Forschungswebsite von Vyacheslav Gorchilin
2019-07-21
Elektrostatischer Kondensator
Bisher ist der Titel der Kondensator wurde nur in spielen wie «World of Warcraft», für die Bezeichnung der Rüstung von High-Level-Spieler, obwohl mehr hätte ihm kam ein Teilgebiet der Physik — Elektrostatik. In diesem Artikel erstatten wir ihm die «alten Glanz», definieren Sie seine Eigenschaften und sogar berechnen darauf generator. Es geht um die elektrostatischen Kondensator, der eine Mischung aus normalen und einsamen Kapazität. Ein solcher Kondensator TESLA nannte конденсором und in den Schemata bezeichnete in besonderer Weise.
Weißt du alles über den Kondensator?
An der Kreuzung der verschiedenen Abschnitte der Physik gibt es eine Reihe von Phänomenen, die nicht erklärt werden können einzeln. Elektrostatischer Kondensator und erscheint gerade auf einer solchen Kreuzung: Elektrostatik und Elektrodynamik. Im Falle des Gleichstroms Parameter kann durch die электростатикой, aber wenn ein solcher Kondensator aktivieren der dynamischen Kette, dann die neuen Eigenschaften nicht interpretieren, nur wird электродинамикой.
Ein Blick auf die übliche двухобкладочный Kondensator (Abb. 1a). Im Idealfall, er hat zwei leitfähige Platten und Dielektrikum dazwischen. So gebildet wird die Kapazität \(Cs\) betrachten wir als Nennwert des Kondensators und nehmen Sie für die Berechnung von elektrischen schaltungen. Aber in der Tat, jeder Kondensator, in mehr allgemeiner Form, ist ein Satz von klassischen elektrischen und mindestens zwei einsamen Behälter (Abb. 1b). Solche verallgemeinerte Kapazität wir nennen elektrostatischen Kondensator (ESK).
Abb.1. Unterschiede zu herkömmlichen und elektrostatischen Kondensator. Ihre Arten.
Diese Abbildung \(C_1\) und \(C_2\) sind eine einsame Kapazität, die bilden die beiden zwischen den Platten des Kondensators \(Cs\) und der Erde. Schon allein daraus können wir davon ausgehen, dass in der realen Schaltung zu berücksichtigen, zwei Bezugsrahmen: relative, das studieren in elektronischer Hochschulen und bedingt absolute, in dem das absolute dem bedingten ist die Kapazität und die Ladung des Planeten.

Einsames Kapazität, die allgemein als двухобкладочную, dem die zweite Elektrode stellt die Gesamtheit aller umliegenden Planeten und Galaxien. In diesem Sinne ist die Erde selbst ist einsame Kapazität. Aber wenn die einsame Kapazität der ersten Elektrode klein, verglichen mit der einsamen Kapazität des gesamten Planeten, dann mit ausreichender Genauigkeit kann als der zweite geerdete Elektrode, dessen Widerstand gegen null geht.

In der Abbildung (1c) stellt einen Sonderfall esque in Form von zwei Ineinander gestapelten Kugeln. Dieselbe Zeichnung eignet sich auch für eine weitere Option esque — Ineinander verschachtelt in Form von Rohren Koaxialität. Abbildung 1d ist eine einfachere Ausführung für esque in Form von mehreren Platten. By the way, in der gleichen Weise TESLA schilderte конденсоры auf Ihre Systeme.
Schaltlogik esque
Weiter betrachten wir nur solche esque, in denen \(C_1\) und \(C_2\) vergleichbar nacheinander mit \(Cs\) (Abb. 1b). In diesem Fall muss berücksichtigt werden, wie die elektrodynamischen und elektrostatischen Effekte. Elektrodynamischen — reduziert auf die Tatsache, dass Dank der Bias-Ströme Kondensator \(Cs\) leitet sich durch die Strom mit einer bestimmten Zeitverzögerung. Dieser Prozess ist ziemlich gut untersucht in ТОЭ [1] und in dieser Arbeit wird er auch teilnehmen mit der klassischen Sicht. Elektrostatische gleichen Klasse Effekte etwas breiter. Das erste, was sofort deutlich wird: \(C_1\) und \(C_2\) auch in den Prozessen beteiligt sind, laden und entladen, können erhebliche Auswirkungen auf die Parameter der gesamten Schaltung. Der zweite, und wichtigste für uns ein Effekt, der auch an der Allgemeinen Prozess, genannt elektrostatische Induktion Methode der Lenkung der Ladungen. Anschaulich er zeigt in [2,3] und wir sind nur einige Details klären.
Abb.2. Schaltlogik elektrostatischen Kondensators.
Lassen Sie bei uns eine Quelle der Gleichspannung U, zwei Schlüssel SW1 und SW2, ESK und aktive Lastwiderstand r2. In der Abbildung (2) zeigt die Schaltlogik esque, aufgeteilt auf 4 Takt. Im ersten Takt (Abb. 1a) der Schlüssel SW1 offen und keine Prozesse nicht passiert. In der zweiten (Abb. 1b) — dieser Schlüssel schließt und nach Links nach dem Schema der Platte esque ein gewisses Potential von DC-Stromversorgungs-U. Hier kommt ein zwei-Prozess: über die Bias-Ströme auf Widerstand r2 zugeführt portion Energie aus dieser Quelle (Strom I2) und Elektrode aufgeladen esque Dank der abgeschiedenen Tanks \(C_1\) und \(C_2\). Wobei die positive Ladung von der rechten Elektrode ESK fließt in die Last zusammen mit I2 und negativ — bleibt auf Ihrer Innenseite. Im Dritten Takt (Abb. 1c) der Schlüssel SW1 geöffnet und SW2 schaltet r2 auf der linken Seite vor esque, als erzeugt Strom durch die Last. Dabei, die restlichen auf der rechten negative Ladung vor erstreckt sich auf der gesamten Fläche. Diese Ladung lassen wir auch durch die Last im vierten Takt (Abb. 1d). So, einmal aufladen Platte, entfernen wir zweimal mit Ihnen die Ladung.
Ein Teil der Energie geht in die Belastung im zweiten Takt, gut beschrieben in der theoretischen Elektrotechnik [1], sind wir doch als Nächstes betrachten wir die elektrostatische Phänomene in der Shareware-absolute Bezugssystem. Wir schätzen die elektrische Ladung, bleiben auf den Platten. Es ist offensichtlich, es wird gleich der Spannung der Energiequelle, multipliziert mit der Größe der abgeschiedenen Kapazität \(C_1\): \[q_1 = C_1\,U \qquad (1.1)\] Genau die gleiche Ladung wird und auf der zweiten Platte im Dritten Takt, aber da einsame Kapazität der zweiten Platte unterscheiden kann, dann ist die Spannung an ihm ist proportional ändern: \[U_2 = q_1 / C_2 = U - \frac{C_1}{C_2} \qquad (1.2)\] Diese Formel ist nützlich, um uns in der Zukunft. Bereits in dieser Phase wird deutlich, dass das erreichen der maximalen Energieeffizienz, der Unterschied zwischen \(C_1\) und \(C_2\) sollte klein sein. Aber diese Formel zeigt nur das Verhältnis der Spannungen nach dem Modul. Wir dürfen nicht vergessen, dass \(U_2\) verschoben, da bezüglich der \(U\) auf 90 Grad: wenn \(U\) ein Maximum der positiven Ladung, dann auf \(U_2\) ist null, wenn \(U\) — null ist, dann auf \(U_2\) — ein Minimum an negativen. Es war wichtig, wir müssen auch bei der Berechnung realer Systeme.
Man kann zeigen, dass die Effizienz der zweiten Art in dem Schema in (Abb. 2) grundsätzlich nicht funktionieren, trotz der Tatsache, dass die Ladung hier zweimal verwendet. Interessenten können die Berechnungen im Anhang zu MathCAD, bei denen davon ausgegangen wird, dass die Energie zugeführt esque, und dann entfernt wird mit allen Behältern nach dem Algorithmus auf (Abb. 2). Etwa das gleiche Ergebnis und die Berechnung der Stromkreise mit stationären Prozess. Die Schlussfolgerung, die eindeutig kann aus mathematischer und physikalischer Sicht dies für eine effizientere Nutzung der ESK im Schema aktivieren die Verwendung von Induktivitäten, könnten die Ladung zu akkumulieren, und dann geben Sie ihn in dieses gleiche Schema mit einer gewissen Verzögerung. Eine solche Regelung und wir werden uns im zweiten Teil dieser Arbeit.
 
Die verwendeten Materialien
  1. Wikipedia. Theoretische Grundlagen der Elektrotechnik.
  2. YouTube. Physik. Experimente электростатике.
  3. YouTube. НИЯУ MIFI. Elektrostatische Induktion.