойролцоо байна. Хуримтлагдсан хүчтэй цэнэгийг инженерчлэлд ашиглаж болно.

Гэсэн хэдий ч, ялтсууд дээр хязгааргүй хэмжээний цахилгаан хуримтлуулах боломжгүй юм. Хүчдэл хамгийн их утга руу шилжих үед конденсаторын задаргаа гарч болно. Төмөрлөгийг саармагжуулж, төхөөрөмжид гэмтэл учруулж болно. Ийм цэнэглэгдсэн конденсаторын энерги нь үүнийг халаахад бүрэн ашигладаг.

Эрчим хүчний үнэ цэнэ

Конденсаторын халаалт нь цахилгаан талбайн эрчим хүчийг дотооддоо хувиргахтай холбоотой юм. Төлбөрийг шилжүүлэх ажлыг гүйцэтгэх конденсаторын хүчин чадал нь хангалттай хэмжээний цахилгаан эрчим хүчийг хангадаг болохыг харуулж байна. Конденсаторын конденсаторын энерги хэр их байгааг тодорхойлохын тулд түүний урсацын явцыг авч үзье. Цахилгаан гүйдлийн хүчдэл U хүчдэлээр U цэнэгийн хувьд нэг хавтангаас нөгөө цэнэглэ. Тодорхойлолтоор талбайн ажил нь зардлын дүнгээр гарч болох боломжит зөрүүгийн бүтээгдэхүүнтэй тэнцүү байна: A = qU. Энэ харьцаа нь зөвхөн хүчдэлийн тогтмол утгын хувьд хүчинтэй боловч конденсаторын ялтсан дээр гарах үед аажмаар 0-оор буурдаг. Шалгалтаас зайлсхийхийн тулд U / 2 дундаж утгыг авна уу.

Цахилгаан багтаамжийн томъёоноос бид дараахь зүйлүүдтэй: q = ТН.

Тиймээс цэнэглэгдсэн конденсаторын энергийг дараах томьёогоор тодорхойлж болно:

W = ТН 2/2.

Эндээс харахад түүний хэмжээ илүү их, цахилгаан хүчин чадал, хүчдэл их байна. Цэнэглэгч конденсаторын энерги гэж юу вэ гэдэгт хариулахын тулд тэдгээрийн сортууд руу хандацгаая.

Конденсаторын төрөл

Конденсатор доторх цахилгаан эрчим хүчний конденсатор нь түүний багтаамжтай шууд хамааралтай бөгөөд конденсаторын үйл ажиллагаа нь тэдгээрийн загварын онцлогоос хамаардаг тул янз бүрийн хадгалалтын төхөөрөмжүүдийг ашигладаг.

1. Ширээний хэлбэр: хавтгай, цилиндр, бөөрөнхий гэх мэт.
2. Чанарыг өөрчлөх замаар: тогтмол (чадал өөрчлөгдөхгүй), хувьсагч (физик шинж чанарыг өөрчлөх, багтаамжийг өөрчлөх), обуд. Температур, механик болон цахилгааны хүчдэлийг өөрчлөх замаар чадлыг өөрчлөх боломжтой . Туузан дамжуулагч конденсаторын цахилгаан багтаамж нь ялтсын талбайтай харилцан адилгүй байдаг.
3. Диэлектрикийн төрөл: хийн, шингэн, хатуу диэлектриктэй.
4. Диэлектрик хэлбэрийн төрлөөр төрөл бүрийн найрлагатай кино, шил, цаас, гялтгануур, металл, керамик, нимгэн хальс.

Төрлөөс хамааран янз бүрийн кондинсаторууд байдаг. Цэнэглэгч конденсаторын энерги нь диэлектрикийн шинж чанараас хамаарна. Үндсэн хэмжигдэхүүнийг зөвшөөрөл гэж нэрлэдэг. Цахилгааны хүчин чадал нь шууд пропорциональ байна.

Хавтгай конденсатор

Цахилгаан конденсаторыг цуглуулсан хамгийн энгийн төхөөрөмж болох хавтгай конденсаторыг авч үзье. Энэ нь хоёр зэрэгцээ ялтсан физик систем бөгөөд энэ нь диэлектрик давхарга байдаг.

Хавтангийн хэлбэр нь тэгш өнцөгт, дугуй хэлбэртэй байж болно. Хувьсах багтаамжтай байх шаардлагатай бол хавтанг хагас дискэн хэлбэрээр авна. Нөгөөтэйгүүр харьцангуйгаар эргэх нь ялтсын талбайн өөрчлөлтөд хүргэдэг.

Нэг хавтангийн талбай S бол хавтангийн хоорондох зай d-тэй тэнцүү гэж үзвэл дүүргэгчийн зөвшөөрөл нь ε байна. Ийм системийн цахилгааны хүчин чадал нь зөвхөн конденсаторын геометрээс хамаарна.

C = εε ₀ S / d.

Хавтгай конденсаторын энерги

Конденсаторын хүчин чадал нь нэг хавтангийн нийт талбайтай шууд пропорциональ бөгөөд тэдгээрийн хоорондын зайтай урвуу хамааралтай байгааг бид харж байна. Пропорциональ коэффициент нь цахилгаан тогтмол ε ₀ байна. Диэлектрикийн диэлектрикийн зөвшөөрлийг нэмэгдүүлэх нь цахилгааны хүчин чадлыг нэмэгдүүлнэ. Плитүүдийн талбайг багасгах нь тааруулах конденсаторыг олж авах боломж олгодог. Цэнэглэгч конденсаторын цахилгаан талбайн энерги нь геометрийн параметрүүдээсээ хамаарна.

Тооцооллын томьёог ашиглана: W = CU 2/2.

Төлөвлөж буй конденсаторын багтаамжтай конденсаторын энергийг дараах томъёогоор тодорхойлно:

W = εε ₀ SU ² / (2d).

Конденсаторыг ашиглах

Конденсаторууд нь цахилгаан цэнэгийг найдвартай цуглуулах чадвартай бөгөөд технологийн янз бүрийн салбарт түргэн шуурхай өгдөг.

Ороомогтой холбох нь озилляцын хэлхээ, одоогийн шүүлтүүр, эргэх холбоог бий болгодог.

Флэш туяа, цахилгаан цочрол нь бараг агшин зуурын урсац үүсдэг бөгөөд конденсаторын хүчирхэг гүйдэл үүсгэх чадварыг ашигладаг. Конденсатор нь тогтмол цахилгаан тэжээлийн эх үүсвэрээс цэнэглэгдэнэ. Конденсатор нь хэлхээ тасрах элемент болж ажилладаг. Эсрэг чиглэлд урсгах нь бага хэмжээний ohmic эсэргүүцлийн дэнлүү дамжин тохиолддог. Цахилгаан цочролд энэ элемент бол хүний бие юм.

Condenser буюу зай

Хуримтлагдсан хураамжийг удаан хугацаагаар хадгалж хадгалах чадвар нь мэдээлэл хадгалах эсвэл эрчим хүчний хадгалалтын хадгалахад ашиглах маш сайн боломж олгодог. Радио инженерчлэлийн хувьд энэ өмч өргөн хэрэглэгддэг.

Зайг солих, харамсалтай нь конденсатор нь гадагшлах чадвартай учраас боломжгүй юм. Энэ хуримтлуулсан энерги нь хэдэн зуун жоомоос хэтрэхгүй. Зай нь удаан хугацаанд их хэмжээний цахилгаан эрчим хүчийг хэмнэж, бараг л алдагдалгүй барьж чаддаг.