Принцип действия конденсатора
Конденсатор — устройство, которое накапливает электрический заряд и энергию электростатического поля. Он состоит из двух проводящих обкладок, разделённых диэлектриком или воздушным зазором.
Проводник внутри обкладки находится в электростатическом равновесии: благодаря электрическому полю в проводнике внутри металла поле равно нулю, а избыточный заряд располагается на поверхности. После отключения источника заряд сохраняется, если цепь разомкнута. При соединении обкладок проводником конденсатор разряжается, и запасённая энергия выделяется.
Связь заряда, напряжения и энергии
Количество накопленного заряда определяется ёмкостью конденсатора и напряжением на его обкладках. Ёмкость показывает, какой заряд приходится на единицу напряжения; подробнее это рассматривается на странице «Конденсатор».
Энергия конденсатора равна работе, совершённой при его зарядке, то есть энергии его электрического поля:
Конденсатор ёмкостью \(C=2\,\text{Ф}\) заряжен до напряжения \(U=3\,\text{В}\). Его заряд \(q=CU=6\,\text{Кл}\), а энергия \(W=\frac{CU^2}{2}=9\,\text{Дж}\).
Конденсатор не является источником тока: он лишь временно накапливает заряд и энергию. После разрядки его напряжение и запас энергии уменьшаются до нуля.
Что произойдёт с энергией конденсатора, если при постоянной ёмкости увеличить напряжение в 2 раза?
Главное
- Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок, разделённых изолирующим промежутком.
- При зарядке обкладки получают заряды \(+q\) и \(-q\), а между ними возникает электрическое поле.
- Энергия конденсатора определяется формулой \(W=\frac{CU^2}{2}\) и выделяется при разрядке.