إدخال العازل في المكثف: متصل بالبطارية أم مفصول؟

الخلاصة السريعة

المعزول يحفظ الشحنة وتنخفض طاقته؛ المتصل ببطارية مثالية يحفظ الجهد وتزداد طاقته المختزنة. [1][2][3]

• عازل خطي يملأ فراغ الفجوة، بأبعاد ثابتة، دون تسريب أو انهيار: C=κC0، وκ>1 ثابت العزل النسبي؛ C0 السعة الابتدائية. [1][2]
• اعزل المكثف قبل الإدخال: Q=Q0، وV=V0/κ، وU=U0/κ. [1]
• أبقِ بطارية مثالية: V=V0، وQ=κQ0، وU=κU0؛ تمده بالشحنة الإضافية. [2][3]
• مثال: C0=2μF، وV0=12V، وκ=3؛ أولاً Q0=24μC وU0=144μJ. أخيراً C=6μF؛ للمعزول 24μC و4V و48μJ؛ للمتصل 72μC و12V و432μJ. μF ميكروفاراد؛ μC ميكروكولوم؛ μJ ميكروجول. [1][2][3]
• Q مقدار شحنة لوح؛ U=Q²/(2C)=½CV² طاقة المكثف وحده، لا النظام كله. نقارن نهايتين مستقرتين؛ الصفر للبداية. [1][2][3]

حدد النموذج

عازل خطي يملأ فراغ الفجوة، بأبعاد ثابتة، دون تسريب أو انهيار: C=κC0، وκ>1 ثابت العزل النسبي؛ C0 السعة الابتدائية. [1][2]

مكثف معزول: الشحنة ثابتة

اعزل المكثف قبل الإدخال: Q=Q0، وV=V0/κ، وU=U0/κ. [1]

Q=CV؛ مع الشحنة الثابتة، السعة الأكبر تخفض الجهد. [1]

مكثف متصل: الجهد ثابت

أبقِ بطارية مثالية: V=V0، وQ=κQ0، وU=κU0؛ تمده بالشحنة الإضافية. [2][3]

قارن المثال نفسه

مثال: C0=2μF، وV0=12V، وκ=3؛ أولاً Q0=24μC وU0=144μJ. أخيراً C=6μF؛ للمعزول 24μC و4V و48μJ؛ للمتصل 72μC و12V و432μJ. μF ميكروفاراد؛ μC ميكروكولوم؛ μJ ميكروجول. [1][2][3]

نفصل البطارية في حالة ونبقيها في الأخرى، ثم ندخل العازل نفسه. الأرقام افتراضية، ولا تخص مادة أو قطعة تجارية محددة.

اختر صيغة الطاقة حسب الثابت

Q مقدار شحنة لوح؛ U=Q²/(2C)=½CV² طاقة المكثف وحده، لا النظام كله. نقارن نهايتين مستقرتين؛ الصفر للبداية. [1][2][3]