Σύντομη Ιστορία
Σε αυτό το υλικό, ενημερώστε μας την ιστορία των πυκνωτών. Τον Οκτώβριο του 1745, ο Γερμανός Ewald Georg von Kleist από την Πομερανία παρατήρησε ότι το φορτίο μπορεί να συλλεχθεί σε μια συγκεκριμένη ποσότητα νερού σε ένα γυάλινο βάζο χειρός συνδεδεμένο με μια ηλεκτροστατική γεννήτρια υψηλής τάσης με τη βοήθεια ενός καλωδίου. Ο Von Kleist ένιωσε ότι το άγγιγμα του σύρματος δημιουργούσε μια ισχυρή σπίθα που ήταν πολύ πιο ισχυρή από αυτή της ηλεκτροστατικής μηχανής. Ο Von Kleist πίστευε ότι το χέρι και το νερό του χρησίμευαν ως αγωγοί, ενώ το βάζο χρησίμευε ως διηλεκτρικό (ωστόσο, η πραγματική λειτουργία του μηχανισμού σημειώθηκε λανθασμένα εκείνη την εποχή).
Αργότερα, ο Pieter van Musschenbroek, ένας Ολλανδός επιστήμονας, κατασκεύασε έναν πυκνωτή που ήταν παρόμοιος με αυτόν του Ewald και τον ονόμασε βάζο Leyden. Το όνομα δόθηκε από το Πανεπιστήμιο του Λέιντεν, όπου εργαζόταν.
Ο Daniel Gralath, φυσικός και δήμαρχος του Danzig εκείνη την εποχή, συνδύασε μια ομάδα βάζων παράλληλα για να βελτιώσει την ικανότητα αποθήκευσης φορτίου. Αργότερα, ο Benjamin Franklin εξερεύνησε το βάζο Leyden και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το φορτίο ήταν όντως αποθηκευμένο στο ποτήρι και ονόμασε επίσης την ομάδα των βάζων Leyden ως "Μπαταρία".
Στη μεταγενέστερη περίοδο, για να σταματήσουν το τόξο μεταξύ των φύλλων, τα βάζα Leyden κατασκευάζονταν καλύπτοντας το εσωτερικό και το εξωτερικό των βάζων με μεταλλικό φύλλο και αφήνοντας ένα κενό στο στόμιο. Η πρώτη μονάδα χωρητικότητας που καταγράφηκε για το βάζο ήταν ισοδύναμη με περίπου 1,11 νανοφααράδες.
Μέχρι περίπου το 1900, όταν εισήχθη το ασύρματο (το ραδιόφωνο), διαμόρφωσε μια γρήγορη απαίτηση για τυπικούς πυκνωτές. Οι περισσότερες από τις συσκευές χρησιμοποιούσαν βάζα Leyden που κατασκευάζονταν χρησιμοποιώντας απλές γυάλινες πλάκες τυλιγμένες με αγωγούς αλουμινίου, οι οποίοι χρησιμοποιούνταν κυρίως. Αργότερα, άρχισαν να χρησιμοποιούνται πιο συμπαγείς μέθοδοι κατασκευής, όπως ένα εύκαμπτο διηλεκτρικό φύλλο (που μοιάζει με λαδωμένο χαρτί), που συμπιέζονταν ανάμεσα σε φύλλα μεταλλικού φύλλου και τυλίγονταν ή διπλώνονταν σε μια μικρή συσκευασία.
Στην αρχική περίοδο, οι πρώτοι πυκνωτές ονομάστηκαν συμπυκνωτές και ο όρος εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σπάνια σήμερα, ειδικά σε εφαρμογές υψηλής ισχύος, όπως συστήματα αυτοκινήτων. Ωστόσο, ο Alessandro Volta επινόησε τον όρο «πυκνωτής» για αυτό το σκοπό το 1782, αναφερόμενος στην ικανότητα της συσκευής να αποθηκεύει υψηλότερη πυκνότητα ηλεκτρικού φορτίου σε σύγκριση με έναν απομονωμένο αγωγό. Λόγω της ασαφής ερμηνείας του συμπυκνωτή ατμού, ο όρος διακόπηκε και ο πυκνωτής έγινε ο προτιμώμενος όρος το 1926.
Από την έναρξη της μελέτης του ηλεκτρισμού, τα μη αγώγιμα υλικά όπως το γυαλί, η πορσελάνη, το χαρτί και η μαρμαρυγία έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως ως μονωτές. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιήθηκαν ως διηλεκτρικά όταν χρησιμοποιήθηκαν αρχικά πυκνωτές. Οι χάρτινοι πυκνωτές, οι οποίοι κατασκευάζονταν με τη στρώση μιας λωρίδας εμποτισμένου χαρτιού στη μέση των λωρίδων μετάλλου και την περιστροφή τους σε έναν κύλινδρο, χρησιμοποιήθηκαν ευρέως στα τέλη του 19ου αιώνα. Η βιομηχανική παραγωγή τέτοιων πυκνωτών ξεκίνησε το 1876 και χρησιμοποιήθηκαν ως πυκνωτές αποσύνδεσης στις τηλεφωνικές υπηρεσίες από τις αρχές του 20ου αιώνα.
Οι πρώτοι κεραμικοί πυκνωτές κατασκευάστηκαν από πορσελάνη. Οι πυκνωτές πορσελάνης χρησιμοποιήθηκαν στα πρώτα χρόνια του ασύρματου εξοπλισμού εκπομπής της Marconi για εφαρμογές υψηλής τάσης και υψηλής συχνότητας στους πομπούς. Την εποχή του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, οι οργανικοί χημικοί ανέπτυξαν πλαστικά υλικά και η επιχείρηση των πυκνωτών αντικατέστησε το χαρτί με λεπτότερα πολυμερή φύλλα. Το 1944, το βρετανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας 587.953 κατέγραψε μια πρώιμη ανάπτυξη στους πυκνωτές φιλμ.
Λειτουργία πυκνωτή
Ένας πυκνωτής αναπτύσσεται με τη βοήθεια δύο αγωγών που διατηρούνται χωριστά με τη χρήση μιας μη αγώγιμης περιοχής. Αυτή η περιοχή μπορεί να γεμίσει με έναν ηλεκτρικό μονωτή, επομένως, ένα διηλεκτρικό ή με ένα κενό. Μερικά από τα παραδείγματα διηλεκτρικού υλικού είναι ο αέρας, το χαρτί, το γυαλί, το κεραμικό κ.λπ.
Σύμφωνα με το νόμο του Coulomb, το φορτίο σε έναν από τους δύο αγωγούς θα ασκήσει δύναμη στον φορέα στον άλλο. Αυτό θα προσελκύσει τα φορτία αντίθετης πολικότητας και θα απωθήσει τα φορτία παρόμοιας πολικότητας. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα ένα θετικό φορτίο σε αυτόν τον αγωγό, ενώ ένα αρνητικό φορτίο στον άλλο αγωγό θα δημιουργηθεί. Έτσι, ο αγωγός διατηρεί ίσα και αντίθετα φορτία και στις δύο επιφάνειές του και το διηλεκτρικό αναπτύσσει ηλεκτρικό πεδίο.
Ο ιδανικός πυκνωτής χαρακτηρίζεται από μια σταθερή χωρητικότητα C, σε farads σε μονάδες SI, η οποία μπορεί να προσδιοριστεί από τον λόγο του θετικού ή αρνητικού φορτίου Q σε κάθε αγωγό προς τη διαφορά δυναμικού V μεταξύ τους.
C =QV
Χωρητικότητα ενός farad (F) σημαίνει ότι ένα φορτίο πυκνωτή σε κάθε αγωγό προκαλεί τάση ενός βολτ στη συσκευή. Δεδομένου ότι οι αγωγοί (ή οι πλάκες) βρίσκονται σε κοντινή απόσταση, αντίθετα φορτία στους αγωγούς έλκονται λόγω των ηλεκτρικών τους πεδίων, επιτρέποντας στον πυκνωτή να αποθηκεύει περισσότερο φορτίο για μια δεδομένη διαφορά δυναμικού. Όταν οι αγωγοί απέχουν πολύ μεταξύ τους, η ισχύς είναι μεγαλύτερη.
Συμπέρασμα
Σχετικά με την ιστορία των πυκνωτών, ο Γερμανός Ewald Georg von Kleist είχε την ίδια την αρχική ιδέα του πυκνωτή τον Οκτώβριο του 1945. Αργότερα, ο Pieter van Musschenbroek σκέφτηκε ένα βάζο Laden. αυτά τα βάζα ομαδοποιήθηκαν από τον Daniel Gralath. Την τελευταία περίοδο, ο Benjamin Franklin εξερεύνησε το βάζο Laden και βρήκε τον όρο «μπαταρία». Το όνομα του πυκνωτή στην αρχική περίοδο ήταν αγωγός, το οποίο διακόπηκε και ο πυκνωτής έγινε ο προτιμώμενος όρος το 1926.
