コンデンサー。 充電されたコンデンサのエネルギー

その蓄積と保存の問題を解決するために電気の研究が始まって以来、それは1745エワルドユルゲン・フォン・クライストとピーテル・ファン・ミュッセンブルークでのみでした。 累積可能オランダのライデンデバイス内に形成された 電気エネルギーを し、必要なときにそれを使用します。

ライデン瓶 - プロトタイプコンデンサ。 物理実験におけるその使用は、電気の研究は、電流のプロトタイプを作成するために、はるか先可能です昇格しました。

コンデンサとは何ですか

収集 された電荷 コンデンサの主な目的-と電気を。 典型的には、2つの絶縁導体のシステムは、互いにできるだけ近くに配置されています。 導体間の空間は誘電体が充填されています。 heteronymic選択された導体に蓄積された電荷。 プロパティは、反対の電荷が大きいその蓄積を促進誘致あります。 誘電体は、二重の役割を与えられている。静電容量、誘電率が高いほど、より大きな、料金が障壁を克服し、中和することができません。

電気容量 - コンデンサの電荷を蓄積する機会を特徴付ける基本的な物理量。 電界と呼ばれるガイドプレートは、コンデンサその間に焦点を当てています。

エネルギーは、その能力に依存するように表示され、コンデンサを充電さ。

電気容量

エネルギーポテンシャルは、コンデンサの（大きな静電容量）を適用することが可能になります。 充電コンデンサのエネルギーが必要であれば、短い電流パルスを印加するのに使用されます。

値が電気容量に依存するものでは？ プロセスは、電流源の極への電極とを接続する充電コンデンサから始まります。 一方の板充電コンデンサの電荷とする（Qの値）に蓄積します。 電界が電極間にセンタリングされる電位差U.を有します

静電容量（C）は、一つの導体と電界電圧に集中する電気量に依存する：C. = Q / U.

この値はF（ファラッド）で測定されます。

地球全体の容量と比較することができないコンデンサの静電容量値は約ノートです。 蓄積された強力な電荷は、当分野で使用することができます。

しかし、プレート上に電気を無制限に保存することはできません。 電圧が増加すると、コンデンサ破壊の最大値が発生する可能性があります。 プレートは、デバイスの損傷につながることができ、中和されています。 この場合、充電されたコンデンサのエネルギーは完全に彼の熱です。

エネルギーの量

コンデンサの加熱は、内部に電界エネルギーの変換によるものです。 電荷の移動の作業を実行するためのコンデンサの能力は、電力の十分な供給の存在を示します。 充電されたコンデンサの方法に大きなエネルギーを決定するには、緊張緩和のプロセスを検討します。 電界電圧U qは電荷量は、別のプレートから流れます。 A = QU：定義により、演算フィールドは、電荷量の両端の電位差の積に等しいです。 この関係は、一定の電圧値のために有効であるが、キャパシタプレートを排出するためのプロセスにおけるそのゼロが徐々に減少です。 矛盾を避けるために、我々はU / 2に彼の平均を取ります。

式から電気容量が持っている：Q = CUを。

したがって、充電されたコンデンサのエネルギーは、次式に従って決定することができます。

W = CU ^2/2。

私たちはその大きさは電気容量と電圧が高い大きいことがわかります。 充電されたコンデンサのエネルギーであるかの質問に答えるために、その種に向けます。

コンデンサの種類

コンデンサに集中する電界のエネルギーを直接、我々は彼らの構造特性に依存し、その静電容量とコンデンサの動作に関連しているため、ドライブの種類を使用します。

1. プレートの形状：平坦、円筒形、球形、等...
2. 定数（容量が変更されていない）、変数（容量を変更、物理的特性を変更する）、トリマー：静電容量の変化から。 静電容量の変化は、温度、機械的または変化させることによって行うことができる 電気的な電圧です。 同調コンデンサプレートの電気容量が変化領域を変更します。
3. 気体、液体、固体誘電体誘電種類に応じ。
4. 種々の組成のガラス、紙、雲母、金属被覆、セラミック、薄膜誘電体を意味するようによります。

区別と他のコンデンサの種類に応じて。 充電容量のエネルギーは、誘電体特性に依存します。 誘電率と呼ばれるメイン量。 電気容量はそれに正比例しています。

板コンデンサ

フラットコンデンサー - 私たちは、電荷を収集するための簡単な装置を考えてみましょう。 これは、誘電体層との間に2つの平行なプレートからなる物理的なシステムです。

フォームプレートは、矩形、円形であってもよいです。 あなたは可変容量を受信する必要がある場合は、プレートは、通常は半円盤の形に充電されています。 もう1つの電極の相対的な回転は、プレートの面積の変化を引き起こします。

我々は、プレート間の距離が等しいD、取る、一方のプレートの面積がSであると仮定する 誘電率 ε -フィラー。 システムの電気容量は、コンデンサのみのジオメトリに依存します。

C _=εε0 S / dです。

フラットコンデンサのエネルギー

私たちは、容量が一枚の板の総面積に正比例し、距離を隔てに反比例することがわかります。 比例係数-電気定数_ε0。 誘電体の誘電率を増加させると、静電容量を増加させます。 プレートの面積を減少させることトリマコンデンサを提供します。 電界エネルギー充電されたコンデンサは、その幾何学的なパラメータに依存します。

私たちは、計算式を使用している：W = CU ^2/2。

決意エネルギ荷電キャパシタの平面形状は、以下の式に従って行われます。

W _=εε0 SU ² /（2D）。

コンデンサの使用

徐々にそれを与えるために迅速に十分な電荷を収集するコンデンサの能力は、技術の様々な分野で使用されています。

共振回路を作成することができ、インダクタを有する化合物は、電流帰還回路をフィルタリングします。

そこである懐中電灯、STUNは、実質的に瞬間的な放電容量キャパシタが強いパルス電流を生成するために使用されます。 コンデンサの充電は、定電流源から行われます。 それ自体は、コンデンサ素子として動作する回路を壊します。 ランプを通る逆方向に放電がほぼ瞬時に小さいオーム抵抗です。 電気ショックは、この要素は、人間の体です。

コンデンサやバッテリー

蓄積された電荷を維持するのに長い時間のための能力は、記憶媒体やエネルギーストレージとしてそれを使用するための素晴らしい機会を与えてくれます。 ラジオでは、このプロパティは、広く使用されています。

それは、放電の機能を持っているので、電池を交換して、残念ながら、コンデンサは、することができません。 蓄積された彼らのエネルギーは数百ジュールを超えません。 電池は、長い間、事実上無損失で電力の大量供給を記憶することができます。