Конденсаторын энерги ба түүний багтаамж

Конденсаторын энерги ба түүний багтаамж
Конденсаторын энерги ба түүний багтаамж
Anonim

Хэрэв хоёр цэнэгийг тусгаарлагдсан хоёр дамжуулагчтай холбовол тэдгээрийн хооронд потенциалын зөрүү гэж нэрлэгддэг ба энэ нь эдгээр цэнэгийн хэмжээ болон дамжуулагчийн геометрээс хамаарна. Цэнэгүүд нь ижил хэмжээтэй, гэхдээ тэмдгээр эсрэгээрээ байвал та цахилгаан багтаамжийн тодорхойлолтыг танилцуулж, үүнээс конденсаторын энерги гэх мэт зүйлийг олж авах боломжтой. Хоёр дамжуулагчаас бүрдэх системийн цахилгаан багтаамж нь цэнэгийн аль нэгийг эдгээр дамжуулагчийн потенциалын зөрүүтэй харьцуулсан харьцаа юм.

конденсаторын энерги
конденсаторын энерги

Конденсаторын энерги нь багтаамжаас шууд хамаардаг. Энэ харьцааг тооцоолол ашиглан тодорхойлж болно. Конденсаторын энергийг (томъёо) гинжээр илэрхийлнэ:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, W нь конденсаторын энерги, C нь багтаамж, U хоёр хавтангийн потенциалын зөрүү (хүчдэл), q нь цэнэгийн утга.

Цахилгааны багтаамжийн утга нь өгөгдсөн дамжуулагчийн хэмжээ, хэлбэр, эдгээр дамжуулагчийг тусгаарлаж буй диэлектрикээс хамаарна. Цахилгаан орон нь зөвхөн тодорхой хэсэгт төвлөрдөг (локалчлагдсан) системийг конденсатор гэж нэрлэдэг. Энэ төхөөрөмжийг бүрдүүлдэг дамжуулагч,бүрхэвч гэж нэрлэдэг. Энэ бол хавтгай конденсатор гэж нэрлэгддэг хамгийн энгийн загвар юм.

конденсаторын энергийн томъёо
конденсаторын энергийн томъёо

Хамгийн энгийн төхөөрөмж бол цахилгаан дамжуулах чадвартай хоёр хавтгай хавтан юм. Эдгээр ялтсууд нь бие биенээсээ тодорхой (харьцангуй бага) зайд зэрэгцээ байрладаг бөгөөд тодорхой диэлектрикийн давхаргаар тусгаарлагдсан байдаг. Энэ тохиолдолд конденсаторын талбайн энергийг голчлон хавтангийн хооронд байрлуулна. Гэсэн хэдий ч ялтсуудын ирмэгийн ойролцоо болон зарим орчмын орон зайд нэлээд сул цацраг үүссээр байна. Үүнийг уран зохиолд төөрсөн талбар гэж нэрлэдэг. Ихэнх тохиолдолд үүнийг үл тоомсорлож, конденсаторын бүх энерги нь ялтсуудын хооронд бүрэн байрладаг гэж үздэг. Гэхдээ зарим тохиолдолд үүнийг анхаарч үздэг (гол төлөв эдгээр нь бичил хүчин чадал эсвэл эсрэгээр супер хүчин чадал ашиглах тохиолдол юм).

конденсаторын талбайн энерги
конденсаторын талбайн энерги

Цахилгаан багтаамж (тиймээс конденсаторын энерги) ялтсуудаас шууд хамаардаг. Хэрэв та C \u003d E0S / d томъёог харвал C нь багтаамж, E0 нь нэвтрүүлэх чадвар (энэ тохиолдолд вакуум) гэх мэт параметрийн утгын утга бөгөөд d нь зайны утга юм. ялтсуудын хооронд байвал ийм хавтгай конденсаторын багтаамж нь эдгээр хавтангийн хоорондох зайны утгатай урвуу хамааралтай ба тэдгээрийн талбайтай шууд пропорциональ байна гэж дүгнэж болно. Хэрэв ялтсуудын хоорондох зай тодорхой диэлектрикээр дүүрсэн бол конденсаторын энерги ба түүний багтаамж нь E дахин нэмэгдэх болно.энэ тохиолдолд зөвшөөрөгдөх чадвар).

Тиймээс одоо бид конденсаторын хоёр хавтан (хавтан) хооронд хуримтлагдах потенциал энергийн томъёог илэрхийлж болно: W=qEd. Гэхдээ "конденсаторын энерги" гэсэн ойлголтыг багтаамжаар илэрхийлэх нь хамаагүй хялбар байдаг: W=(CUU)/2.

Зэрэгцээ болон цуваа холболтын томъёо нь зайнд холбогдсон хэдэн ч конденсаторын хувьд үнэн хэвээр байна.

Зөвлөмж болгож буй: