Aby magazynować energię elektryczną, nie trzeba niczego podłączać do gniazdka. Dzieje się to wewnątrz kondensatora.
Obie metalowe części znajdują się oddzielnie. Jest między nimi przepaść. Przestrzeń wypełniona jest powietrzem, tworzywem sztucznym lub ceramiką. Nie dotykają się nawzajem. Nie powinni się dotykać. Jeśli tak się stanie, ładunek przeskoczy przez szczelinę i zostanie zneutralizowany. Ponieważ jednak są oddzielone materiałem nieprzewodzącym, energia zostaje uwięziona.
To jest pojemność.
Zdolność dwóch przewodników do utrzymywania ładunku elektrycznego. Różnica potencjałów powstaje w wyniku przeniesienia elektronów z jednej płytki na drugą. Jedna strona jest pełna elektronów ujemnych. Druga strona je traci, stając się pozytywna. Dyski ładują się równomiernie, ale w przeciwnych kierunkach.
Różnica potencjałów kumuluje się. Napięcie rośnie.
Im więcej dostarczonego ładunku, tym wyższe napięcie. W końcu system zaczyna stawiać opór. Nie można wymusić ładowania bez zwiększenia ciśnienia. Limity są ustalane na podstawie pojemności.
Pojemność mierzy się jako ilość podzielonego ładunku zmagazynowanego na jednostkę potencjału. Proste obliczenia.
C = q/V
C to pojemność. q to ładunek. V to napięcie.
Jeśli masz ładunek 1 kulomb i różnicę potencjałów 1 wolt, masz 1 farad. Jednostką miary jest kulomb/wolt. Nazywamy to faradem od nazwiska Michaela Faradaya. 1 farad to ogromna pojemność. Większość urządzeń, takich jak telefony komórkowe i komputery, używa mikrofaradów lub pikofaradów. Malutkie akcje.
Dlaczego to jest ważne?
Ponieważ pozwala urządzeniom utrzymać zasilanie przez ułamek sekundy. Dzięki temu przepływ jest płynny. To odfiltrowuje hałas. Bez tego wyświetlacz będzie migotał. W radiu usłyszysz syczący dźwięk. Lampa błyskowa aparatu ładuje się w ciągu 10 sekund.
Kluczem jest nieprzewodzący materiał pomiędzy płytami. Nazywa się to dielektrykiem. Nie przewodzi prądu. Ale pozwala na przejście pól elektrycznych. Materiał ten oddziela ładunki skuteczniej niż samo powietrze. Większy podział oznacza więcej miejsca do przechowywania.
Zatem podczas ładowania kondensatora prąd nie może gromadzić się w samych płytkach. Musi znajdować się w polu elektrycznym pomiędzy nimi. Talerz to tylko pojemnik. Pole to bank.
Awaria następuje, jeśli napięcie staje się zbyt wysokie. Dielektryk nie może już utrzymać pola elektrycznego. Powietrze lub plastik ulegają jonizacji. Szczelina staje się przewodząca. Lecą iskry. Kondensator jest zwarty. To się nie udaje.
Dlatego wartości nominalne mają znaczenie. Jeśli przyłożysz napięcie 20 woltów do kondensatora o napięciu znamionowym 10 woltów, nastąpi eksplozja. Prosta fizyka.
Kondensatory są stosowane wszędzie. W zasilaczach. W obwodach czasowych. Blokuje prąd stały z urządzeń audio i przesyła prąd przemienny. Pełnią funkcję amortyzatorów dla urządzeń elektronicznych. Tłumią skoki napięcia. W przypadku utraty zasilania sieciowego uwalniają zgromadzoną energię.
Jednostka „farad” jest rzadko używana w mowie potocznej. Ona jest za duża. Inżynierowie mówią o mikrofaradach (10^-6) lub nanofaradach (10^-9). Ale zasada pozostaje ta sama.
Dwóch dyrygentów. Luka. Opłata.
To wszystko. Oto cała tajemnica.
