Energia armazenada em um capacitor: o que é e como funciona?

Qual é a energia armazenada em um capacitor?

O funcionamento de um condensador Baseia-se em duas chapas metálicas separadas por um isolante elétrico ou material dielétrico.

Quando conectamos essas folhas a uma fonte de energia ou a submetemos a uma diferença de potencial, uma folha fica carregada negativamente (está cheio de elétrons) fazendo com que o outro libere elétrons, permanecendo assim carregado positivamente.

Ao desconectar o fonte de energia, as placas são mantidos muito próximos um do outro, graças ao material isolante. Isso faz com que as cargas tendam a se atrair e ficarem nas placas. armazenamento de energia elétrica para ser usado quando necessário.

Que vantagens tem?

Capacitores são usados ​​para compensar energia reativa. Como a energia reativa é penalizada pela empresa fornecedora de energia elétrica, armazenamento de energia em capacitores compensa essa carga reativa.

Além disso, como mencionamos anteriormente, capacitores são usados ​​para armazenar energia. Mas os capacitores podem armazenar pouca energia.

⇒ Os capacitores têm a qualidade que eles podem ser recarregados rapidamente e também são capaz de armazenar muita energia.

⇒ O objetivo é ter uma nova tecnologia que possa armazenar grandes quantidades de energia e ser recarregada em segundos.

⇒ Além disso, microcapacitores estão atualmente sendo trabalhados e serão usados ​​para tecnologias menores e smartphones e notebooks.

Como ocorre o armazenamento de energia em um capacitor?

1. Um capacitor é construído colocando-se dois condutores separados por um espaço vazio ou preenchido com um material não condutor.
2. Materiais como vidro, os plásticos borrachos, não conduzem eletricidade facilmente, razão pela qual são conhecidos como isolantes.
3. Embora esses materiais sejam inativos na condução de eletricidade, eles podem modificar o campo elétrico externo em que são colocados e, portanto, são conhecidos como dielétricos.
4. Se um dielétrico é colocado entre os dois condutores de um capacitor, a capacidade do capacitor aumenta, ou seja, mais carga elétrica se acumula.

As vantagens deste processo

1. Resolva o problema mecânico de manter dois grandes folhas de metal a uma distância muito pequena sem nenhum contato.
2. Pegue aumentar a diferença de potencial máxima que o capacitor é capaz de resistir sem que uma faísca salte entre as placas (ruptura dielétrica).
3. A capacitância de um capacitor de dimensões dadas é várias vezes maior com um dielétrico separando suas folhas e se você estiver estavam no vazio.

Em que unidades é medida a energia armazenada em um capacitor?

A capacidade de um farad és maior do que a maioria dos capacitores.

Capacitores feitos de supercapacitores são a exceção, porque são feitos de carvão ativado para obter um grande área relativa e têm uma separação molecular entre as placas.

É assim que as capacidades do ordem de centenas de milhares de farads.

Como a energia armazenada em um capacitor é transformada?

1. Em um capacitor descarregado, haverá uma transferência de energia para o capacitor aplicando um fonte de energia.
2. Se a corrente for constante, o que é conhecido como corrente contínua, então a potência será proporcional à tensão.
3. Se a tensão aumentar linearmente, a potência aumentará de acordo.

O que precisamos para armazenar energia em um capacitor?

1. A energia armazenada em um capacitor é expressa no trabalho realizado pela bateria.
2. A tensão representa a energia por unidade de carga, e o trabalho para mover um elemento de carga dq da placa negativa para a placa positiva é igual a Vdq, onde V é a tensão através do capacitor.
3. A tensão é proporcional à quantidade de carga que já está no capacitor.
4. Quando o interruptor é fechado para conectar a bateria ao capacitor, há tensão zero através do capacitor, uma vez que nenhuma carga foi armazenada ainda e, como se sabe, a tensão do capacitor é proporcional à carga.
5. Então, armazenamento de energia em um condensador consiste em transportar a carga de um lugar do condensador para outro superando as forças elétricas.
6. À medida que a tensão do capacitor aumenta até a tensão da bateria no processo de armazenamento de energia cada dá sucessivo requer mais trabalho.
7. A quantidade de trabalho, até atingir a carga total, é um soma infinita o tipo de tarefa para a qual a integral está essencialmente equipada.

Um capacitor ou capacitor é eficiente?

Já explicamos a eficiência do armazenamento de energia em capacitores, principalmente para compensar a falta de energia elétrica quando ela ocorre.

Um estudo realizado na Coreia do Sul descobriu que o armazenamento de energia, sob qualquer forma, é benéfico por vários motivos.

1. Aumenta a eficiência diminuindo a demanda de pico do sistema elétrico: A energia armazenada é utilizada no momento de maior demanda elétrica, de modo que o efeito é semelhante à redução desse pico de demanda.
2. Reduzir a quantidade extra de energia renovável a ser instalada para compensar a variabilidade das energias renováveis: A principal energia renovável sol S vento Variam ao longo do dia.

É renovável ou não renovável?

Uma equipe de pesquisadores australianos, liderada por Químico Yun Liu um professor da Universidade Nacional Australiana (ANU) descobriu

Isso pode ser de grande ajuda para o uso de energia solar, eólica, maremotriz, biomassa e outras fontes de energia renovável, uma vez que produzem eletricidade de forma intermitente.

Após cinco anos de pesquisa, os pesquisadores concluíram que Dióxido de titânio, manipulado em nível molecular, Ele se encaixa perfeitamente com o que eles estavam procurando.

Entre os benefícios do dióxido de titânio, a equipe descobriu que a constante elétrica é substancialmente maior do que a de outros materiais tem um excelente independência de temperatura e baixo níveis de perda de energia.

Esse material, diz Liu, poderia ser usado como supercapacitores armazenar grandes quantidades de energia, abrindo a porta para a inovação em energia renovável carros elétricos e até espaço.

Um pouco de história sobre capacitores

Um ano depois, O físico holandês Pieter van Musschenbroek invenção um condensador semelhante que foi chamado de frasco de Leyden, em homenagem à Universidade de Leiden, onde trabalhou.

Este cientista também ficou surpreso com a força da descarga que o dispositivo forneceu. Eu começo a escrever impressionado:

Subseqüentemente, Daniel Gralah foi o primeiro em combinar vários frascos de Leyden para formar uma bateria aumentar là capacidade de armazenamento de carga.

S Benjamin Franklin em 1749, determinou que a carga não foi armazenada na água, como outros supunham, mas na borda do vidro e foi ele quem cunhou o termo “bateria”.

Mas Charles Pollak foi o inventor do Os primeiros capacitores eletrolíticos. Em 1896, quando foi concedida uma patente nos Estados Unidos para um “capacitor líquido elétrico com eletrodos de alumínio”.

Finalmente, o Laboratórios Bell em 1950, eles inventaram capacitores de tântalo de eletrólito sólido O que capacitores baixa voltagem