専門家によると、エネルギーとは仕事を遂行する能力です。研究によると、ある媒体から別の媒体にエネルギーを伝達し、それを使用して、生き方の存在を可能にするタスクを実行できることが示されています。ウォーキング、料理、運転、その他の日常活動には、一定量のエネルギーが必要です。
すべての生物にはエネルギーが必要であり、宇宙のプロセスはエネルギーなしでは起こりません。太陽は、地球上の生物にとって最も重要なエネルギー源です。太陽エネルギーは、光合成の形で能動的に利用でき、炭素エネルギーの形で受動的に利用できます。
コンデンサに蓄えられるエネルギー
コンデンサに蓄えられるエネルギーは、バッテリーが実行できる仕事量と見なすことができます。これは、誘導された電荷の追加単位ごとに比較した場合、電圧が蓄積されたエネルギーを表すためです。
コンデンサのマイナス側からプラス側に電荷を分散させるには一定量の仕事があり、同じことを電荷と電圧で表します。コンデンサの電荷量と電圧の間には直接的な関係があります。
コンデンサに蓄えられるエネルギー量に関して興味深い問題があります。これは、混乱を招くいくつかの点の結果です。生成されるエネルギーを計算すると、コンデンサは特定のレベルの電圧で充電されます。
ここで興味深いのは、生成されたエネルギーの半分が充電の過程で熱の形で放出され、半分だけがコンデンサに蓄えられることです。
コンデンサがより速く充電されたとしても、充電パスの許容値を下げてその容量により多くのエネルギーを供給しても、抵抗器のエネルギー散逸率が劇的に増加するため、機能しません。
この段階的な充電の試行で常にエネルギーの 50% が熱の形で失われるという事実は逆効果です。したがって、この典型的な問題は、数学の汎用性とその包括的な性質の良い例です。電圧レベルの大部分が抵抗全体で低下し始め、エネルギーのごく一部が発生するため、コンデンサのプレートに充電する最初のコンポーネントを取得するのに必要な労力ははるかに少なくて済みます。
数式:
dU =qdV
ここで、U =エネルギー
V =電圧
q =料金
回路上の総エネルギーは、「q」で表すことができる代数形式を持つ必須コンポーネントを保持することによって得られます。
数式:
U =Q2/2C =CV2/2 =QV/2,
ここで、Vb はバッテリー電圧です。
つまり、回路に 1 単位のエネルギーを投入するには、2 倍のエネルギーを負担する必要があります。発生した他の単位は、熱の形で放散されます。
もう 1 つの方法は、予備充電が非常に高くなる接合部まで充電抵抗を減らし、エネルギーのかなりの部分を電磁波として放出できるようにすることです。
これはアンテナ理論のアプローチを超えています。
同じ論理に従うと、バッテリーによって与えられるエネルギーは次のように表すことができます。
E =CV2,
ただし、上記の計算値の 50% だけがコンデンサで発生します。残りは熱の形で放散されるか、比較的低い充電抵抗、熱、および EM 波の場合に放散されます。
コンデンサに蓄えられるエネルギーに関する質問
問題 1:次の組み合わせの端子 A と B の間のコンデンサに蓄えられる電荷を求めてください。各コンデンサの容量は次のように与えられます:C =1μF
解決策:
上記の回路は次のように簡略化できます:
両方の列の両方のコンデンサが直列に接続されているため、等価静電容量は次のように計算されます:
最初の行 =1/C +1/C =2/C →C/2
2 行目 =C/2
したがって、
総静電容量 =C/2 +C/2 =C
チャージ (Q) =CV
2 つの端子 A と B の間のコンデンサの電荷 → Q/2 =CV/2
したがって、式によると、コンデンサに蓄えられるエネルギーは次のようになります:
(U) =(Q2)2/2C =Q2/4 × 2C =C2V2/8C =CV2/8
C =1μF; V =9V (所与)
C と V の値を代入:
U =(1 × 10-6) × 8 × 9/8
=9 × 10-6 =9μJ
質問 2:(a) 9.00 × 103 V に充電された 10.0 μF コンデンサに蓄えられるエネルギーは?
(b) 蓄えられた電荷の量を見つけます。
コンデンサの式によると:
U =1/ 2 (CV2)
与えられた値を入れる際:
U =½ x 10 x (9.00 × 103 )2 =405 J
したがって、コンデンサに蓄えられるエネルギーは 405 J です。
式に従って、保存された電荷量は次の式で計算されます:
Q=C/V
Q =10/(9.00*10^3)
Q =90.00 mC
結論
コンデンサに蓄えられるエネルギーは静電ポテンシャル エネルギーであり、電荷 Q とコンデンサ プレート間の電圧 V に比例します。充電されたコンデンサのプレート間の電界はエネルギーを蓄えます。コンデンサが充電されると増加します。
