Artikulo tungkol sa Enerhiyang elektrikal na nakaimbak sa mga kapasitor
Ang kapasitor ay binubuo ng mga platong may dalawang konduktor at, sa pagitan ng dalawang konduktor, mayroong isang dielectric. Sa una, ang dalawang konduktor ay electrically neutral. Upang gumana ang kapasitor, ang bawat plato o sheet ng konduktor ay dapat na may karga sa kuryente, kung saan ang dami ng karga sa kuryente sa bawat konduktor ay pantay ngunit magkaiba ang uri. Ipagpalagay na ang isa sa mga kargadong konduktor ay Q = +10 Coulomb , ang isa pang konduktor ay Q = -10 Coulomb. Ang pagkakaroon ng parehong malaki ngunit magkasalungat na uri ng karga sa kuryente sa parehong konduktor ay lumilikha ng isang electric field sa pagitan ng dalawang plato ng konduktor, kung saan ang direksyon ng electric field ay mula sa positibong karga patungo sa negatibong karga. Bukod pa rito, mayroon ding pagkakaiba sa potensyal na elektrikal sa pagitan ng dalawang konduktor, kung saan ang mga positibong kargadong konduktor ay may mas mataas na potensyal na elektrikal habang ang mga negatibong kargadong konduktor ay may mas mababang potensyal na elektrikal.
Upang magkarga ng kuryente ang parehong konduktor, ang dalawang konduktor ay nakakonekta sa isang pinagmumulan ng kuryente, tulad ng baterya o iba pang pinagmumulan ng kuryente. Sa una, ang dalawang konduktor ay neutral, kung saan ang bilang ng mga negatibong kargadong electron at mga positibong kargadong proton ay pantay. Pagkatapos, ang mga electron ay inililipat mula sa isang konduktor patungo sa isa pang konduktor upang ang konduktor na nawalan ng electron ay maging positibo ang karga at ang konduktor na tumatanggap ng electron ay maging negatibong karga. Ang bilang ng mga electron na inilipat ay katumbas ng bilang ng mga electron na natanggap upang ang bawat konduktor ay may parehong karga ng kuryente. Tandaan na kapag ang kapasitor ay nakakonekta sa baterya, ang baterya ay kumikilos upang ilipat ang mga electron mula sa isang konduktor patungo sa isa pa.
Ang isa sa mga konduktor ay konektado sa negatibong polo at ang isa pang konduktor ay konektado sa positibong polo. Ang pagkakaroon ng electric potential difference (V) sa pagitan ng dalawang polo ng baterya ay nagiging sanhi ng paggalaw ng mga electron (q) mula sa isang konduktor patungo sa isa pa. Ang paggalaw ng mga electron ay humihinto pagkatapos na ang potential difference sa pagitan ng dalawang konduktor ay maging katumbas ng potential difference ng baterya. Sa una, kapag ang konduktor ay walang karga sa kuryente, walang kinakailangang trabaho upang igalaw ang mga electron. Kapag mayroong electric charge sa bawat konduktor, kailangan ng trabaho upang igalaw ang mga electron. Kung mas malaki ang electric charge sa bawat konduktor, mas malaki ang trabaho upang igalaw ang mga electron dahil sa puwersa ng pag-atras sa pagitan ng mga electron.
Ang paggalaw ng mga electron mula sa isang konduktor patungo sa isa pa ay hindi nangyayari nang sabay-sabay kundi unti-unti kaya ang boltahe ng kuryente sa pagitan ng dalawang konduktor ay unti-unting tumataas din. Kaya upang kalkulahin ang kabuuang trabaho (W) sa panahon ng paglilipat ng kuryente, ginagamit ang average na halaga ng boltahe (V/2). Kaya, ang trabahong ginagawa upang ilipat ang mga electron ay W = Q (V/2) = 1/2 Q V.
Dahil ang trabaho upang igalaw ang mga electron ay nagbabago sa enerhiyang potensyal na elektrikal na nakaimbak sa kapasitor, ang enerhiyang potensyal na elektrikal na nakaimbak sa kapasitor ay PE = 1/2 Q V.
Dahil ang Q = CV, ang pormulang PE = 1/2 QV ay maaaring i-convert sa PE = 1/2 QV = 1/2 (CV) (V) = 1/2 CV2 at PE = 1/2 QV = 1/2 (Q) (Q/C) = 1/2 Q2 / C. Kung saan ang Q = karga ng kuryente, C = kapasidad, V = boltahe ng kuryente.
Enerhiya ng kuryente sa larangan ng kuryente
Sa proseso ng paghahain ng karga, kapag ang bawat konduktor ay nagsisimulang makarga ng kuryente, sa pagitan ng dalawang plato o sheet, lumilitaw ang isang electric field. Kaya, ang trabaho ay nagagawa, bilang karagdagan sa paggawa ng konduktor na may kargang kuryente, at hindi direktang nagpapakita rin ng isang electric field sa pagitan ng dalawang plato o sheet ng mga konduktor. Dahil ang trabaho ay nagbabago sa enerhiyang potensyal ng kuryente na nakaimbak sa kapasitor, maituturing na ang enerhiya ay nakaimbak sa isang electric field.
Pinatutunayan ng sumusunod na pormula sa matematika ang ugnayan sa pagitan ng enerhiyang potensyal ng kuryente at ng larangan ng kuryente.
Sa artikulo tungkol sa parallel plate capacitor, nakuha ang pormulang C = A ε o / d at ang artikulo tungkol sa electric potential ay nagsaad ng pormulang V = E d. Dati, ang pormula ay nakuha mula sa electric potential energy na nakaimbak sa capacitor, PE = 1/2 CV 2.
PE = ang enerhiyang potensyal na elektrikal, A = lawak ng ibabaw, d = distansya, A = volume, E = electric field, PE / A d = enerhiyang potensyal na elektrikal bawat yunit ng volume = densidad ng enerhiya.
Ang pormula sa itaas ay nagsasaad na ang enerhiyang potensyal ng kuryente bawat yunit ng dami ng espasyo sa isang electric field ay proporsyonal sa parisukat ng electric field. Kung sa pagitan ng dalawang plato o sheet ng konduktor ay mayroong dielectric, ang εo (permittivity ng vacuum) ay papalitan ng permittivity ng materyal (ε). Bagama't ang equation na ito ng energy density ay hinango gamit ang equation ng parallel plates capacitor, ang equation na ito ay naaangkop din sa lahat ng espasyo na may electric field.
