
【电】 energy stored in condenser
capacitor
【化】 capacitor; condenser
【医】 capacitor; condenser
be hit by; fit exactly; hit; suffer
【计】 medium
【化】 meso-
【医】 coup; stroke
accumulate; amass; long-standing; product; store up
【医】 product
lay aside; store
【化】 electric energy
电容器中积贮的电能指的是存储在电容器两极板间电场中的能量。当电容器充电时,电荷在电场力作用下从电源转移至极板,形成静电场。该能量本质上由电场持有,其数值可通过以下公式计算:
$$W = frac{1}{2} C V = frac{1}{2} Q V = frac{Q}{2C}$$ 其中:
物理机制与特性
能量存储原理
充电过程中,电源克服电场力做功,将电荷从一极板迁移至另一极板。电荷积累形成的静电场储存能量,该能量在放电时通过电场力对电荷做功释放,转化为其他形式能量(如光、热、机械能)。
能量密度与材料关系
储能密度取决于介电材料的性质。高介电常数((kappa))材料可提升单位体积储能能力,而高击穿场强材料则允许更高工作电压,从而显著增加最大储能值。例如,陶瓷电容器因介电常数高而适用于小型化设计,超级电容器则通过多孔电极增大有效面积实现高储能密度。
工程应用特性
权威参考来源
电容器中积贮的电能,是指电容器在充电过程中存储的电场能量。其核心原理和计算公式如下:
物理意义
当电容器两极板间存在电压时,电荷会聚集在极板上形成电场。电场储存的能量来源于充电时电源对电荷做功的过程。这一能量可在放电时释放,为电路提供瞬时电流。
计算公式
电能大小由电容值((C))和电压((V))共同决定,公式为:
$$
W = frac{1}{2} C V
$$
其中:
公式推导
充电过程中,电荷量 (Q = CV) 逐渐积累,电压从0线性增长至(V)。电源做功的积分计算为:
$$
W = int_0^Q V , dq = int_0^V Cv , dv = frac{1}{2} C V
$$
实际应用要点
示例:一个1000μF电容充电至12V时,储能为 (0.5 times 0.001,F times 12 = 0.072,J)。虽然单次能量较小,但高频充放电能力使其在电路中发挥关键作用。
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