Энергія кандэнсатара і яго ёмістасць

Калі два зарада паведаміць двум ізаляваным праваднікам, то паміж імі паўстане так званая рознасць патэнцыялаў, якая залежыць ад велічыні гэтых зарадаў і ад геаметрыі правадыроў. У тым выпадку, калі зарады аднолькавыя па велічыні, але процілеглыя па свайму знаку, можна ўвесці вызначэнне электрычнай ёмістасці, з якой потым можна атрымаць такое паняцце, як энергія кандэнсатара. Электрычная ёмістасць сістэмы, якая складаецца з двух правадыроў, гэта стаўленне аднаго з зарадаў да рознасці патэнцыялаў паміж дадзенымі праваднікамі.

Энергія кандэнсатара напрамую залежыць ад ёмістасці. Можна вызначыць з дапамогай разлікаў гэтыя суадносіны. Энергія кандэнсатара (формула) будзе прадстаўлена ланцужком:

W = (C * U * U) / 2 = (q * q) / (2 * C) = q * U / 2, дзе W- энергія кандэнсатара, С- ёмістасць, U- рознасць патэнцыялаў паміж двума пласцінкамі (напружанне) , q- значэнне велічыні зарада.

Значэнне велічыні электрычнай ёмістасці залежыць ад памераў і формы дадзенага правадыра і ад дыэлектрыка, які падзяляе гэтыя праваднікі. Сістэму, пры якой электрычнае поле засяроджана (лакалізаваць) толькі ў некаторай вобласці, называюць кандэнсатарам. Праваднікі, якія складаюць гэтую прыладу, носяць назву абкладак. Гэта найпростая канструкцыя так званага плоскага кандэнсатара.

Самы простае прылада - гэта дзве плоскія пласціны, якія валодаюць здольнасцю праводзіць электрычны ток. Дадзеныя абкладкі размешчаны паралельна на некаторай (параўнальна маленькім) адлегласці адзін ад аднаго і падзеленыя пластом пэўнага дыэлектрыка. Энергія поля кандэнсатара ў такім выпадку будзе лакалізаваная ў асноўным паміж пласцінамі. Аднак каля краёў абкладак і ў пэўным навакольным прасторы ўсё ж паўстане досыць слабое выпраменьванне. Яго называюць у літаратуры полем рассейвання. У большасці выпадкаў прынята грэбаваць ім і меркаваць, што ўся энергія кандэнсатара размешчана цалкам паміж абкладкамі. Але ў некаторых выпадках яго ўсё ж ўлічваюць (у асноўным гэта выпадкі выкарыстання микроемкостей або, наадварот, сверхъемкостей).

Электрычная ёмістасць (такім чынам, энергія кандэнсатара) наўпрост залежыць ад пласцін. Калі паглядзець на формулу C = E0 * S / d, дзе C- ёмістасць, E0- велічыня значэння такога параметру, як дыэлектрычная пранікальнасць (у дадзеным выпадку вакууму) і d- значэнне адлегласці паміж пласцінамі, то можна зрабіць пэўную выснову, што ёмістасць такога плоскага кандэнсатара будзе зваротна прапарцыйная велічыні значэння адлегласці паміж гэтымі пласцінамі і прама прапарцыйная іх плошчы. Калі ж прастора паміж абкладкамі запоўніць нейкім вызначаным дыэлектрыкам, то энергія кандэнсатара і яго ёмістасць павялічацца ў E раз (E у дадзеным выпадку - дыэлектрычная пранікальнасць).

Такім чынам, зараз можна выказаць і формулу патэнцыйнай энергіі, якая назапашваецца паміж двума абкладкамі (пласцінамі) кандэнсатара: W = q * E * d. Аднак значна прасцей выказваць паняцце "энергія кандэнсатара" праз ёмістасць: W = (C * U * U) / 2.

Формулы паралельнага і паслядоўнага злучэння застаюцца вернымі пры любым ліку кандэнсатараў, злучаных у батарэю.