Всем привет! На связи Энциклопедия Электрика! Сегодня поговорим о устройстве простого конденсатора и принципе его работы.
Прежде чем перейти к основной части нашей статьи хотелось бы напомнить, что энциклопедия электрика, это тематический канал, направленный на расширение ваших познаний в монтаже и проектирование электроустановок. Познакомиться с нашем каналом и идеями вы можете в конце статьи.
Если взять две металлические пластины и расположить между ними материал который не проводит электричество (то есть диэлектрик), то мы получим обычный конденсатор. Давайте рассмотрим как он работает:
Перед этим стоит отметить что металлические пластины имеет ровное количество положительно и отрицательно заряженных частиц, то есть пластины имеют нейтральный заряд.
Если подключить источник питания к конденсатору, то под воздействием электрического поля, электроны будут накапливаться на одной пластине.
Эти же электроны начнут отталкивать электроны на соседней пластине, а положительно заряженные части - оставшиеся на второй пластине, будут притягивать отрицательно заряженные электроны на первой пластине.
Здесь же становиться понятно, что количество добавленных электронов на левую пластину, равно количеству электронов которые покинули правую пластину.
Но по мере увеличения количества электронов на левой пластине, они будут отталкивать прибывающие электроны, поэтому источнику питания будет все труднее добавить дополнительные электроны.
Теперь, на левой пластине накопился суммарный отрицательный заряд, а на правой пластине равный, но противоположный по знаку суммарный положительный заряд.
Между этими зарядами создается электрическое поле которое удерживает заряды.
Если отключить конденсатор от батареи, то конденсатор сможет хранить заряд в течении долгого времени. Таким образом, чтобы зарядить конденсатор, следует затратить некоторую работу. При зарядке конденсатора его заряд образуется переносом заряженных частиц с одной обкладки на другую под действием внешнего источника энергии.
Затем, если подключить к конденсатору лампочку, то накопленные электроны с правой пластины начнут перемещаться на левую пластину, пока обе пластины не станут электрически нейтральны и суммарный заряд на каждой пластине не станет равен нулю.
То есть теперь, ранее разделенные заряды воссоединяются, а электрические силы совершают такую же по величине работу как и при зарядке конденсатора.
Таким образом, заряженный конденсатор обладает запасом потенциальной энергии равной той работе, которая была затрачена на его заряд.
Проще говоря, заряжая конденсатор, мы создаем в нем электрическое поле, при разрядке конденсатора это поле исчезает. Затраченная источником энергии работа пошла на создание поля, а работа, совершаемая при разрядке конденсатора, получается за счет исчезновения этого поля. Следовательно, мы можем сказать, что всякое электрическое поле обладает некоторым запасом потенциальной энергии, освобождаемой при исчезновении этого поля.
Кстати, если увеличь площадь пластин вдвое, то мы сможем протолкнуть вдвое больше электронов на первую пластину, а также вырвать вдвое больше электронов со второй пластины. При этом, нам даже не потребуется повышать напряжение источника питания. Так мы увеличили емкость конденсатора.
Но какую роль в этом всем играет диэлектрик?
Как известно, диэлектрик не проводит ток, но в это же время он все же реагирует на электрическое поле, хотя не так как это делает проводник.
Дело в том что в молекулах диэлектрика, носители заряда распределены неравномерно, так одна часть молекулы может иметь отрицательный заряд а другая часть положительный, но молекула в целом имеет нейтральный заряд.
При отсутствии внешнего поля, молекулы диэлектрика беспорядочно повернуты и суммарный электрический заряд диэлектрика равен нулю.
Однако при появлении внешнего поля, (допустим мы поместили диэлектрик между пластинами конденсатора), силы поля стремятся ориентировать молекулы в направление поля, в результате чего молекулы поворачиваются и ориентируются в направлении поля.
Таким образом минусы развернуться в сторону положительно заряженной пластины, а плюсы в противоположную сторону.
При повороте молекул, соседний заряды в диэлектрике взаимно компенсирую другу друга. Однако на крайних поверхностях диэлектрика образуются нескомпенсирванные заряды. Эти заряды создают свое поле, напряженность которого направлено против напряженности внешнего поля, то есть слева мы получаем минус а справа плюс.
Такое явление называется поляризацией диэлектрика, от слова поле.
Образовавшееся поле начинает притягивать больше электронов на первую пластину и отталкивать электроны со второй пластины.
То есть благодаря наличию диэлектрика, при том же напряжении мы сможем зарядить конденсатор сильнее, и увеличить емкость. При этом, говоря о емкости, мы представляем величину, которая характеризует способность конденсатора накапливать заряд, то есть чем больше емкость конденсатора, тем большей величины заряд он способен хранить.
В свою очередь величина этого заряду измеряется в фарадах. На самом деле фарад это очень большая емкость и на практике чаще всего используют конденсаторы, емкость которых измеряется в микрофарадах, нанофарадах и пикофарадах.
Уважаемые читатели! Мы благодарим вас за проявленный интерес к данной статье и надеемся, что она помогла вам углубить знания в области электроустановок, вы очень поможете нашему проекту если поставите палец вверх, а также порекомендуете данную статью другим читателям. Обязательно не забудьте подписаться на наш канал, чтобы не пропускать новые статьи и материалы. Если у вас есть предложения по улучшению материала или замечания, пожалуйста, оставьте комментарий. Ваши комментарии должны содержать конструктивные предложения, чтобы мы могли совместно сделать мир электроустановок более понятным и доступным для изучения.
Дополнительно сообщаем, что НПО «ЭлектроРазработки» работает над созданием нового мобильного приложения под названием «Энциклопедия электрика». Это уникальное и профессиональное приложение станет первым в своём роде в нашей стране и объединит изучение различных аспектов электроустановок с множеством статей, опросов, шаблонов, калькуляторов, анимаций и макетов. Чтобы не пропустить все новости и быть в числе первых, кто испытает всю мощь этого мобильного приложения, мы предлагаем вам подписаться на наш сервис в VK по ссылке: https://vk.cc/cyLZWG. Выход мобильного приложения запланирован на конец ноября 2024 года.
Друзья, мы постоянно находимся в стадии разработки более эксклюзивного, интересного и познавательного контента. На данный момент этот эксклюзив готовится к заливке в приложение о котором мы рассказали выше, тем не менее, вы также можете получить доступ к этим ресурсам.
Доступ к более качественному и полезному материалу содержит в себе:
1. Шаблоны для расчётов электрических нагрузок и другие полезные инструменты.
2. База нормативной литературы.
3. Готовые решения для проектирования электроустановок.
4. Более ценный и актуальный контент.
5. Эксклюзивный словарь электрика.
Эти ресурсы помогут вам повысить квалификацию и эффективность работы, а также получить доступ к эксклюзивной информации, которая будет полезна как начинающим, так и опытным специалистам.
Чтобы получить доступ к этим материалам, вы можете поддержать нашу деятельность донатом.
Основная цель НПО «ЭлектроРазработки» — объединить и сделать мир электроустановок более понятным и доступным для всех инженерных направлений электроэнергетики, как для профессионалов, так и для молодых специалистов!
Оставаться с нами можно и на других платформах:
Ссылка на нашу группу ВК: https://vk.com/enelectro
Ссылка на Дзен: https://dzen.ru/electroencyclopedia
Ссылка на наш Telegram канал: https://t.me/electroencyclopedia
Ссылка на нашу группу в Telegram: https://t.me/+fZRdm5bsjqVhYWUy
Наша рабочая почта: info@npoelectrodesign.ru
Поддержать наш проект: https://vk.com/donut/enelectro