Kondentsadoreetan gordetako energia elektrikoari buruzko artikulua
Kondentsadorea bi eroaleko plakez osatuta dago, eta bi eroaleen artean dielektriko bat dago. Hasieran, bi eroaleak elektrikoki neutroak dira. Kondentsadorea funtziona dezan, eroalearen plaka edo xafla bakoitza elektrikoki kargatuta egon behar da, non eroale bakoitzeko karga elektrikoaren kantitatea berdina baina mota desberdina den. Demagun kargatutako eroaleetako bat Q = +10 Coulomb dela , eta bestea Q = -10 Coulomb. Bi eroaleetan karga elektriko handi baina mota kontrajarri beraren existentziak eremu elektriko bat sortzen du bi eroale plaken artean, non eremu elektrikoaren norabidea karga positibotik karga negatibora den. Horrez gain, potentzial elektrikoaren diferentzia bat ere badago bi eroaleen artean, non positiboki kargatutako eroaleek potentzial elektriko handiagoa duten eta negatiboki kargatutako eroaleek potentzial elektriko txikiagoa.
Bi eroaleak elektrikoki kargatzeko, bi eroaleak energia-iturri batera konektatzen dira, hala nola bateria batera edo beste energia-iturri batera. Hasieran, bi eroaleak neutroak dira, non karga negatiboa duten elektroien eta karga positiboko protoien kopurua berdina den. Ondoren, elektroiak eroale batetik beste eroale batera transferitzen dira, elektroia galtzen duen eroalea positiboki kargatzen den eta elektroia jasotzen duen eroalea negatiboki kargatzen den. Transferitzen diren elektroien kopurua jasotako elektroien kopuruaren berdina da, eroale bakoitzak karga elektriko bera izan dezan. Kontuan izan kondentsadorea bateriara konektatuta dagoenean, bateriak elektroiak eroale batetik bestera mugitzen dituela.
Eroaleetako bat polo negatiboari konektatuta dago eta bestea polo positiboari. Bi bateriaren poloen artean potentzial elektrikoaren diferentzia (V) egoteak elektroien (q) mugimendua eragiten du eroale batetik bestera. Elektroien mugimendua gelditzen da bi eroaleen arteko potentzial-diferentzia bateriaren potentzial-diferentziaren berdina denean. Hasieran, eroalea elektrikoki kargatuta ez dagoenean, ez da lanik behar elektroiak mugitzeko. Eroale bakoitzean karga elektrikoa dagoenean, lana behar da elektroiak mugitzeko. Zenbat eta karga elektriko handiagoa izan eroale bakoitzean, orduan eta lan handiagoa egin behar da elektroiak mugitzeko, elektroien arteko aldarapen-indarra dela eta.
Elektroien mugimendua eroale batetik bestera ez da aldi berean gertatzen, pixkanaka baizik, bi eroaleen arteko tentsio elektrikoa ere pixkanaka handitzen baita. Beraz, transferentzia elektriko batean zehar egiten den lan osoa (W) kalkulatzeko, batez besteko tentsioaren balioa (V/2) erabiltzen da. Beraz, elektroiak mugitzeko egindako lana W = Q (V/2) = 1/2 Q V da.
Elektroiak mugitzeko lanak kondentsadorean gordetako energia potentzial elektrikoa aldatzen duenez, kondentsadorean gordetako energia potentzial elektrikoa PE = 1/2 Q V da.
Q = CV denez, PE = 1/2 QV formula hau bihur daiteke: PE = 1/2 QV = 1/2 (CV) (V) = 1/2 CV² eta PE = 1/2 QV = 1/2 (Q) (Q/C) = 1/2 Q² / C. Non Q = karga elektrikoa, C = kapazitantzia, V = tentsio elektrikoa.
Energia elektrikoa eremu elektrikoan
Karga-bilketa prozesuan, eroale bakoitza elektrikoki kargatzen hasten denean, bi plaka edo xaflen artean, eremu elektriko bat sortzen da. Beraz, lana egiten da, eroalea elektrikoki kargatzeaz gain, zeharka eremu elektriko bat ere aurkezten da bi eroale-plaken edo xaflen artean. Kondentsadorean gordetako energia potentzial elektrikoan lana aldatzen denez, energia eremu elektriko batean gordetzen dela kontsidera daiteke.
Hurrengo formulak matematikoki frogatzen du energia potentzial elektrikoaren eta eremu elektrikoaren arteko erlazioa.
Plaka paraleloen kondentsadoreari buruzko artikuluan, C = Aεo/d formula lortu da eta potentzial elektrikoari buruzko artikuluan V = Ed formula adierazi da. Aurretik, formula kondentsadorean gordetako energia potentzial elektrikotik lortu izan da, PE = 1/2 CV2.
PE = energia potentzial elektrikoa, A = azalera, d = distantzia, A d = bolumena, E = eremu elektrikoa, PE / A d = bolumen-unitateko energia potentzial elektrikoa = energia-dentsitatea.
Goiko formulak dioenez, eremu elektriko batean espazioaren bolumen-unitateko energia potentzial elektrikoa eremu elektrikoaren karratuarekiko proportzionala da. Eroalearen bi plaken edo xaflen artean dielektriko bat badago, orduan εo (hutsaren permitibitatea) materialaren permitibitateaz (ε) ordezkatzen da. Energia-dentsitatearen ekuazio hau plaka paraleloen kondentsadorearen ekuazioa erabiliz lortzen den arren, ekuazio hau eremu elektrikoa duten espazio guztietan ere aplikatzen da.
