Tangu kuanza kwa utafiti wa umeme, ilikuwa mwaka wa 1745 tu ambapo Ewald Jurgen von Kleist na Pieter van Muschenbroek waliweza kutatua tatizo la mkusanyiko na uhifadhi wake. Kifaa hiki kiliundwa Leiden, Uholanzi, kiliwezesha kukusanya nishati ya umeme na kuitumia inapohitajika.
Mtungi wa Leyden - mfano wa capacitor. Utumiaji wake katika majaribio ya kimwili uliendeleza utafiti wa umeme mbele zaidi, uliwezesha kuunda mfano wa mkondo wa umeme.
Capacitor ni nini
Kukusanya chaji ya umeme na umeme ndilo dhumuni kuu la capacitor. Kawaida hii ni mfumo wa conductors mbili za maboksi ziko karibu iwezekanavyo kwa kila mmoja. Nafasi kati ya waendeshaji imejazwa na dielectri. Malipo yaliyokusanywa kwenye waendeshaji huchaguliwa tofauti. Mali ya malipo ya kinyume ya kuvutia inachangia mkusanyiko wake mkubwa. Dielectric inapewa jukumu mbili: zaidi ya dielectric mara kwa mara, uwezo mkubwa wa umeme, chaji haziwezi kushinda kizuizi na.neutralize.
Uwezo wa umeme ndio kiasi halisi ambacho kinaonyesha uwezo wa kapacita kukusanya chaji. Kondakta huitwa sahani, uwanja wa umeme wa capacitor umejilimbikizia kati yao.
Nishati ya capacitor iliyochajiwa, inaonekana, inapaswa kutegemea uwezo wake.
Uwezo wa umeme
Uwezo wa nishati hukuwezesha kutumia (uwezo mkubwa wa umeme) capacitors. Nishati ya capacitor iliyochajiwa hutumika inapohitajika kupaka mapigo mafupi ya sasa.
Je, uwezo wa umeme unategemea kiasi gani? Mchakato wa malipo ya capacitor huanza kwa kuunganisha sahani zake kwenye miti ya chanzo cha sasa. Malipo yaliyokusanywa kwenye sahani moja (thamani ambayo ni q) inachukuliwa kama malipo ya capacitor. Sehemu ya umeme iliyokolezwa kati ya sahani ina uwezekano wa tofauti U.
Uwezo wa umeme (C) hutegemea kiasi cha umeme kilichokolezwa kwenye kondakta moja na voltage ya uwanja: C=q/U.
Thamani hii inapimwa kwa F (farads).
Uwezo wa Dunia nzima hauwezi kulinganishwa na uwezo wa capacitor, ambayo ukubwa wake ni sawa na ukubwa wa daftari. Gharama kubwa iliyokusanywa inaweza kutumika katika magari.
Hata hivyo, hakuna njia ya kulimbikiza kiasi kisicho na kikomo cha umeme kwenye sahani. Wakati voltage inapoongezeka hadi thamani ya juu, kuvunjika kwa capacitor kunaweza kutokea. sahanineutralized, ambayo inaweza kuharibu kifaa. Nishati ya capacitor iliyochajiwa hutumika kabisa kuipasha joto.
Thamani ya nishati
Upashaji joto wa capacitor unatokana na ubadilishaji wa nishati ya uwanja wa umeme kuwa wa ndani. Uwezo wa capacitor kufanya kazi ya kusonga malipo inaonyesha kuwepo kwa usambazaji wa kutosha wa umeme. Kuamua jinsi nishati ya capacitor iliyoshtakiwa ni ya juu, fikiria mchakato wa kuifungua. Chini ya hatua ya uwanja wa umeme wa voltage U, malipo ya q inapita kutoka sahani moja hadi nyingine. Kwa ufafanuzi, kazi ya shamba ni sawa na bidhaa ya tofauti inayowezekana na kiasi cha malipo: A=qU. Uwiano huu halali tu kwa thamani ya mara kwa mara ya voltage, lakini katika mchakato wa kutekeleza kwenye sahani za capacitor, hatua kwa hatua hupungua hadi sifuri. Ili kuepuka dosari, tunachukua thamani yake ya wastani U/2.
Kutoka kwa fomula ya uwezo wa kielektroniki tunayo: q=CU.
Kuanzia hapa, nishati ya capacitor iliyochajiwa inaweza kubainishwa na fomula:
W=CU2/2.
Tunaona kwamba thamani yake ni kubwa zaidi, ndivyo uwezo wa umeme na volteji unavyoongezeka. Ili kujibu swali la nini nishati ya capacitor iliyoshtakiwa ni, hebu tugeuke kwa aina zao.
Aina za capacitors
Kwa kuwa nishati ya sehemu ya umeme iliyojilimbikizia ndani ya capacitor inahusiana moja kwa moja na uwezo wake, na utendakazi wa vidhibiti hutegemea vipengele vyake vya muundo, aina mbalimbali za vifaa vya kuhifadhi hutumiwa.
- Kulingana na umbo la bamba: bapa, silinda, duara, n.k.e.
- Kwa kubadilisha capacitance: mara kwa mara (capacitance haibadilika), kutofautiana (kwa kubadilisha mali ya kimwili, tunabadilisha uwezo), tuning. Kubadilisha capacitance inaweza kufanyika kwa kubadilisha hali ya joto, mitambo au matatizo ya umeme. Uwezo wa trimmer capacitors hutofautiana kwa kubadilisha eneo la sahani.
- Kwa aina ya dielectri: gesi, kioevu, dielectri imara.
- Kwa aina ya dielectri: glasi, karatasi, mica, karatasi ya chuma, kauri, filamu za safu nyembamba za nyimbo mbalimbali.
Kulingana na aina, vidhibiti vingine pia vinatofautishwa. Nishati ya capacitor iliyoshtakiwa inategemea mali ya dielectri. Kiasi kikuu kinaitwa mara kwa mara ya dielectric. Uwezo wa umeme unalingana nayo moja kwa moja.
Bamba capacitor
Zingatia kifaa rahisi zaidi cha kukusanya chaji ya umeme - capacitor tambarare. Huu ni mfumo halisi wa bamba mbili zinazofanana, kati ya ambayo kuna safu ya dielectri.
Umbo la bati linaweza kuwa la mstatili na pande zote. Ikiwa kuna haja ya kupata uwezo wa kutofautiana, basi ni desturi kuchukua sahani kwa namna ya diski za nusu. Mzunguko wa sahani moja kuhusiana na nyingine husababisha mabadiliko katika eneo la sahani.
Tunachukulia kuwa eneo la sahani moja ni sawa na S, umbali kati ya sahani huchukuliwa sawa na d, kipenyo cha dielectric cha kichungi ni ε. Uwezo wa mfumo kama huo unategemea tu jiometri ya capacitor.
C=ε0S/d.
Nishati ya capacitor gorofa
Tunaona kwamba uwezo wa capacitor ni sawia moja kwa moja na jumla ya eneo la sahani moja na sawia kinyume na umbali kati yao. Mgawo wa uwiano ni kiwango cha umeme kisichobadilika ε0. Kuongezeka kwa mara kwa mara ya dielectric ya dielectri itaongeza uwezo wa umeme. Kupunguza eneo la sahani hukuruhusu kupata capacitors za kurekebisha. Nishati ya eneo la umeme la capacitor iliyochajiwa inategemea vigezo vyake vya kijiometri.
Tumia fomula ya kukokotoa: W=CU2/2.
Uamuzi wa nishati ya capacitor ya umbo bapa iliyochajiwa hufanywa kulingana na fomula:
W=ε0S U2/(2d).
Kutumia Vidhibiti
Uwezo wa vidhibiti kukusanya chaji ya umeme kwa urahisi na kuitoa haraka vya kutosha hutumiwa katika nyanja mbalimbali za teknolojia.
Muunganisho na vichochezi hukuruhusu kuunda saketi za oscillatory, vichujio vya sasa, saketi za maoni.
Mweko wa picha, bunduki za kustaajabisha, ambamo kutokwa kwa papo hapo hutokea, tumia uwezo wa capacitor kuunda mpigo wenye nguvu wa sasa. Capacitor inashtakiwa kutoka kwa chanzo cha moja kwa moja cha sasa. Capacitor yenyewe hufanya kama kipengele kinachovunja mzunguko. Utekelezaji katika mwelekeo kinyume hutokea kwa njia ya taa ya upinzani mdogo wa ohmic karibu mara moja. Katika bunduki ya kustaajabisha, kipengele hiki ni mwili wa binadamu.
Capacitor au betri
Uwezo wa kuhifadhi chaji iliyokusanywa kwa muda mrefu hutoa fursa nzuri ya kuitumia kama hifadhi ya taarifa au hifadhi ya nishati. Sifa hii inatumika sana katika uhandisi wa redio.
Badilisha betri, kwa bahati mbaya, capacitor haiwezi, kwa sababu ina upekee wa kuchajiwa. Nishati iliyokusanywa haizidi joule mia chache. Betri inaweza kuhifadhi kiwango kikubwa cha umeme kwa muda mrefu na karibu bila hasara.
