Σημειώσεις φυσικής για παράλληλη πλάκα πυκνωτή με διηλεκτρικά

Ένας πυκνωτής παράλληλης πλάκας αναφέρεται σε έναν τύπο πυκνωτή που διατάσσει έναν πυκνωτή χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια και μονωτικό υλικό ή διηλεκτρικά . Δύο παράλληλοι πυκνωτές πλάκας λειτουργούν ως ηλεκτρόδια. Ανάμεσά τους υπάρχει πάντα ένα διηλεκτρικό, το οποίο λειτουργεί ως διαχωριστικό για τις πλάκες. Δύο πλάκες του παράλληλου πυκνωτή έχουν πάντα την ίδια διάσταση. Κάθε πλάκα συνδέεται στο τροφοδοτικό.

Αυτοί οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται κυρίως σε μπαταρίες ή επαναφορτιζόμενα ενεργειακά συστήματα. Αυτός ο πυκνωτής χρησιμοποιείται επίσης σε συστήματα δυναμικής ψηφιακής μνήμης. Σε παλμούς, λέιζερ και ραντάρ, η χρήση αυτού του πυκνωτή είναι επίσης σημαντική. Αυτό το κεφάλαιο των πυκνωτών παράλληλων πλακών θα καλύψει τη λεπτομερή κατανόηση του κάθε πυκνωτή, τον τύπο υπολογισμού της ενέργειας του πυκνωτή, τη βασική αρχή του και τη σχέση του πυκνωτή με τα διηλεκτρικά.

Έννοια του πυκνωτή παράλληλης πλάκας

Σε έναν παράλληλο πυκνωτή πλάκας, δύο μεταλλικές πλάκες τοποθετούνται η μία απέναντι από την άλλη και χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό υλικό. Το διηλεκτρικό μέσο μπορεί να είναι ένα κενό, αέρας ή κάποιο μη αγώγιμο υλικό όπως μαλλί, χαρτί, γυαλί, μαρμαρυγία, ηλεκτρολύτη κ.λπ. Η διηλεκτρική ιδιότητα εμποδίζει τη ροή ρεύματος μέσω της πλάκας λόγω της μη αγώγιμης ιδιότητας.

Το διηλεκτρικό υλικό κάνει τα άτομα να πολώνονται υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου. Η πηγή τάσης σχηματίζει την πόλωση, λόγω της οποίας θετικά και αρνητικά φορτία εναποτίθενται στον παράλληλο πυκνωτή πλάκας. Όταν συνδέουμε την πηγή DC με τον πυκνωτή, συμπεριφέρεται σαν ανοιχτό κύκλωμα κατά μήκος της. Από την άλλη πλευρά, λειτουργεί ως βραχυκύκλωμα όταν το συνδέετε με την πηγή AC. Η ευημερία των παράλληλων πυκνωτών καθιστά το κατάλληλο μέρος για το φιλτράρισμα των αρμονικών από την παροχή AC. Χρησιμοποιείται επίσης για σκοπούς συντονισμού στο ηλεκτρικό κύκλωμα για διαφορετικές εφαρμογές.

Αυτός ο πυκνωτής μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως εφαρμογή μετατροπέα. Μαζί με αυτό, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πηγή χωρητικής άεργου ισχύος. Μπορεί να χρησιμεύσει ως σημαντικό στοιχείο για την παροχή βοηθητικών συστημάτων ισχύος για τη βελτίωση του συντελεστή ισχύος του συστήματος. Επιπλέον, ενισχύει τη σταθερότητα του συστήματος. Ένας πυκνωτής παράλληλης πλάκας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως συσκευή αποθήκευσης ενέργειας.

Έννοια του διηλεκτρικού

Το διηλεκτρικό είναι ένα είδος μονωτή που εμφανίζει ιδιότητες πόλωσης παρουσία ηλεκτρικού πεδίου. Αυτά τα υλικά είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, καθώς δεν διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια όπως οι κανονικοί ηλεκτρικοί αγωγοί. Ωστόσο, παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος, η ισορροπία των ηλεκτρονίων μετατοπίζεται ελαφρώς προς την αντίθετη κατεύθυνση. Είναι επειδή τα θετικά φορτία ευθυγραμμίζονται με την κατεύθυνση του εφαρμοζόμενου πεδίου. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως διηλεκτρική πόλωση.

Λόγω της διηλεκτρικής πόλωσης, δημιουργείται ένα εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο που μειώνει την επίδραση του εξωτερικού πεδίου στο διηλεκτρικός. Με άλλα λόγια, τα φορτισμένα σωματίδια στο εσωτερικό πολώνονται και ευθυγραμμίζονται προς ή ενάντια στην κατεύθυνση του πεδίου. Όταν αφαιρεθεί το πεδίο, τα σωματίδια επιστρέφουν στην προηγούμενη κατάσταση ισορροπίας τους. Τα διηλεκτρικά υλικά αποθηκεύουν και διαχέουν ενέργεια. Μία από τις κύριες εφαρμογές των διηλεκτρικών μέσων είναι σε έναν πυκνωτή παράλληλης πλάκας.

Λεπτομέρειες του τύπου πυκνωτή παράλληλης πλάκας

Ο τύπος του πυκνωτή παράλληλης πλάκας μπορεί να συμβολιστεί με,

C=Kϵ0(A/d)

Εδώ, το K σχετίζεται με τη σχετική διαπερατότητα του διηλεκτρικού υλικού. D είναι η απόσταση μεταξύ των δύο πλακών, A είναι το εμβαδόν των πλακών και ϵ0 είναι ο χώρος διαπερατότητας.

Αρχή του πυκνωτή παράλληλης πλάκας

Γνωρίζουμε ότι μπορούμε να παρέχουμε ένα συγκεκριμένο ποσό φόρτισης σε ένα πιάτο. Αν όμως φορτίσουμε περισσότερο σε ένα πιάτο, τότε το δυναμικό αυξάνεται και προκαλείται διαρροή στη φόρτιση. Αν βάλουμε μια άλλη πλάκα δίπλα στη θετικά φορτισμένη πλάκα, τότε το αρνητικό φορτίο θα ρέει προς την πλευρά της πλάκας, η οποία είναι πιο κοντά στη θετικά φορτισμένη πλάκα.

Όταν και οι δύο πλάκες είναι φορτισμένες, η πλάκα με αρνητικό φορτίο θα μειώσει τη διαφορά δυναμικού στην πλάκα 1 Αλλά το αρνητικό φορτίο στη δεύτερη πλάκα θα έχει μεγαλύτερη επίδραση, έτσι ώστε περισσότερο φορτίο να μεταφέρεται στην πλάκα 1. Επομένως, οι διαφορές δυναμικού θα είναι μικρότερες λόγω του αρνητικού φορτίου στην πλάκα 2. Είναι η αρχή πίσω από έναν πυκνωτή παράλληλης πλάκας.

Συμπέρασμα

Δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτόν τον πυκνωτή ως αποθήκευση ενέργειας επειδή η ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας του μαγνητικού πεδίου είναι μεγαλύτερη από τη χωρητικότητα του ηλεκτρικού πεδίου. Το διηλεκτρικό έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα. Λόγω διαρροής φόρτισης, δεν μπορεί να κρατήσει φόρτιση για μεγάλο χρονικό διάστημα και επομένως δεν μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως την ιδανική συσκευή ανάδευσης φόρτισης.

Αυτό το κεφάλαιο έχει καλύψει όλες τις πτυχές που σχετίζονται με τους πυκνωτές παράλληλων πλακών και τη σημασία των διηλεκτρικών στην ενέργεια ανάδευσης και τον έλεγχο της ροής ενέργειας. Μαζί με αυτό, συζητείται ο τύπος υπολογισμού, για να γίνει πιο σαφής και κατανοητός.