Elektr energiyasini o'rganish boshlanganidan beri faqat 1745 yilda Evald Yurgen fon Kleist va Pieter van Muschenbroek uni to'plash va saqlash muammosini hal qilishga muvaffaq bo'lishdi. Gollandiyaning Leyden shahrida yaratilgan qurilma elektr energiyasini to‘plash va kerak bo‘lganda undan foydalanish imkonini berdi.
Leyden jar - kondensatorning prototipi. Uning fizik tajribalarda qoʻllanilishi elektrni oʻrganishni ancha oldinga surdi va elektr tokining prototipini yaratish imkonini berdi.
Kondensator nima
Elektr zaryadi va elektr tokini yig'ish - kondansatörning asosiy maqsadi. Odatda bu bir-biriga iloji boricha yaqin joylashgan ikkita izolyatsiyalangan o'tkazgichlar tizimi. Supero'tkazuvchilar orasidagi bo'shliq dielektrik bilan to'ldiriladi. Supero'tkazuvchilar ustida to'plangan zaryad boshqacha tanlanadi. Qarama-qarshi zaryadlarning jalb qilinadigan xususiyati uning ko'proq to'planishiga yordam beradi. Dielektrik ikki tomonlama rolga ega: dielektrik o'tkazuvchanligi qanchalik katta bo'lsa, elektr quvvati shunchalik katta bo'ladi, zaryadlar to'siqni engib o'ta olmaydi vaneytrallash.
Elektr quvvati - bu kondansatörning zaryadni to'plash qobiliyatini tavsiflovchi asosiy jismoniy miqdor. Supero'tkazuvchilar plitalar deb ataladi, ular orasida kondansatörning elektr maydoni to'plangan.
Zaryadlangan kondensatorning energiyasi, ehtimol, uning sig'imiga bog'liq bo'lishi kerak.
Elektr quvvati
Energiya potentsiali (katta elektr quvvati) kondansatkichlardan foydalanish imkonini beradi. Zaryadlangan kondensatorning energiyasi qisqa oqim impulsini qo'llash zarur bo'lganda ishlatiladi.
Elektr quvvati qanday miqdorlarga bog'liq? Kondensatorni zaryad qilish jarayoni uning plitalarini oqim manbai qutblariga ulashdan boshlanadi. Bitta plastinkada to'plangan zaryad (qiymati q) kondansatkichning zaryadi sifatida qabul qilinadi. Plitalar o'rtasida to'plangan elektr maydoni U potentsial farqiga ega.
Elektr quvvati (C) bir oʻtkazgichda toʻplangan elektr miqdori va maydon kuchlanishiga bogʻliq: C=q/U.
Bu qiymat F (farad) bilan o'lchanadi.
Butun Yerning sig'imi, o'lchami notebook hajmiga teng bo'lgan kondansatör sig'imi bilan taqqoslanmaydi. Yig'ilgan kuchli zaryad avtomobillarda ishlatilishi mumkin.
Ammo, plitalarda cheksiz miqdorda elektr energiyasini to'plashning imkoni yo'q. Voltaj maksimal qiymatga ko'tarilganda, kondansatkichning buzilishi sodir bo'lishi mumkin. plitalarzararsizlantiriladi, bu esa qurilmaga zarar etkazishi mumkin. Zaryadlangan kondansatörning energiyasi uni isitish uchun to'liq sarflanadi.
Energiya qiymati
Kondensatorning qizishi elektr maydon energiyasining ichki energiyaga aylanishi bilan bog'liq. Kondensatorning zaryadni ko'chirish uchun ishni bajarish qobiliyati elektr energiyasining etarli ta'minoti mavjudligini ko'rsatadi. Zaryadlangan kondansatörning energiyasi qanchalik yuqori ekanligini aniqlash uchun uni zaryadsizlantirish jarayonini ko'rib chiqing. U kuchlanishli elektr maydoni ta'sirida q zaryad bir plastinkadan ikkinchisiga o'tadi. Ta'rifga ko'ra, maydonning ishi potensiallar farqi va zaryad miqdori ko'paytmasiga teng: A=qU. Bu nisbat faqat doimiy kuchlanish qiymati uchun amal qiladi, lekin kondansatör plitalari ustida tushirish jarayonida u asta-sekin nolga kamayadi. Noaniqliklarga yo'l qo'ymaslik uchun biz uning o'rtacha qiymatini U/2 olamiz.
Elektr quvvati formulasidan bizda mavjud: q=CU.
Bu yerdan zaryadlangan kondensatorning energiyasini formula bilan aniqlash mumkin:
W=CU2/2.
Biz uning qiymati qanchalik katta bo'lsa, elektr quvvati va kuchlanish qanchalik baland bo'lishini ko'ramiz. Zaryadlangan kondensatorning energiyasi nima degan savolga javob berish uchun ularning turlariga murojaat qilaylik.
Kondensatorlar turlari
Kondensator ichida toʻplangan elektr maydon energiyasi uning sigʻimiga bevosita bogʻliq boʻlgani va kondansatkichlarning ishlashi ularning konstruktiv xususiyatlariga bogʻliq boʻlgani uchun har xil turdagi saqlash qurilmalari qoʻllaniladi.
- Plitalarning shakliga ko'ra: tekis, silindrsimon, sharsimon va boshqalar.e.
- Kapasitansni o'zgartirish orqali: doimiy (sig'im o'zgarmaydi), o'zgaruvchan (fizik xususiyatlarni o'zgartirib, biz sig'imni o'zgartiramiz), sozlash. Imkoniyatlarni o'zgartirish haroratni, mexanik yoki elektr kuchlanishini o'zgartirish orqali amalga oshirilishi mumkin. Trimmer kondensatorlarining sig'imi plitalar maydonini o'zgartirishga qarab o'zgaradi.
- Dielektrik turi boʻyicha: gaz, suyuq, qattiq dielektrik.
- Dielektrik turlari boʻyicha: shisha, qogʻoz, slyuda, metall-qogʻoz, keramika, turli tarkibdagi yupqa qatlamli plyonkalar.
Turiga qarab boshqa kondensatorlar ham farqlanadi. Zaryadlangan kondansatörning energiyasi dielektrikning xususiyatlariga bog'liq. Asosiy miqdor dielektrik o'tkazuvchanlik deb ataladi. Elektr quvvati unga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
Plastinkali kondansatör
Elektr zaryadini yig'ish uchun eng oddiy qurilma - tekis kondensatorni ko'rib chiqing. Bu ikkita parallel plitalardan iborat jismoniy tizim bo'lib, ular orasida dielektrik qatlam mavjud.
Plitalarning shakli ham toʻrtburchak, ham yumaloq boʻlishi mumkin. Agar o'zgaruvchan quvvatni olish zarurati tug'ilsa, unda plitalarni yarim disklar shaklida olish odatiy holdir. Bir plastinkaning boshqasiga nisbatan aylanishi plitalar maydonining o'zgarishiga olib keladi.
Biz bitta plitaning maydoni S ga teng deb hisoblaymiz, plitalar orasidagi masofa d ga teng, to'ldiruvchining dielektrik o'tkazuvchanligi e ga teng. Bunday tizimning sig'imi faqat kondansatör geometriyasiga bog'liq.
C=e0S/k.
Yassi kondensatorning energiyasi
Kondensatorning sig'imi bitta plastinkaning umumiy maydoniga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaga teskari proportsional ekanligini ko'ramiz. Proportsionallik koeffitsienti elektr doimiysi e0. Dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligini oshirish elektr quvvatini oshiradi. Plitalarning maydonini qisqartirish sizga sozlash kondansatkichlarini olish imkonini beradi. Zaryadlangan kondansatörning elektr maydonining energiyasi uning geometrik parametrlariga bog'liq.
Hisoblash formulasidan foydalaning: W=CU2/2.
Zaryadlangan tekis shaklli kondansatör energiyasini aniqlash formula bo'yicha amalga oshiriladi:
W=e0S U2/(2k).
Kondensatorlardan foydalanish
Kondensatorlarning elektr zaryadini muammosiz yigʻish va uni yetarlicha tez berish qobiliyati texnologiyaning turli sohalarida qoʻllaniladi.
Induktorlar bilan ulanish tebranish davrlarini, oqim filtrlarini, qayta aloqa zanjirlarini yaratishga imkon beradi.
Foto miltillovchilari, deyarli bir lahzali zaryadsizlanishi sodir bo'ladigan shovqinli qurollar kuchli oqim impulsini yaratish uchun kondansatör qobiliyatidan foydalanadi. Kondensator to'g'ridan-to'g'ri oqim manbasidan zaryadlanadi. Kondensatorning o'zi zanjirni buzadigan element sifatida ishlaydi. Qarama-qarshi yo'nalishdagi zaryadsizlanish deyarli bir zumda past ohmik qarshilikli chiroq orqali sodir bo'ladi. Shovqinli qurolda bu element inson tanasidir.
Kondensator yoki batareya
To'plangan zaryadni uzoq vaqt ushlab turish qobiliyati undan ma'lumot saqlash yoki energiya saqlash sifatida foydalanish uchun ajoyib imkoniyat beradi. Bu xususiyat radiotexnikada keng qo'llaniladi.
Batareyani almashtiring, afsuski, kondansatör bunga qodir emas, chunki u zaryadsizlanishning o'ziga xos xususiyatiga ega. Yig'ilgan energiya bir necha yuz jouldan oshmaydi. Batareya katta hajmdagi elektr energiyasini uzoq vaqt va deyarli yo'qotmasdan saqlashi mumkin.
