Bir kapasitörün çalışmasını doğru bir şekilde temsil etmek için, içindeki davranışı tam olarak bilmek gerekir. Bu özel cihazların çalışmasının temeli onların özellikleridir. Performans göstergelerinden biri, formülü bu süreci oldukça doğru bir şekilde tanımlayan yüklü bir kapasitörün enerjisidir. Ayrıca genel olarak sıradan bir standart kapasitörün ne olduğunu bilmeniz gerekir.
Kapasitörün cihazı ve çalışma prensibi
Kapasitörün adı, kalınlaşma veya sıkışma anlamına gelen Latince köklere sahiptir. İki kutbu vardır ve değişken veya sabit değerde bir kapasitansa sahiptir. Kapasitörün ayırt edici özelliği düşük iletkenliğidir. Bu cihaz, belirli bir şarjın ve elektrik enerjisinin birikmesiyle ilgili ana işlevi yerine getirir.
Kapasitör pasif elektronik bileşenler kategorisine aittir. Tipik bir tasarım, bir dielektrikle ayrılmış plakalar şeklinde iki elektrot içerir. Kalınlığı, kaplama adı verilen plakalardan çok daha azdır. Pratikte kullanılan kapasitörlerde plakalar ve elektrotlar birçok katmandan oluşur. Kural olarak, paralel uçlu veya silindir şeklinde katlanmış şeritler şeklinde değişirler.
Doğru akımda şarj ve şarj, devreye bir kondansatör bağlandığında yapılır. Bağlantı kesildikten sonra içinden geçen akım artık geçmez. Alternatif akımlı devrelerde, döngüsel yeniden şarjla salınımlar gerçekleştirilir ve kapatma, ön akım kullanılarak gerçekleştirilir.
Kapasitör enerji değeri
Öncelikle elektrik kapasitansı diye bir şeyi düşünmek gerekir. Normal bir kaşifte bu parametre neredeyse hiç kullanılmaz. Hepsinden önemlisi, özünde aynı zamanda bir iletken veya hatta bir iletken sistemi olan yüklü bir kapasitöre yaklaşır. Kapasitansa bağlı olarak, formülü değerini yansıtan yüklü bir kapasitörün enerjisi de belirlenir.
Hemen hemen her kapasitör şarj edildikten sonra enerjiye sahip olmaya başlar. Kısa bir süreliğine nasıl yandığını görmek için bir ampul bağlamanız yeterlidir. Bu, deşarj sırasında açığa çıkan belirli enerji rezervlerinin varlığını gösterir. Kapasitör plakalarının birbirleriyle etkileşime girdiği potansiyel enerji olarak ortaya çıkar. Bu plakalar birbirini çekebilen zıt yüklere sahiptir.
Enerjinin değeri, şarj miktarına, ağdaki voltaja ve diğer faktörlere bağlıdır. Ne kadar çoksa o kadar fazla enerjiye sahiptir.
Ayrıntılar 01 Şubat 2017
Beyler herkese merhaba! Bugün bunun hakkında konuşacağız kapasitör enerjisi. Dikkat şimdi spoiler olacak: kondansatör kendi içinde enerji biriktirebilir. Ve bazen çok büyük. Ne? Bu bir spoiler değil, zaten herkes için açıktı değil mi? Eğer öyleyse harika! O halde anlamak için bunu daha ayrıntılı olarak ele alalım!
İÇİNDE son makale voltaj kaynağıyla bağlantısı kesilen yüklü bir kapasitörün bir süre (deşarj olana kadar) kendisinin bir miktar akım verebileceği sonucuna vardık. Örneğin, bir tür direnç aracılığıyla. Hukuk Joule-Lenz Akım bir dirençten akarsa, üzerinde ısı üretilir. Isı enerji demektir. Ve bu enerji kapasitörden alınır - daha fazlası, aslında hiçbir yerde. Bu, kapasitörde bir miktar enerjinin depolanabileceği anlamına gelir. Yani süreçlerin fiziği az çok açıktır, o halde şimdi hepsini matematiksel olarak nasıl tanımlayacağımızdan bahsedelim. Çünkü her şeyi kelimelerle anlatmak bir şeydir - harika, harika, öyle olmalı, ancak hayatta çoğu zaman bir şeyi hesaplamanız gerekir ve burada sıradan kelimeler yeterli değildir.
Öncelikle mekaniğin iş tanımını hatırlayalım. İşGüçF bu kuvvetin ürünüdürYer değiştirme vektörü başına FS.
Bir zamanlar mekanik okuduğuna ve bunu bildiğine inanıyorum. Korkutucu vektör simgelerine yalnızca kuvvetin yönü yer değiştirmeyle aynı olmadığında ihtiyaç duyulur: kuvvetin düz ileri doğru çekildiği ancak yer değiştirmenin kuvvete belli bir açıda olduğu durum gibi. Bu, örneğin bir yük eğimli bir düzlem boyunca hareket ettiğinde meydana gelir. Kuvvetin ve yer değiştirmenin yönü aynıysa, vektörleri güvenli bir şekilde atabilir ve kuvveti yolun uzunluğuyla çarparak işi elde edebilirsiniz:
Şimdi hakkındaki makaleyi hatırlayın Coulomb yasası. Orada harika bir formülümüz var, şimdi bunu hatırlamanın zamanı geldi:
Yani, E kuvvetinde bir elektrik alanımız varsa ve içine bir miktar q yükü koyarsak, bu yük, bu formül kullanılarak hesaplanabilen bir F kuvvetinden etkilenecektir.
İş yerine biraz daha yüksek yazılan formüldeki bu formülün yerine başka bir formül koymamız konusunda kimse bizi rahatsız etmiyor. Ve böylece bul yük içinde hareket ettiğinde alanın yaptığı işq'dan s'ye olan mesafe. Q yükümüzü tam olarak kuvvet alan çizgileri yönünde hareket ettirdiğimizi varsayacağız. Bu, iş formülünü vektörler olmadan kullanmanıza olanak tanır:
Şimdi beyler dikkat edin. Aynı mekanizmadan size önemli bir şeyi hatırlatayım. adı verilen özel bir kuvvet sınıfı vardır. potansiyel. Basitleştirilmiş bir dille konuşursak, bu kuvvet yolun bir bölümünde işe yaradıysa, onlar için bu ifade doğrudur. A o zaman bu, bu yolun başlangıcında üzerinde çalışılan bedenin bunun için enerjiye sahip olduğu anlamına gelir. A sonunda olduğundan daha fazla. Yani ne kadar çalıştılar, potansiyel enerji ne kadar değişti. Potansiyel kuvvetlerin işi yörüngeye bağlı değildir ve yalnızca başlangıç ve bitiş noktaları tarafından belirlenir. Ve kapalı bir yolda genellikle sıfıra eşittir. Aynı şekilde elektrik alanın şiddeti de bu kuvvetler sınıfına aittir.
Burada şarj cihazımızı q kutuya koyuyoruz. Bu alanın etkisi altında C noktasından D noktasına belli bir mesafe hareket eder. Kesinlik için D noktasında yük enerjisi 0 olsun. Bu hareketle alan iş yapar A. Bundan yolun başlangıcında (C noktasında) şarj cihazımızın bir miktar W=A enerjisi olduğu sonucu çıkar. Yani yazabiliriz
Şimdi resim çizmenin zamanı geldi. Şekil 1'e bir göz atalım. Bu, düz bir kapasitörün fiziğinin biraz basitleştirilmiş bir örneğidir. Bunu daha ayrıntılı olarak tartıştık son kez.
Şekil 1 - Düz kapasitör
Şimdi bilincimizi biraz döndürelim ve kapasitörümüze eskisinden farklı bir şekilde bakalım. Örneğin mavi bir tabak aldığımızı varsayalım. Biraz gerilimli bir alan yaratır. Elbette kırmızı plaka da bir alan yaratıyor ama şu anda pek ilgi çekici değil. Şuna bakalım kırmızı plaka, mavi plakanın alanında bulunan bir miktar +q yükünde olduğu gibi.Şimdi yukarıdakilerin hepsini kırmızı plakaya uygulamaya çalışacağız. sanki bu bir levha değil de sadece bir miktar yük + q. İşte bu kadar zekice. Neden? Belki diyeceksiniz ki - nasıl oldu, her zaman nokta yüklerimiz olduğu gerçeğinden yola çıkmadan önce ve burada - kocaman bir tabak. Bir şekilde konuyu tam olarak kavrayamıyor. Sakin olun beyler. Hiç kimse bizi, kırmızı plakayı, her biri Δq nokta yükü olarak kabul edilebilecek devasa küçük parçacık yığınlarına bölmekten alıkoyamaz. O zaman yukarıdakilerin hepsini sorunsuzca uygulayabilirsiniz. Ve eğer bu kadar ayrı Δq için kuvvet, gerilim, enerji ve diğer şeylerin tüm hesaplamalarını yaparsak ve sonra sonuçları toplarsak, boşuna abarttığımız ortaya çıkar - sonuç, sanki az önce almışız gibi tamamen aynı olacaktır. hesaplamalarda ücret +q. Kim ister - kontrol edebilir, ben sadece varım. Ancak derhal basitleştirilmiş bir şemaya göre çalışacağız. Bunun yalnızca alanın tekdüze olduğu ve yüklerin tüm plakalara eşit olarak dağıtıldığı durum için geçerli olduğunu belirtmek isterim. Gerçekte, bu her zaman böyle değildir, ancak böyle bir basitleştirme, tüm hesaplamaları önemli ölçüde basitleştirmeyi ve uygulamaya önemli bir zarar vermeden her türlü gradyan ve integralden kaçınmayı mümkün kılar.
Böylece, Şekil 1'e geri dönelim. Bu, kapasitörün plakaları arasında belirli bir E kuvvetine sahip bir alanın olduğunu göstermektedir, ancak şimdi plakaların rollerini ayırma konusunda anlaştık - mavi olan alanın kaynağıdır ve kırmızı olan sahadaki yüktür. Bir mavi astar kırmızı olandan ayrı olarak hangi alanı yaratır? Gerginliği nedir? Açıkçası o içeride toplam gerilimden iki kat daha az. Bu neden böyle? Evet, çünkü soyutlamamızı unutursak (kırmızı bir plaka gibi - ve hiç bir plaka değil, sadece bir yük), o zaman her iki plaka da - hem kırmızı hem de mavi - sonuçta ortaya çıkan E yoğunluğuna aynı katkıyı yapar: her biri E ile / 2. Bu E/2'lerin toplamı sonucunda resimdeki E'nin aynısı elde edilir. Böylece (vektörler atılırsa) yazılabilir
Şimdi tabiri caizse kırmızı plakanın mavi plakanın alanındaki potansiyel enerjisini hesaplayalım. Yükü biliyoruz, gerilimi biliyoruz, ayrıca plakalar arasındaki mesafeyi de biliyoruz. O yüzden yazmaktan çekinmeyin
Devam etmek. Aslında hiç kimse kırmızı ve mavi astarı değiştirme zahmetine girmiyor. Bir de tersini düşünelim. Şimdi dikkate alacağız kırmızı astar alanın kaynağı olarak ve mavi - bu alandaki bazı -q yükleri olarak. Hesaplama yapılmasa bile sonucun tamamen aynı olacağı aşikar olacaktır diye düşünüyorum. Yani Kırmızı plakanın mavi plakanın alanındaki enerjisi, mavi plakanın kırmızı plakanın alanındaki enerjisine eşittir. Ve tahmin edebileceğiniz gibi bu kapasitör enerjisi. Evet, bu formülü kullanarak yüklü bir kapasitörün enerjisini hesaplayabilirsiniz:
Zaten bana nasıl bağırdıklarını duyuyorum: dur, dur, yine bana bir tür oyun sürüyorsun! Bir şekilde plakalar arasındaki mesafeyi ölçebiliyorum. Ama bazı nedenlerden dolayı beni yine yükü saymaya zorluyorlar ki bunun nasıl yapılacağı belli değil ve ayrıca gerilimi bilmeniz gerekiyor ama onu nasıl ölçebilirim?! Multimetre bunu yapabilecek gibi görünmüyor! Evet beyler, şimdi sıradan bir multimetreyle bir kapasitörün enerjisini ölçmenizi sağlayacak bazı dönüşümler yapacağız.
Önce gerginlikten kurtulalım. Bunu yapmak için gerilimi gerilimle ilişkilendiren harika bir formülü hatırlayalım:
Evet, bir alandaki iki nokta arasındaki voltaj, o alanın kuvveti ile bu iki nokta arasındaki mesafenin çarpımına eşittir. Yani, bu en kullanışlı ifadeyi enerji formülüne koyarsak, şunu elde ederiz:
Artık daha kolay, gerilim ortadan kalktı. Ama hala nasıl ölçüleceği belli olmayan bir suçlama var. Bundan kurtulmak için, bir kapasitörün kapasitans formülünü hatırlayalım. önceki makale :
Evet, unutanlar için kapasitansın, kapasitörün biriktirdiği bu talihsiz yükün kapasitör üzerindeki gerilime oranı olarak tanımlandığını hatırlatırım. Bu formülden q yükünü ifade edelim ve bunu kapasitörün enerji formülünde yerine koyalım. Aldık
Şimdi bu yüklü bir kapasitörün enerjisi için pratik bir formül! U voltajına yüklenen C kapasitanslı bir kapasitörde ne kadar enerji depolandığını bulmamız gerekirse, bunu bu formülü kullanarak kolayca yapabiliriz. Kapasitans C genellikle kapasitörün kendisinde veya ambalajında yazılır ve voltaj her zaman bir multimetre ile ölçülebilir. Formülden, kapasitördeki enerji ne kadar fazla olursa, kapasitörün kapasitansının ve üzerindeki voltajın da o kadar büyük olduğu görülebilir. Ayrıca enerji, voltajın karesiyle doğru orantılı olarak artar. Bunu hatırlamak önemlidir. Gerilimdeki bir artış, kapasitörde depolanan enerjiyi kapasitanstaki artıştan çok daha hızlı artıracaktır.
Özel yük sevenler için, kapasitans formülünden yükü değil voltajı ifade etmek ve onu kapasitörün enerjisi formülüne koymak mümkündür. Böylece başka bir enerji formülü elde ederiz
Bu formül oldukça nadiren kullanılıyor, ancak pratikte onu bir şeyi hesaplamak için kullandığımı hiç hatırlamıyorum, ancak mevcut olduğu için buradaki yol da bütünlük adına olacaktır. En yaygın formül ortalamadır.
Eğlenmek için bazı hesaplamalar yapalım. Diyelim ki böyle bir kapasitörümüz var
Şekil 2 - Kondansatör
Ve diyelim ki 8000 V'luk bir voltaja kadar şarj edelim. Böyle bir kapasitörde hangi enerji depolanacak? Fotoğraftan da görebileceğimiz gibi bu kapasitörün kapasitesi 130 mikrofaraddır. Artık enerji hesaplamasını yapmak çok kolay:
Çok mu yoksa az mı? Kesinlikle yeterli değil! Çok az bile değil! Diyelim ki şok silahlarının izin verilen enerjisi bazı saçma joule birimleridir ve burada bunlardan binlercesi var! Yüksek voltajı (8 kV) hesaba katarsak, bir kişi için böyle yüklü bir kapasitörle temasın muhtemelen çok ama çok üzücü bir şekilde sona ereceğini rahatlıkla söyleyebiliriz. Yüksek gerilim ve enerjilere özellikle dikkat edilmelidir! Paralel bağlı ve birkaç kilovolta kadar şarj edilen bu tür birkaç kapasitörün kısa devre yaptığı bir durumla karşılaştık. Beyler, bu cesareti zayıf olanlara göre bir manzara değildi! O kadar çarptı ki, sonrasında yarım gün boyunca kulaklarım çınladı! Ve laboratuvarın duvarlarına erimiş tellerden bakır yerleşti! Kimsenin yaralanmadığına dair güvence vermek için acele ediyorum, ancak bu, acil durumlarda bu kadar devasa enerjiyi ortadan kaldırmanın yollarını düşünmek için ayrıca iyi bir nedendi.
Ayrıca beyler, cihazların güç kaynaklarının kapasitörlerinin de, cihazın şebekeden bağlantısı kesildikten sonra anında deşarj olamayacağını her zaman hatırlamak önemlidir, ancak bunları deşarj etmek için tasarlanmış bazı devrelerin mutlaka olması gerekir. Ama öyle olmaları gerekir, bu kesinlikle orada oldukları anlamına gelmez. Bu nedenle, her durumda, herhangi bir cihazın ağla olan bağlantısını kestikten sonra, içine girmeden önce tüm kanalları boşaltmak için birkaç dakika beklemek daha iyidir. Ve sonra kapağı çıkardıktan sonra, her şeyi pençelerinizle kavramadan önce, önce güç depolama kapasitörlerindeki voltajı ölçmeli ve gerekirse bir tür dirençle onları deşarj olmaya zorlamalısınız. Kapasiteler çok büyük değilse elbette terminallerini bir tornavidayla kapatabilirsiniz, ancak bu kesinlikle önerilmez!
Evet beyler, bugün kapasitörde depolanan enerjiyi hesaplamak için çeşitli yöntemlerle tanıştık ve bu hesaplamaların pratikte nasıl yapılabileceğini de tartıştık. Bu konuda yavaş yavaş dönüş yapıyoruz. Hepinize iyi şanslar, yakında görüşürüz!
Bize katılın
Elektrik çalışmalarının başlangıcından bu yana, Ewald Jürgen von Kleist ve Pieter van Muschenbroek elektrik birikimi ve korunması sorununu ancak 1745'te çözmeyi başardılar. Hollanda'nın Leiden şehrinde oluşturulan cihaz, gerektiğinde biriktirilmesini ve kullanılmasını mümkün kıldı.
Leyden kavanozu yoğunlaştırıcının prototipidir. Fiziksel deneylerde kullanılması, elektrikle ilgili çalışmaları çok ileriye taşıdı ve elektrik akımının bir prototipinin oluşturulmasını mümkün kıldı.
Kondansatör nedir
Kapasitörün asıl amacı elektrik toplamak ve elektrik toplamaktır. Genellikle bu, birbirine mümkün olduğu kadar yakın yerleştirilmiş iki yalıtımlı iletkenden oluşan bir sistemdir. İletkenler arasındaki boşluk bir dielektrik ile doldurulur. İletkenlerde biriken yük farklı şekilde seçilir. Zıt yüklerin çekilmesi özelliği, daha fazla birikmesine katkıda bulunur. Dielektrik ikili bir role sahiptir: dielektrik sabiti ne kadar büyük olursa, elektrik kapasitesi de o kadar büyük olur, yükler bariyeri aşamaz ve nötralize edilemez.
Elektrik kapasitesi, bir kapasitörün yük biriktirme yeteneğini karakterize eden ana fiziksel miktardır. İletkenlere plaka denir, kapasitörün elektrik alanı aralarında yoğunlaşır.
Görünüşe göre yüklü bir kapasitörün enerjisi kapasitansına bağlı olmalıdır.
Elektrik kapasitesi
Enerji potansiyeli (büyük elektrik kapasiteli) kapasitörlerin kullanılmasını mümkün kılar. Yüklü bir kapasitörün enerjisi, kısa bir akım darbesi uygulanması gerektiğinde kullanılır.
Elektrik kapasitesi hangi büyüklüklere bağlıdır? Bir kapasitörün şarj edilmesi işlemi, plakalarının bir akım kaynağının kutuplarına bağlanmasıyla başlar. Bir plaka üzerinde biriken yük (değeri q olan) kapasitörün yükü olarak alınır. Plakalar arasında yoğunlaşan elektrik alanı U potansiyel farkına sahiptir.
Elektrik kapasitesi (C), bir iletken üzerinde yoğunlaşan elektrik miktarına ve alan voltajına bağlıdır: C \u003d q / U.
Bu değer F (farad) cinsinden ölçülür.
Tüm Dünya'nın kapasitesi, yaklaşık olarak bir dizüstü bilgisayar büyüklüğündeki boyutla karşılaştırılamaz. Birikmiş güçlü yük teknolojide kullanılabilir.
Ancak sınırsız miktarda elektriğin plakalar üzerinde birikmesi mümkün değildir. Gerilim maksimum değere yükseldiğinde kapasitörde arıza meydana gelebilir. Plakalar nötralize edilir ve bu durum cihaza zarar verebilir. Yüklü bir kapasitörün enerjisinin tamamı onu ısıtmak için kullanılır.
enerji değeri
Kapasitörün ısınması, elektrik alanın enerjisinin iç enerjiye dönüşmesi nedeniyle oluşur. Kapasitörün yükü hareket ettirmek için iş yapma yeteneği, yeterli elektrik kaynağının varlığını gösterir. Yüklü bir kapasitörün enerjisinin ne kadar yüksek olduğunu belirlemek için onu boşaltma işlemini düşünün. U voltajındaki bir elektrik alanının etkisi altında, bir q yükü bir plakadan diğerine akar. Tanım gereği saha çalışması potansiyel fark ile yük miktarının çarpımına eşittir: A=qU. Bu oran yalnızca sabit voltaj değeri için geçerlidir, ancak kapasitör plakalarındaki deşarj sürecinde yavaş yavaş sıfıra düşer. Yanlışlıkları önlemek için ortalama değerini U/2 alıyoruz.
Elektrik kapasitesi formülünden elde ettiğimiz: q=CU.
Buradan yüklü bir kapasitörün enerjisi aşağıdaki formülle belirlenebilir:
Değeri ne kadar büyük olursa elektrik kapasitesinin ve voltajının da o kadar yüksek olduğunu görüyoruz. Yüklü bir kapasitörün enerjisinin ne olduğu sorusunu cevaplamak için çeşitlerine dönelim.
Kapasitör türleri
Kondansatörün içinde yoğunlaşan elektrik alanının enerjisi, kapasitansı ile doğrudan ilişkili olduğundan ve kapasitörlerin çalışması tasarım özelliklerine bağlı olduğundan, çeşitli tipte depolama cihazları kullanılmaktadır.
- Plakaların şekline göre: düz, silindirik, küresel vb.
- Kapasitansı değiştirerek: sabit (kapasitans değişmez), değişken (fiziksel özellikleri değiştirerek kapasitansı değiştiririz), ayarlama. Kapasitanstaki değişiklik sıcaklığı değiştirerek gerçekleştirilebilir, düzeltici kapasitörlerin mekanik veya elektriksel kapasitansı plakaların alanını değiştirerek yapılabilir.
- Dielektrik türüne göre: gaz, sıvı, katı dielektrik.
- Dielektrik türüne göre: cam, kağıt, mika, metal-kağıt, seramik, çeşitli bileşimlerdeki ince katmanlı filmler.
Tipe bağlı olarak diğer kapasitörler de ayırt edilir. Yüklü bir kapasitörün enerjisi dielektrik özelliklerine bağlıdır. Ana miktara dielektrik sabiti denir. Elektrik kapasitesi bununla doğru orantılıdır.
Düz kapasitör
Elektrik yükünü toplamak için en basit cihazı düşünün - düz bir kapasitör. Bu, aralarında bir dielektrik katmanın bulunduğu iki paralel plakadan oluşan fiziksel bir sistemdir.
Plakaların şekli hem dikdörtgen hem de yuvarlak olabilir. Değişken bir kapasite elde etmeye ihtiyaç duyulursa plakaların yarım disk şeklinde alınması gelenekseldir. Bir plakanın diğerine göre dönmesi, plakaların alanında bir değişikliğe yol açar.
C = εε 0 S/d.
Düz Kondansatör Enerjisi
Kapasitörün kapasitansının bir plakanın toplam alanıyla doğru orantılı, aralarındaki mesafeyle ters orantılı olduğunu görüyoruz. Orantılılık katsayısı elektrik sabiti ε 0'dır. Dielektrik maddenin dielektrik sabitinin arttırılması elektriksel kapasiteyi artıracaktır. Plakaların alanını azaltmak, ayar kapasitörlerini almanızı sağlar. Yüklü bir kapasitörün elektrik alanının enerjisi, geometrik parametrelerine bağlıdır.
Hesaplama formülünü kullanıyoruz: W = CU 2/2.
Yüklü düz şekilli bir kapasitörün enerjisinin belirlenmesi aşağıdaki formüle göre gerçekleştirilir:
W = εε 0 S U 2 /(2d).
Kapasitörlerin Kullanımı
Kapasitörlerin elektrik yükünü düzgün bir şekilde toplama ve yeterince hızlı bir şekilde verme yeteneği, teknolojinin çeşitli alanlarında kullanılmaktadır.
İndüktörlerle bağlantı, salınım devreleri, akım filtreleri, geri besleme devreleri oluşturmanıza olanak sağlar.
Neredeyse anında deşarjın meydana geldiği el fenerleri, sersemletici silahlar, bir kapasitörün güçlü bir akım darbesi oluşturma yeteneğini kullanır. Kondansatör doğru akım kaynağından şarj edilir. Kapasitörün kendisi devreyi kesen bir eleman görevi görür. Ters yöndeki deşarj, düşük omik dirençli bir lamba aracılığıyla neredeyse anında gerçekleşir. Şok silahında bu unsur insan vücududur.
Kapasitör veya pil
Birikmiş şarjın uzun süre saklanabilmesi, onu bir bilgi depolama cihazı veya enerji deposu olarak kullanmak için harika bir fırsat sunar. Radyo mühendisliğinde bu özellik yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ne yazık ki kapasitör, deşarj olma özelliğine sahip olduğundan pili değiştiremez. Biriken enerji birkaç yüz joule'ü geçmez. Pil, büyük miktarda elektriği uzun süre ve neredeyse hiç kayıp olmadan depolayabilir.
Kapasitör şarj edildiğinde, harici bir kaynak yükleri pozitif ve negatif olarak ayırmak için enerji tüketir. Kapasitör plakalarında olacak. Bu nedenle enerjinin korunumu yasasına göre hiçbir yerde kaybolmaz, kapasitörde kalır. Kapasitördeki enerji, plakalarında bulunan pozitif ve negatif yüklerin etkileşim kuvveti şeklinde depolanır. Yani elektrik alanı şeklinde. Plakalar arasında yoğunlaşmıştır. Bu etkileşim bir plakayı diğerine çekme eğilimindedir, çünkü bildiğiniz gibi zıt yükler birbirini çeker.
Mekanikten bilindiği üzere F=mg elektrikte de aynı şekilde F=qE Kütlenin rolü yük tarafından oynanır ve çekim kuvvetinin rolü alan gücüdür.
Bir elektrik alanında bir yükü hareket ettirme işi şuna benzer: :A=qEd1-qEd2=qEd
Öte yandan iş aynı zamanda potansiyel enerjiler arasındaki farka da eşittir. A=W1-W2=W.
Dolayısıyla bu iki ifadeyi kullanarak kapasitörde biriken potansiyel enerjinin şu şekilde olduğu sonucuna varabiliriz:
Formül 1 - Yüklü Bir Kondansatörün Enerjisi
Formülün mekaniğin potansiyel enerjisine çok benzediğini görmek zor değil. W=mg.
Mekanikle bir benzetme yapacak olursak: Bir binanın çatısına yerleştirilmiş bir taş düşünün. Burada yer kütlesi ile taş kütlesi yerçekimi yoluyla etkileşime girer ve bina yüksekliği H yer çekimi kuvvetine karşı koyar. Dolayısıyla taşı kaldıracak bina düşerse potansiyel enerji kinetiğe dönüşecektir.
Elektrostatikte, birbirini çekme eğiliminde olan iki zıt yük vardır ve bunlar kalın bir dielektrik ile dengelenir. D astarların arasında bulunur. Plakalar birbirine kapalıysa yükün potansiyel enerjisi kinetik enerjiye yani ısıya dönüşecektir.
Elektrik mühendisliğinde bu formdaki enerji formülü kullanılmaz. Bunu kapasitörün kapasitansı ve şarj edildiği voltaj cinsinden ifade etmek uygundur.
Bir kapasitörün yükü plakalarından birinin yüküne göre belirlendiğinden, yarattığı alan gücü şuna eşit olacaktır: E/2. Toplam alan, her iki şarj plakasının aynı şekilde ancak zıt işaretle oluşturduğu alanlardan oluştuğu için.
Bu nedenle kapasitörün enerjisi şöyle olacaktır: W=q(E/2)d
Yükleniyor...
