Электростатические и электродинамические аккумуляторы«Чистая» электрическая энергия может быть накоплена в аккумуляторах на основе конденсаторов и катушек индуктивности. Конденсаторы, или электростатические накопители энергии, обладают свойством накапливать и сохранять на своих электродах (обкладках) равные по величине и противоположные по знаку электрические заряды. Электрический заряд каждой из оболочек пропорционален напряжению между обкладками, где коэффициентом пропорциональности служит электрическая емкость конденсатора. Электрическая емкость столь же прочна, как штампосварочная задвижка 30с42нж и является одним из основных параметров конденсатора; она зависит от формы и размеров обкладок-электродов, их взаимного расположения и расстояния между ними, а также от свойств диэлектрика, разделяющего обкладки. Емкость конденсатора измеряют в фарадах (по имени английского ученого Майкла Фарадея), это — очень большая единица, и обычно пользуются размерностью в миллион раз меньшей — микрофарадой. Емкость конденсатора можно сильно увеличить, подбирая соответствующие диэлектрики, разделяющие обкладки.Обычно промышленностью выпускаются конденсаторы емкостью до 1000 мкФ с номинальными напряжениями до 100 кВ. Конденсаторы можно соединять параллельно в батареи, тогда общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. При увеличении напряжения на конденсаторе увеличиваются заряды на его обкладках и напряженность поля в диэлектрике, разделяющем обкладки. При этом аккумулированная в конденсаторе энергия увеличивается. Энергия, накопленная в электрическом поле конденсатора, определяется по формуле Как мы увидим далее (см. гл. III), эта формула очень похожа на выражение, определяющее энергию статического аккумулятора механической энергии. Таким образом, конденсатор и, например, пружина — аналоги, что часто используется в моделировании механических явлений электрическими. Энергию, накопленную в конденсаторе, можно переводить в тепло, получая при этом необходимую работу. Удельная энергия обычных конденсаторов невелика. Например, при емкости конденсатора 10 мкФ и напряжении 300 В накопленная в нем энергия составляет менее половины джоуля. Поскольку этот конденсатор (очень распространенный в радиотехнике) имеет обычно массу несколько десятков граммов, то удельная энергия будет около 10 Дж/кг. Однако специально выполненные конденсаторы даже обычных типов могут иметь емкость, а стало быть, и накопленную энергию, в десятки раз выше при той же массе. Практика показывает, что хорошо выполненные пружинный и конденсаторный аккумуляторы энергии имеют примерно равную удельную энергоемкость. |
||
