Artikull mbi Energjinë Elektrike të Ruajtur në Kondensatorë
Kondensatori është i përbërë nga pllaka me dy përçues dhe, midis dy përçuesve, ekziston një dielektrik. Së pari, të dy përçuesit janë elektrikisht neutralë. Që kondensatori të funksionojë, çdo pllakë ose fletë e përçuesit duhet të jetë e ngarkuar elektrikisht, ku sasia e ngarkesës elektrike në secilin përçues është e barabartë, por e ndryshme në lloj. Supozojmë se njëri nga përçuesit e ngarkuar është Q = +10 Kulomb , përçuesi tjetër është Q = -10 Kulomb. Ekzistenca e të njëjtit lloj të madh, por të kundërt, të ngarkesës elektrike në të dy përçuesit gjeneron një fushë elektrike midis dy pllakave të përçuesve, ku drejtimi i fushës elektrike është nga ngarkesa pozitive në ngarkesën negative. Përveç kësaj, ekziston edhe një ndryshim potenciali elektrik midis dy përçuesve, ku përçuesit e ngarkuar pozitivisht kanë një potencial elektrik më të lartë, ndërsa përçuesit e ngarkuar negativisht kanë një potencial elektrik më të ulët.
Që të dy përçuesit të ngarkohen elektrikisht, të dy përçuesit lidhen me një burim energjie, siç është një bateri ose një burim tjetër energjie. Në fillim, të dy përçuesit janë neutralë, ku numri i elektroneve të ngarkuara negativisht dhe i protoneve të ngarkuara pozitivisht është i barabartë. Pastaj elektronet transferohen nga një përçues në një përçues tjetër në mënyrë që përçuesi që humbet elektronin të ngarkohet pozitivisht dhe përçuesi që merr elektronin të ngarkohet negativisht. Numri i elektroneve të transferuara është i barabartë me numrin e elektroneve të marra në mënyrë që secili përçues të ketë të njëjtën ngarkesë elektrike. Vini re se kur kondensatori është i lidhur me baterinë, bateria vepron për të lëvizur elektronet nga një përçues në tjetrin.
Njëri nga përçuesit është i lidhur me polin negativ dhe përçuesi tjetër është i lidhur me polin pozitiv. Ekzistenca e një diference potenciali elektrik (V) midis dy poleve të baterisë shkakton lëvizjen e elektroneve (q) nga një përçues në tjetrin. Lëvizja e elektroneve ndalet pasi diferenca e potencialit midis dy përçuesve barazohet me diferencën e potencialit të baterisë. Në fillim, kur përçuesi nuk është i ngarkuar elektrikisht, nuk nevojitet punë për të lëvizur elektronet. Pasi të ketë një ngarkesë elektrike në secilin përçues, duhet punë për të lëvizur elektronet. Sa më e madhe të jetë ngarkesa elektrike në secilin përçues, aq më e madhe është puna për të lëvizur elektronet për shkak të forcës shtytëse midis elektroneve.
Lëvizja e elektroneve nga një përçues në tjetrin nuk ndodh njëkohësisht, por gradualisht, kështu që tensioni elektrik midis dy përçuesve rritet gjithashtu gradualisht. Pra, për të llogaritur punën totale (W) gjatë një transferimi elektrik, përdoret vlera mesatare e tensionit (V/2). Pra, puna e bërë për të lëvizur elektronet është W = Q (V/2) = 1/2 Q V.
Meqenëse puna për të lëvizur elektronet ndryshon energjinë potenciale elektrike të ruajtur në kondensator, energjia potenciale elektrike e ruajtur në kondensator është PE = 1/2 Q V.
Meqenëse Q = CV, formula PE = 1/2 QV mund të konvertohet në PE = 1/2 QV = 1/2 (CV) (V) = 1/2 CV2 dhe PE = 1/2 QV = 1/2 (Q) (Q/C) = 1/2 Q2 / C. Ku Q = ngarkesë elektrike, C = kapacitet, V = tension elektrik.
Energjia elektrike në fushën elektrike
Gjatë procesit të paraqitjes së ngarkesës, kur secili përcjellës fillon të ngarkohet elektrikisht, midis dy pllakave ose fletëve, lind një fushë elektrike. Pra, puna kryhet, përveçse e bën përcjellësin të ngarkohet elektrikisht, duke paraqitur edhe indirekt një fushë elektrike midis dy pllakave ose fletëve të përcjellësve. Meqenëse puna ndryshon në energjinë potenciale elektrike të ruajtur në kondensator, mund të konsiderohet se energjia ruhet në një fushë elektrike.
Formula e mëposhtme vërteton matematikisht marrëdhënien midis energjisë potenciale elektrike dhe fushës elektrike.
Në artikullin rreth kondensatorit me pllakë paralele, është nxjerrë formula C = A ε o / d dhe artikulli rreth potencialit elektrik ka deklaruar formulën V = E d. Më parë, formula është nxjerrë nga energjia potenciale elektrike e ruajtur në kondensator, PE = 1/2 CV 2.
PE = energjia potenciale elektrike, A = sipërfaqja, d = distanca, A d = vëllimi, E = fusha elektrike, PE / A d = energjia potenciale elektrike për njësi vëllimi = dendësia e energjisë.
Formula e mësipërme pohon se energjia potenciale elektrike për njësi vëllimi të hapësirës në një fushë elektrike është proporcionale me katrorin e fushës elektrike. Nëse midis dy pllakave ose fletëve të përçuesit ka një dielektrik, atëherë εo (permitiviteti i vakumit) zëvendësohet me permitivitetin e materialit (ε). Edhe pse ky ekuacion i dendësisë së energjisë nxirret duke përdorur ekuacionin e kondensatorit me pllaka paralele, ky ekuacion vlen edhe për të gjitha hapësirat që kanë një fushë elektrike.
