Kondensatorlarda elektr energiyasini saqlash materiali
Kondensator ikkita plastinka/o'tkazgich varaqlaridan iborat bo'lib, ikkita o'tkazgich o'rtasida dielektrik mavjud . Dastlab, ikkala o'tkazgich ham elektr zaryadiga ega emas. Kondensatorning ishlashi uchun har bir plastinka/o'tkazgich varag'i elektr zaryadiga ega bo'lishi kerak, bunda har bir o'tkazgichdagi elektr zaryad miqdori bir xil, ammo har xil turlari mavjud. Masalan, bitta o'tkazgichning zaryadi Q = +10 Kulon, keyin boshqa o'tkazgichning zaryadi Q = -10 Kulon. Ikkala o'tkazgichda ham bir xil kattalikdagi, ammo qarama-qarshi turdagi elektr zaryadlarining mavjudligi ikkita o'tkazgich plitalari o'rtasida elektr maydonini hosil qiladi , bu yerda elektr maydonining yo'nalishi musbat zaryaddan manfiy zaryadga to'g'ri keladi. Bundan tashqari, ikkita o'tkazgich o'rtasida elektr potensiallar farqi ham paydo bo'ladi, bu yerda musbat zaryadlangan o'tkazgich yuqori elektr potensialiga ega, manfiy zaryadlangan o'tkazgich esa pastroq elektr potensialiga ega.
Ikkala o'tkazgichni ham zaryadlash uchun ular batareya yoki boshqa quvvat manbai kabi quvvat manbaiga ulanadi. Dastlab, ikkala o'tkazgich ham neytral bo'lib, teng miqdordagi manfiy zaryadlangan elektronlar va musbat zaryadlangan protonlarga ega. Keyin elektronlar bir o'tkazgichdan ikkinchisiga o'tkaziladi, natijada o'tkazgich elektronlarini yo'qotadi va elektronlarni qabul qiluvchi o'tkazgich manfiy zaryadlanadi. O'tkazilgan elektronlar soni qabul qilingan elektronlar soniga teng bo'ladi, natijada har bir o'tkazgich bir xil elektr zaryadiga ega bo'ladi. Shuni ta'kidlash kerakki, kondensator batareyaga ulanganida, batareya o'tkazgich vazifasini bajaradi, elektronlarni bir o'tkazgichdan ikkinchisiga o'tkazadi.
Bir o'tkazgich manfiy qutbga, ikkinchi o'tkazgich esa musbat qutbga ulangan. Ikki batareya terminali o'rtasida elektr potensiallar farqi (V) mavjudligi elektronlarning (q) bir o'tkazgichdan ikkinchisiga o'tishiga olib keladi. Ikki o'tkazgich orasidagi potensiallar farqi batareyaning potensiallar farqiga teng bo'lgandan so'ng, elektronlar o'tishi to'xtaydi. Dastlab, o'tkazgichlar elektr zaryadlanmaganida, elektronlarni harakatlantirish uchun hech qanday ish talab qilinmaydi. Har bir o'tkazgichda elektr zaryadi mavjud bo'lgandan so'ng, elektronlarni harakatlantirish uchun ish talab qilinadi. Har bir o'tkazgichda elektr zaryadi qanchalik katta bo'lsa, elektronlar orasidagi itarish kuchi tufayli elektronlarni harakatlantirish uchun shuncha ko'p ish talab qilinadi.
Elektronlarning bir o'tkazgichdan ikkinchisiga o'tishi bir vaqtning o'zida emas, balki asta-sekin sodir bo'ladi, shuning uchun ikki o'tkazgich orasidagi elektr kuchlanishi ham asta-sekin oshib boradi. Shunday qilib, elektron uzatish paytida umumiy ishni (W) hisoblash uchun o'rtacha kuchlanish qiymati (V/2) ishlatiladi. Shunday qilib, elektronlarni harakatlantirish uchun bajarilgan ish W = Q (V/2) = 1/2 QV ga teng. Elektronlarni harakatlantirish uchun bajarilgan ish kondensatorda saqlanadigan elektr potensial energiyasiga o'zgargani sababli, kondensatorda saqlanadigan elektr potensial energiyasi EP = 1/2 QV ga teng. Q = CV bo'lgani uchun, EP = 1/2 QV formulasini EP = 1/2 QV = 1/2 (CV)(V) = 1/2 CV2 va EP = 1/2 QV = 1/2 (Q)(Q/C) = 1/2 Q2 / C ga o'zgartirish mumkin. Ma'lumot: Q = elektr zaryadi, C = sig'im, V = elektr kuchlanishi.
Elektr maydonidagi elektr energiyasi
Zaryadlash jarayonida, har bir o'tkazgich zaryadlana boshlaganda, ikkita o'tkazgich plastinkalari/listlari o'rtasida elektr maydoni hosil bo'ladi. Shuning uchun bajarilgan ish nafaqat o'tkazgichning elektr zaryadlanishiga olib keladi, balki bilvosita ikkita o'tkazgich plastinkalari/listlari o'rtasida elektr maydonini ham yaratadi. Ish kondensatorda saqlanadigan elektr potensial energiyasiga aylantirilganligi sababli, energiya elektr maydoni ichida saqlanadi deb hisoblash mumkin.
Elektr potensial energiyasi va elektr maydonlari o'rtasidagi bog'liqlikni matematik tarzda isbotlash uchun quyidagi formula olingan.
"Parallel plastinkali kondensatorlar" nomli maqolada C = A ε o /s formulasi va "Elektr potensiali " nomli maqolada V = E s formulasi keltirilgan . Avvalroq, kondensatorda saqlanadigan elektr potensial energiyasi formulasi, ya'ni EP = 1/2 CV2 olingan edi.
Formula tavsifi: EP = elektr potensial energiyasi, A = sirt maydoni, s = masofa, A s = hajm, E = elektr maydoni, EP/A s = birlik hajmdagi elektr potensial energiyasi = energiya zichligi.
Yuqoridagi formulada elektr maydonidagi fazoning birlik hajmiga to'g'ri keladigan elektr potensial energiyasi elektr maydonining kvadratiga mutanosib ekanligi aytilgan. Agar ikkita o'tkazuvchan plastinka/list o'rtasida dielektrik bo'lsa, u holda ε o (bo'sh fazoning o'tkazuvchanligi) materialning o'tkazuvchanligi (ε) bilan almashtiriladi. Garchi bu energiya zichligi tenglamasi parallel plastinka kondensator tenglamasi yordamida olingan bo'lsa-da, bu tenglama elektr maydoniga ega bo'lgan barcha fazolarga ham tegishli.
