Вы никогда не задумались в чем же принципиальное отличие между конденсаторами и аккумуляторами? Ведь по сути они выполняют одну и ту же функцию, а именно накапливают электрический заряд, чтобы потом отдать его подключенной нагрузке. В этой статье я расскажу о принципиальных отличиях этих двух, казалось бы, очень похожих элементах.
В чем задача конденсатора и аккумулятора
Основной задачей аккумулятора является накопление и хранение заряда в химическом виде на протяжении длительного времени. А затем в течении короткого или наоборот длительного времени питать подключенную нагрузку за счет накопленного заряда.
Задача конденсатора в приблизительно идентичных условиях состоит в том, чтобы кратковременно накопить заряд и передать ее нагрузке с необходимым по величине током.
Получается, что у конденсатора нет необходимости длительное время хранить накопленный заряд в отличие от аккумулятора.
Итак, чем же различаются эти изделия, давайте разберемся.
Конденсатор как он работает
Начнем с конденсатора. Данное слово латинское и означает (condensatio) – накопление. В самом простом виде это изделие выполнено из пары проводящих обкладок большой площади, которые при этом разделены диэлектриком.
Принцип работы конденсатора заключен в следующем: при подаче от внешнего источника ЭДС на обкладки конденсатора диэлектрик, расположенный между этими обкладками, начинает аккумулировать энергию в виде электрического поля.
Происходит поляризация диэлектрика, так как заряды на обкладках своим электрическим полем начинают оказывать непосредственное воздействие на связанные заряды внутри самого диэлектрика. И внутри диэлектрика происходит ориентация диполей (парные заряды в диэлектрике имеющие прочную связь) таким образом, чтобы скомпенсировать приложенное внешнее воздействие своим суммарным электрическим полем.
Теперь отключив внешнее ЭДС можно наблюдать, что поляризация диэлектрического материала внутри конденсатора сохранилась, то есть в течении определенного времени (время сохранения заряда напрямую зависит от материала и характеристик примененного диэлектрика) конденсатор будет заряжен.
Теперь если к обкладкам подключить нагрузку, то через замкнутую цепочку под воздействием электрического поля заряженного начнет протекать электрический ток.
При этом емкость конденсатора имеет прямую зависимость от размеров обкладок и диэлектрической проницаемости применяемого диэлектрика. То есть чем больше площадь обкладок и выше проницаемость, тем большую емкость имеет конденсатор. При этом ток также зависит от этих параметров.
Аккумулятор
Слово аккумулятор с латыни переводится как (accumulo) – собираю, накапливаю. Алгоритм работы этого изделия заключен в следующем:
Здесь используется обратимый химический процесс, который протекает в электролите и на электродах (катод и анод).
Давайте в качестве примера разберем принцип работы Литий-Ионного аккумулятора.
После того, как к клеммам аккумулятора будет приложено внешнее ЭДС от зарядки, ионы лития под действием приложенной силы начинают встраиваться в графитовую решетку анода (медная пластина). Когда же происходит разряд батареи, то те же ионы лития начинают процесс возвращения в алюминиевый катод.
Емкость литиевого аккумулятора напрямую зависит от того какое количество ионов лития встраивается в анод в процессе зарядки и покидает их в процессе разрядки.
У аккумуляторов присутствуют свои особенности. Так если слишком быстро заряжать литий-ионный аккумулятор, то при этом ионы лития будут не успевать встраиваться в электроды и будут формироваться так называемые нити металлического лития, а это может спровоцировать короткое замыкание внутри изделия.
Если очень быстро разряжать наш аккумулятор, то катод просто на просто разрушится. Так же аккумулятор требует соблюдения полярности и строгого контроля величины токов в процессе заряда и разряда.
Главное отличие
Итак, получается что заряженный конденсатор содержит внутри себя уже готовый заряд, который может быть отдан нагрузке практически мгновенно.
А в аккумуляторе заряд только потенциально присутствует и аккумулятор должен его произвести за счет протекания химической реакции. Ведь даже у полностью заряженного аккумулятора заряда практически нет. А при подключении нагрузки запускается химический процесс и заряд начинает вырабатываться, а как только нагрузка будет отключена, то химический процесс выработки заряда останавливается.
Заключение
Получается, что несмотря на то, что эти два элемента выполняют схожие функции они различаются как по конструкции так и по принципу работы. И главная разница заключена в том, что в заряженном конденсаторе заряд уже есть, а в заряженном аккумуляторе заряд нужно химически произвести.
Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!