Erthygl am yr ynni trydanol sy'n cael ei storio mewn cynwysyddion
Mae'r cynhwysydd wedi'i wneud o blatiau dau ddargludydd ac, rhwng y ddau ddargludydd, mae dielectrig. Ar y dechrau, mae'r ddau ddargludydd yn niwtral yn drydanol. Er mwyn i'r cynhwysydd weithredu, rhaid i bob plât neu ddalen o'r dargludydd gael ei wefru'n drydanol, lle mae faint y gwefr drydanol ym mhob dargludydd yn gyfartal ond yn wahanol o ran math. Tybiwch fod un o'r dargludyddion gwefredig yn Q = +10 Coulomb , y dargludydd arall yn Q = -10 Coulomb. Mae bodolaeth yr un math mawr ond cyferbyniol o wefr drydanol yn y ddau ddargludydd yn cynhyrchu 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 rhwng y ddau ddargludydd, lle mae gan ddargludyddion â gwefr bositif botensial trydanol uwch tra bod gan ddargludyddion â gwefr negatif botensial trydanol is.
Er mwyn i'r ddau ddargludydd gael eu gwefru'n drydanol, mae'r ddau ddargludydd wedi'u cysylltu â ffynhonnell bŵer, fel batri neu ffynhonnell bŵer arall. Ar y dechrau, mae'r ddau ddargludydd yn niwtral, lle mae nifer yr electronau â gwefr negatif a'r protonau â gwefr bositif yn gyfartal. Yna mae'r electronau'n cael eu trosglwyddo o ddargludydd i ddargludydd arall fel bod y dargludydd sy'n colli'r electron yn dod yn wefr bositif a'r dargludydd sy'n derbyn yr electron yn dod yn wefr negatif. Mae nifer yr electronau a drosglwyddir yn hafal i nifer yr electronau a dderbynnir fel bod gan bob dargludydd yr un gwefr drydanol. Sylwch, pan fydd y cynhwysydd wedi'i gysylltu â'r batri, bod y batri'n gweithredu i symud electronau o un dargludydd i'r llall.
Mae un o'r dargludyddion wedi'i gysylltu â'r polyn negatif a'r dargludydd arall wedi'i gysylltu â'r polyn positif. Mae bodolaeth gwahaniaeth potensial trydanol (V) rhwng dau begwn y batri yn achosi symudiad electronau (q) o un dargludydd i'r llall. Mae symudiad electronau yn stopio ar ôl i'r gwahaniaeth potensial rhwng y ddau ddargludydd fod yn hafal i wahaniaeth potensial y batri. Ar y dechrau, pan nad yw'r dargludydd wedi'i wefru'n drydanol, nid oes angen unrhyw waith i symud electronau. Ar ôl i wefr drydanol fod ar bob dargludydd, mae'n cymryd gwaith i symud electronau. Po fwyaf yw'r gwefr drydanol ym mhob dargludydd, y mwyaf yw'r gwaith i symud electronau oherwydd y grym gwrthyrru rhwng electronau.
Nid yw symudiad 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 trosglwyddiad trydanol, defnyddir y gwerth foltedd cyfartalog (V/2). Felly, y gwaith a wneir i symud electronau yw W = Q (V/2) = 1/2 Q V.
Gan fod y gwaith i symud electronau yn newid yr egni potensial trydanol sydd wedi'i storio yn y cynhwysydd, yr egni potensial trydanol sydd wedi'i storio yn y cynhwysydd yw PE = 1/2 Q V.
Gan fod Q = CV, gellir trosi'r fformiwla PE = 1/2 QV i PE = 1/2 QV = 1/2 (CV) (V) = 1/2 CV 2 a PE = 1/2 QV = 1/2 (Q) (Q/C) = 1/2 Q 2 / C. Lle mae Q = gwefr drydanol, C = cynhwysedd, V = foltedd trydanol.
Ynni trydanol yn y maes trydanol
Yn ystod y broses ffeilio gwefr, pan fydd pob dargludydd yn dechrau cael ei wefru'n drydanol, rhwng y ddau blât neu ddalen, mae maes trydan yn codi. Felly, mae'r gwaith yn cael ei wneud, yn ogystal â gwneud y dargludydd yn cael ei wefru'n drydanol, hefyd yn cyflwyno maes trydan yn anuniongyrchol rhwng y ddau blât neu ddalen o ddargludyddion. Gan fod gwaith yn newid i'r ynni potensial trydanol sydd wedi'i storio yn y cynhwysydd, gellir ystyried bod ynni'n cael ei storio mewn maes trydanol.
Mae'r fformiwla ganlynol yn profi'n fathemategol y berthynas rhwng yr egni potensial trydanol a'r maes trydanol.
Yn yr erthygl am y cynhwysydd plât paralel, mae'r fformiwla C = A ε o / d wedi'i deillio ac mae'r erthygl am y potensial trydanol wedi nodi'r fformiwla V = E d. Yn flaenorol, mae'r fformiwla wedi'i deillio o'r ynni potensial trydanol sydd wedi'i storio yn y cynhwysydd, PE = 1/2 CV 2.
PE = yr egni potensial trydanol, A = arwynebedd, d = pellter, A d = cyfaint, E = maes trydanol, PE / A d = 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 neu ddalen o'r dargludydd, yna mae εo (trwyddedd y gwactod) yn cael ei ddisodli gan drwyddedd y deunydd (ε). Er bod yr hafaliad hwn o'r dwysedd ynni yn cael ei ddeillio gan ddefnyddio hafaliad y cynhwysydd platiau paralel, mae'r hafaliad hwn hefyd yn berthnasol i bob gofod sydd â maes trydan.
