Deunydd storio ynni trydanol mewn cynwysyddion
Mae cynhwysydd wedi'i gyfansoddi o ddau blât/dalen o ddargludyddion ac mae dielectrig rhwng y ddau ddargludydd . I ddechrau, nid yw'r ddau ddargludydd wedi'u gwefru'n drydanol. Er mwyn i'r cynhwysydd weithredu, rhaid i bob plât/dalen o ddargludydd gael ei wefru'n drydanol, lle mae faint o wefr drydanol ar bob dargludydd yr un peth ond o wahanol fathau. Er enghraifft, mae gan un dargludydd wefr o Q = +10 Coulomb yna mae gan y dargludydd arall wefr o Q = -10 Coulomb. Mae presenoldeb yr un maint ond mathau cyferbyniol o wefr drydanol ar y ddau ddargludydd yn creu maes trydanol rhwng y ddau blât dargludydd, lle mae cyfeiriad y maes trydanol o'r gwefr bositif i'r gwefr negatif. Yn ogystal, mae gwahaniaeth potensial trydanol hefyd yn codi rhwng y ddau ddargludydd, lle mae gan y dargludydd â gwefr bositif botensial trydanol uwch tra bod gan y dargludydd â gwefr negatif botensial trydanol is.
I wefru'r ddau ddargludydd, cânt eu cysylltu â ffynhonnell bŵer, fel batri neu ffynhonnell bŵer arall. I ddechrau, mae'r ddau ddargludydd yn niwtral, gyda nifer cyfartal o electronau â gwefr negyddol a phrotonau â gwefr bositif. Yna caiff electronau eu trosglwyddo o un dargludydd i'r llall, gan arwain at y dargludydd sy'n colli electronau yn dod yn wefr bositif a'r dargludydd sy'n ennill electronau yn dod yn wefr negyddol. Mae nifer yr electronau a drosglwyddir yn hafal i nifer yr electronau a dderbynnir, gan arwain at bob dargludydd yn cael yr un gwefr drydanol. Dylid nodi, pan fydd cynhwysydd wedi'i gysylltu â batri, bod y batri yn gweithredu fel dargludydd, gan drosglwyddo electronau o un dargludydd i'r llall.
Mae un dargludydd wedi'i gysylltu â'r polyn negatif a'r dargludydd arall wedi'i gysylltu â'r polyn positif. Mae presenoldeb gwahaniaeth potensial trydanol (V) rhwng y ddau derfynell batri yn achosi trosglwyddo electronau (q) o un dargludydd i'r llall. Mae trosglwyddo electronau yn dod i ben unwaith y bydd y gwahaniaeth potensial rhwng y ddau ddargludydd yn hafal i wahaniaeth potensial y batri. I ddechrau, pan nad yw'r dargludyddion wedi'u gwefru'n drydanol, nid oes angen unrhyw waith i symud electronau. Unwaith y bydd gwefr drydanol ar bob dargludydd, mae angen gwaith i symud electronau. Po fwyaf yw'r gwefr drydanol ar bob dargludydd, y mwyaf yw'r gwaith sydd ei angen i symud electronau oherwydd y grym gwrthyrru rhwng yr electronau.
Nid yw trosglwyddo electronau o un dargludydd i'r llall yn digwydd ar yr un pryd ond yn raddol fel bod y foltedd trydanol rhwng y ddau ddargludydd hefyd yn cynyddu'n raddol. Felly i gyfrifo'r cyfanswm gwaith (W) yn ystod trosglwyddo electronau, defnyddir y gwerth foltedd cyfartalog (V/2). Felly'r gwaith a wneir i symud electronau yw W = Q (V/2) = 1/2 Q V. Gan fod y gwaith i symud electronau yn newid yn egni potensial trydanol sydd wedi'i storio yn y cynhwysydd, yr egni potensial trydanol sydd wedi'i storio yn y cynhwysydd yw EP = 1/2 Q V. Gan fod Q = CV, gellir newid y fformiwla EP = 1/2 QV i EP = 1/2 QV = 1/2 (CV)(V) = 1/2 CV 2 ac EP = 1/2 QV = 1/2 (Q)(Q/C) = 1/2 Q 2 /C. Gwybodaeth: Q = gwefr drydanol, C = cynhwysedd, V = foltedd trydanol.
Ynni trydanol mewn maes trydanol
Yn ystod y broses wefru, pan fydd pob dargludydd yn dechrau gwefru, crëir maes trydan rhwng y ddau blât/dalen dargludydd. Felly, nid yn unig y mae'r gwaith a wneir yn achosi i'r dargludydd gael ei wefru'n drydanol, ond hefyd yn creu maes trydan yn anuniongyrchol rhwng y ddau blât/dalen dargludydd. Gan fod y gwaith yn cael ei drawsnewid yn egni potensial trydanol sy'n cael ei storio yn y cynhwysydd, gellir ystyried bod egni'n cael ei storio o fewn y maes trydan.
Mae'r fformiwla ganlynol wedi'i deillio i brofi'n fathemategol y berthynas rhwng egni potensial trydanol a meysydd trydanol.
Yn yr erthygl o'r enw cynwysyddion platiau paralel, mae'r fformiwla C = A ε o /s wedi'i deillio ac yn yr erthygl o'r enw potensial trydanol, mae'r fformiwla V = E s wedi'i nodi. Yn flaenorol, mae'r fformiwla ar gyfer yr ynni potensial trydanol sydd wedi'i storio mewn cynhwysydd wedi'i deillio, sef EP = 1/2 CV 2.
Disgrifiad o'r fformiwla: EP = egni potensial trydanol, A = arwynebedd, s = pellter, A s = cyfaint, E = maes trydanol, EP/A s = egni potensial trydanol fesul uned gyfaint = dwysedd egni.
Mae'r fformiwla uchod yn nodi bod yr egni potensial trydan fesul uned gyfaint o ofod mewn maes trydan yn gymesur â sgwâr y maes trydan. Os oes dielectrig rhwng y ddau blât/dalen ddargludol, yna mae ε o (trwyddedrwydd gofod rhydd) yn cael ei ddisodli gan drwyddedrwydd y deunydd (ε). Er bod yr hafaliad dwysedd ynni hwn yn cael ei ddeillio gan ddefnyddio'r hafaliad cynhwysydd plât paralel, mae'r hafaliad hwn hefyd yn berthnasol i bob gofod sydd â maes trydan.
