Dva elektrické náboje stejného jména, ponechány svému vlastnímu zařízení, nechtějí mít nic společného. Létají tak rychle, jak jen mohou. Pokud jsou tedy částice nuceny se k sobě pohybovat (a to se děje např. při akumulaci náboje), všemožně se tomu brání a aby se zvýšila hustota koncentrace náboje ve vodiči, určitá energie musí být vynaloženo.
Ve statickém stavu se tato energie nevyužívá a je nenávratně ztracena. Je uloženo jako elektrické pole - jakési napětí v prostoru mezi nabitými částicemi - dokud koncentrace nábojů neklesne a oni znovu nezískají schopnost volného pohybu.
V tomto případě náboje využívají akumulovanou energii elektřinypole pro získání zrychlení na cestě.
Kondenzátor je součást elektrického obvodu speciálně navržená k uložení elektrického pole.
energie elektrického pole kondenzátoru je základem jeho použití v mnoha elektrických a elektronických zařízeních.
Jednoduchá logika říká, že kondenzátor nabitý na napětí V bude k dosažení nového stavu vyžadovat QV jouly energie a tato hodnota je přesně energie elektrického pole kondenzátoru, v něm uloženého a připraveného k použijte.
Bohužel zde selhává zdravý rozum. To, že se po vypití piva cítíte dobře, neznamená, že po vypití druhého piva se budete cítit přesně dvakrát lépe.
Ve skutečnosti, jak se nálože blíží, vzdorují tomu stále zuřivěji. Je zřejmé, že zde máme co do činění s nelineárním procesem.
Pojďme se podívat, jak se na základě jednoduchého experimentu určuje energie elektrického pole kondenzátoru.
Je známo, že proud je definován jako rychlost, kterou se náboj pohybuje. Pokud tedy připojíte kondenzátor ke zdroji stabilizovaného proudu, bude se náboj Q hromadit na deskách konstantní rychlostí.
Předpokládejme, že vezmeme nenabitý kondenzátor a připojíme jej k napájecímu zdroji, který poskytuje konstantní nabíjecí proud I.
Napětí na kondenzátoru začíná od nuly a zvyšuje selineárně, dokud není kondenzátor plně nabit. Poté to přestane. Říkejme této hodnotě maximální napětí V.
Průměrné napětí na kondenzátoru během nabíjení je (V/2) a průměrný výkon je I(V/2). Kondenzátor byl nabit za čas T sekund, takže energie elektrického pole kondenzátoru uloženého v procesu nabíjení je TI (V/2).
W=1/2QV=1/2CV
Navzdory existenci velkého množství velikostí není kondenzátorové zařízení příliš rozmanité.
Většina z nich se skládá ze dvou paralelních desek oddělených dielektrikem. Někdy se kvůli úspoře místa tento sendvič sroluje jako rohlík. A v některých případech mají několik vrstev, propojených určitým způsobem.
Výpočet kapacity kondenzátoru sestávajícího ze dvou kovových desek se známými fyzickými rozměry není obvykle obtížný, stejně jako výpočet výsledné kapacity, když jsou kondenzátory zapojeny do série nebo paralelně.
