Auf sich allein gestellt wollen zwei gleichnamige elektrische Ladungen nichts miteinander zu tun haben. Sie fliegen so schnell sie können. Wenn also die Teilchen gezwungen werden, sich aufeinander zu zu bewegen (und dies geschieht beispielsweise beim Ansammeln einer Ladung), widerstehen sie dieser auf jede erdenkliche Weise, und um die Ladungskonzentrationsdichte im Leiter zu erhöhen, eine bestimmte Energie muss ausgegeben werden.
Im statischen Zustand wird diese Energie nicht genutzt und geht unwiederbringlich verloren. Es wird als elektrisches Feld – eine Art Spannung im Raum zwischen geladenen Teilchen – gespeichert, bis die Ladungskonzentration abnimmt und sie wieder frei beweglich sind.
In diesem Fall nutzen die Ladungen die angesammelte Energie der elektrischenFeld, um unterwegs Beschleunigung zu erlangen.
Ein Kondensator ist eine elektrische Sch altungskomponente, die speziell dafür entwickelt wurde, ein elektrisches Feld zu speichern.
Die Energie des elektrischen Feldes eines Kondensators ist die Grundlage für seine Verwendung in zahlreichen elektrischen und elektronischen Geräten.
Eine einfache Logik schreibt vor, dass ein auf eine Spannung von V geladener Kondensator QV Joule Energie benötigt, um einen neuen Zustand zu erreichen, und dieser Wert ist genau die Energie des elektrischen Felds des Kondensators, die darin gespeichert und bereit ist benutze.
Leider versagt hier der gesunde Menschenverstand. Nur weil du dich nach einem Bier gut fühlst, heißt das noch lange nicht, dass du dich nach dem zweiten genau doppelt so gut fühlst.
Tatsächlich wehren sie sich immer heftiger, je näher die Angriffe kommen. Offensichtlich haben wir es hier mit einem nichtlinearen Prozess zu tun.
Mal sehen, wie die Energie des elektrischen Feldes eines Kondensators anhand eines einfachen Experiments bestimmt wird.
Es ist bekannt, dass der Strom als die Geschwindigkeit definiert ist, mit der sich die Ladung bewegt. Wenn Sie also den Kondensator an eine stabilisierte Stromquelle anschließen, sammelt sich die Ladung Q mit einer konstanten Rate auf den Platten an.
Angenommen, wir nehmen einen ungeladenen Kondensator und schließen ihn an ein Netzteil an, das einen konstanten Ladestrom I. liefert
Die Spannung am Kondensator beginnt bei Null und steigt anlinear, bis der Kondensator vollständig aufgeladen ist. Danach hört es auf. Nennen wir diesen Wert die maximale Spannung V.
Die durchschnittliche Spannung am Kondensator während des Ladevorgangs beträgt (V/2) bzw. die durchschnittliche Leistung I(V/2). Der Kondensator wurde in der Zeit T Sekunden aufgeladen, daher ist die Energie des elektrischen Felds des Kondensators, die während des Ladevorgangs gespeichert wird, TI (V/2).
W=1/2QV=1/2CV
Trotz der Existenz einer großen Anzahl von Größen ist das Kondensatorgerät nicht sehr vielfältig.
Die meisten von ihnen bestehen aus zwei parallelen Platten, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Manchmal wird dieses Sandwich aus Platzgründen wie eine Rolle aufgerollt. Und in manchen Fällen haben sie mehrere Ebenen, die auf eine bestimmte Weise miteinander verbunden sind.
Die Berechnung der Kapazität eines Kondensators, der aus zwei Metallplatten mit bekannten physikalischen Abmessungen besteht, ist normalerweise nicht schwierig, ebenso wie die Berechnung der resultierenden Kapazität, wenn Kondensatoren in Reihe oder parallel gesch altet werden.
