Elektrik enerjisinin tədqiqi başlayandan yalnız 1745-ci ildə Ewald Jurgen von Kleist və Pieter van Muschenbroek onun yığılması və qorunması problemini həll edə bildilər. Hollandiyanın Leiden şəhərində yaradılan cihaz elektrik enerjisini toplamaq və lazım olduqda istifadə etmək imkanı verib.
Leyden qabı - kondansatörün prototipi. Onun fiziki təcrübələrdə istifadəsi elektrikin tədqiqini xeyli irəli apardı, elektrik cərəyanının prototipini yaratmağa imkan verdi.
Kondensator nədir
Elektrik yükünü və elektriki toplamaq kondansatörün əsas məqsədidir. Adətən bu, bir-birinə mümkün qədər yaxın olan iki izolyasiya edilmiş keçiricidən ibarət bir sistemdir. Keçiricilər arasındakı boşluq dielektriklə doldurulur. Konduktorlarda yığılan yük fərqli şəkildə seçilir. Cəlb ediləcək əks yüklərin xüsusiyyəti onun daha çox yığılmasına kömək edir. Dielektrik ikili rola malikdir: dielektrik sabitliyi nə qədər böyükdürsə, elektrik tutumu da bir o qədər böyükdür, yüklər maneəni aşa bilməz vəzərərsizləşdirin.
Elektrik tutumu kondansatörün yük toplamaq qabiliyyətini xarakterizə edən əsas fiziki kəmiyyətdir. Keçiricilər lövhələr adlanır, kondansatörün elektrik sahəsi onların arasında cəmləşmişdir.
Yüklənmiş kondansatörün enerjisi, görünür, onun tutumundan asılı olmalıdır.
Elektrik tutumu
Enerji potensialı (böyük elektrik tutumu) kondansatörlərdən istifadə etməyə imkan verir. Yüklənmiş kondansatörün enerjisi qısa cərəyan impulsu tətbiq etmək lazım olduqda istifadə olunur.
Elektrik tutumu hansı kəmiyyətlərdən asılıdır? Kondansatörün doldurulması prosesi onun plitələrini cərəyan mənbəyinin dirəklərinə birləşdirməklə başlayır. Bir boşqabda yığılmış yük (qiyməti q) kondansatörün yükü kimi qəbul edilir. Plitələr arasında cəmlənmiş elektrik sahəsi U potensial fərqə malikdir.
Elektrik tutumu (C) bir keçiricidə cəmlənmiş elektrikin miqdarından və sahə gərginliyindən asılıdır: C=q/U.
Bu dəyər F (farad) ilə ölçülür.
Bütün Yer kürəsinin tutumu, ölçüsü təqribən notebook ölçüsündə olan kondansatörün tutumu ilə müqayisə edilə bilməz. Yığılmış güclü yük avtomobillərdə istifadə edilə bilər.
Lakin boşqablarda qeyri-məhdud miqdarda elektrik toplamaq mümkün deyil. Gərginlik maksimum dəyərə yüksəldikdə, kondansatörün pozulması baş verə bilər. lövhələrzərərsizləşdirilib, bu da cihazı zədələyə bilər. Doldurulmuş kondansatörün enerjisi tamamilə onun qızdırılmasına sərf olunur.
Enerji dəyəri
Kondensatorun istiləşməsi elektrik sahəsinin enerjisinin daxili enerjiyə çevrilməsi ilə əlaqədardır. Kondansatörün yükü hərəkət etdirmək üçün iş görmə qabiliyyəti kifayət qədər elektrik təchizatının mövcudluğunu göstərir. Yüklənmiş kondansatörün enerjisinin nə qədər yüksək olduğunu müəyyən etmək üçün onun boşaldılması prosesini nəzərdən keçirin. U gərginlikli elektrik sahəsinin təsiri altında bir boşqabdan digərinə q yükü axır. Tərifinə görə, sahənin işi potensial fərqlə yükün miqdarının hasilinə bərabərdir: A=qU. Bu nisbət yalnız sabit bir gərginlik dəyəri üçün etibarlıdır, lakin kondansatör plitələrində boşalma prosesində tədricən sıfıra enir. Qeyri-dəqiqliklərin qarşısını almaq üçün biz onun orta dəyərini U/2 götürürük.
Bizdə olan elektrik tutumu düsturundan: q=CU.
Buradan yüklənmiş kondansatörün enerjisi düsturla müəyyən edilə bilər:
W=CU2/2.
Biz görürük ki, onun dəyəri nə qədər böyükdürsə, elektrik tutumu və gərginliyi də bir o qədər yüksəkdir. Yüklənmiş kondansatörün enerjisinin nə olduğu sualına cavab vermək üçün onların növlərinə müraciət edək.
Kondensatorların növləri
Kondensatorun daxilində cəmlənmiş elektrik sahəsinin enerjisi onun tutumu ilə bilavasitə bağlı olduğundan, kondansatörlərin işləməsi isə onların konstruksiya xüsusiyyətlərindən asılı olduğundan, müxtəlif növ saxlama qurğularından istifadə olunur.
- Lövhələrin formasına görə: yastı, silindrik, sferik və s.e.
- Kapasitansı dəyişdirməklə: sabit (kapasitans dəyişmir), dəyişən (fiziki xüsusiyyətləri dəyişdirərək, tutumu dəyişirik), tənzimləmə. Kapasitansın dəyişdirilməsi temperaturun, mexaniki və ya elektrik gərginliyinin dəyişdirilməsi ilə həyata keçirilə bilər. Trimmer kondensatorlarının tutumu plitələrin sahəsini dəyişdirərək dəyişir.
- Dielektrik növünə görə: qaz, maye, bərk dielektrik.
- Dielektrik növünə görə: şüşə, kağız, slyuda, metal-kağız, keramika, müxtəlif tərkibli nazik təbəqəli plyonkalar.
Növündən asılı olaraq digər kondensatorlar da fərqlənir. Yüklənmiş kondansatörün enerjisi dielektrik xüsusiyyətlərindən asılıdır. Əsas kəmiyyət dielektrik sabiti adlanır. Elektrik tutumu onunla düz mütənasibdir.
Boşqablı kondansatör
Elektrik yükünü toplamaq üçün ən sadə cihazı nəzərdən keçirək - düz kondansatör. Bu, arasında dielektrik təbəqə olan iki paralel lövhədən ibarət fiziki sistemdir.
Boşqabların forması həm düzbucaqlı, həm də dairəvi ola bilər. Dəyişən bir tutum əldə etməyə ehtiyac varsa, o zaman plitələri yarım disklər şəklində götürmək adətdir. Bir boşqabın digərinə nisbətən fırlanması plitələrin sahəsinin dəyişməsinə səbəb olur.
Fərz edirik ki, bir boşqabın sahəsi S-ə bərabərdir, plitələr arasındakı məsafə d-ə bərabər alınır, doldurucunun dielektrik davamlılığı ε-dir. Belə bir sistemin tutumu yalnız kondansatörün həndəsəsindən asılıdır.
C=εε0S/g.
Düz kondansatörün enerjisi
Biz görürük ki, kondansatörün tutumu bir boşqabın ümumi sahəsi ilə düz mütənasibdir və aralarındakı məsafə ilə tərs mütənasibdir. Mütənasiblik əmsalı ε0 elektrik sabitidir. Dielektrikin dielektrik davamlılığının artırılması elektrik tutumunu artıracaqdır. Plitələrin sahəsini az altmaq tənzimləyici kondansatörləri əldə etməyə imkan verir. Yüklənmiş kondansatörün elektrik sahəsinin enerjisi onun həndəsi parametrlərindən asılıdır.
Hesablama düsturundan istifadə edin: W=CU2/2.
Yüklənmiş düzşəkilli kondansatörün enerjisinin təyini düsturla aparılır:
W=εε0S U2/(2g).
Kondensatorlardan İstifadə
Kondensatorların elektrik yükünü rahat şəkildə toplamaq və onu kifayət qədər tez ötürmək qabiliyyəti texnologiyanın müxtəlif sahələrində istifadə olunur.
İnduktorlarla əlaqə salınım sxemləri, cərəyan filtrləri, əks əlaqə sxemləri yaratmağa imkan verir.
Foto flaşları, demək olar ki, ani boşalmanın baş verdiyi heyrətləndirici silahlar, güclü cərəyan impulsu yaratmaq üçün kondansatörün qabiliyyətindən istifadə edir. Kondansatör birbaşa cərəyan mənbəyindən doldurulur. Kondansatörün özü dövrəni pozan bir element kimi çıxış edir. Əks istiqamətdə axıdma demək olar ki, dərhal aşağı ohmik müqavimətli bir lampa vasitəsilə baş verir. Gicəlləndirici silahda bu element insan bədənidir.
Kondensator və ya batareya
Yığılmış yükü uzun müddət saxlamaq imkanı ondan məlumat anbarı və ya enerji anbarı kimi istifadə etmək üçün gözəl imkan verir. Bu xüsusiyyət radio mühəndisliyində geniş istifadə olunur.
Batareyanı dəyişdirin, təəssüf ki, kondansatör bacarmır, çünki onun boşalma xüsusiyyəti var. Yığılan enerji bir neçə yüz joule keçmir. Batareya böyük miqdarda elektrik enerjisini uzun müddət və demək olar ki, itkisiz saxlaya bilir.
