Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Электр энергиясының жинақталуы
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
| Электр энергиясының жинақталуы. Зарядталған конденсаторда электр энергиясы жинақталған. Конденсатордың бұл энергиясы конденсаторды зарядтауға қажет жұмысқа тең болады. Конденсаторды зарядтау дегеніміз зарядтың бір пластинадан екінші пластинаға алынып өтілуі. Мұны конденсаторды кернеу көзіне қосқан кезде, кернеу көзі атқарады. Конденсатор зарядталмаған кезде зарядтың алғашқы үлесін алып өту үшін жұмыс атқарудың қажеті жоқ. Бірақ конденсатордың әрбір астарында заряд пайда болған кезде, оны одан әрі толықтырып отыру үшін электрлік тебілу күштеріне қарсы жұмыс атқаруға тура келеді. Пластиналарда жиналған заряд неғұрлым көп болған сайын, одан әрі арттыру үшін солғұрлым көбірек жұмыс атқару қажет болады. Егер пластиналарда U потенциалдар айырымы болатын болса, онда элементар q зарядты алып өтуге қажетті жұмыс A=Uq болады. U=q/C болғандықтан, мұндағы С–сыйымдылық, конденсаторды зарядтауға қажетті жұмыс
A=(0+q)U / 2=q2 / 2C. Сөйтіп, біз конденсаторда жинақталған энергия, егер сыйымдылығы С конденсатордың астарларының заряды сәйкес түрде +q және –q болса, болады дей аламыз, q=CU болатындықтан, мұндағы U – астарлар арасындағы потенциалдар айырымы, біз былай деп жаза аламыз: W=q2 / 2C=CU2 / 2=qU / 2. (3.18) Энергияның “заттық” субстанцияға жатпайтындығын ескерте кетейік, сондықтан ол қандай да бір жерде жинақты түрде бола алмайды. Осыған қарамай қарастыруды ыңғайлы ету үшін біз энергияны параллель пластиналардың арaсында электр өрісінде жинақталған дейміз. Мысал үшін жазық конденсатордың энергиясын электр өрісінің кернеулігі арқылы өрнектеп көрейік. Бұрынырақ көрсеткеніміздей, параллель пластиналардың арасында шамамен біртекті өріс болады және оның кернеулігі потенциалдар айырымымен U=Ed қатынаспен байланысқан, мұндағы d – пластиналардың арақашықтығы. Екінші жағынан, (3.15) бойынша жазық конденсатордың сыйымдылығы C=0S / d. Сонда W=1 / 2CU2=1 / 2(0S / d) (E2d2)=1 / 20E2S / d. Sd шамасы Е электр өрісінің алатын көлемін сипаттайды. Формуланың екі жағында көлемге бөліп, бірлік көлемде жинақталған энергияны немесе энергияның w тығыздығын аламыз: w=1 / 20E2 (3.19) Кеңістіктің кез келген бөлігінде жинақталған электростатикалық энергияның тығыздығы осы облыстағы электр өрісінің кернеулігінің квадратына пропорционал болады. (3.19) өрнек жазық конденсатор үшін алынса да, оның кеңістіктің кез келген облысы үшін де орындалатындығын көрсетуге болады. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|