Разряжать одну сторону конденсатора?


8

Я спрашиваю о том, возможно ли разрядить одну сторону конденсатора. Я нашел вопрос об этом, но я также нашел, что ответы немного неясны или сомнительны. Я полагаю, что если бы вы сделали это, вам нужно было бы вложить в него энергию, потому что вы бы снимали заряд с одной стороны конденсатора и создавали электрическую потенциальную энергию. Можно ли это сделать, если вы подключили положительный и отрицательный концы батареи к отрицательной и положительной стороне двух конденсаторов? Может ли это привести к выходу конденсаторов из строя?


5
Я думаю, что вы спрашиваете: «Что если бы я начал с конденсатора, где был 1020 избыточные электроны на отрицательной пластине, которые были перемещены туда из положительной пластины (которая теперь имеет 1020 слишком мало электронов) а потом решил убрать лишнее 1020 электроны [магическим образом], так что отрицательная пластина была нейтральной, в то время как на положительной стороне все еще отсутствовали те 1020электроны, которые были ранее удалены? "Это об этом?
jonk

2
Заряд «на» конденсаторе составляет половину разницы между двумя пластинами. «Разгрузка одной стороны» звучит как наивный способ сказать «разгрузка на полпути».
user253751

14
Что за звук хлопка одной рукой?
Дэйв Твид

1
Очень смешно, но у меня уже есть хороший ответ.
Том

1
Уф. Это похоже на вопрос: «Где взять магнит с одним полюсом?» и заставляет меня волноваться, спрашивающий смотрит на свободную энергию ...
Адам Дэвис

Ответы:


19

Это физически возможно там быть больше электронов на одной стороне конденсатора без наличия соответствующего количества отверстий (отсутствия электронов) на другой стороне. Фактически, предложенная вами конфигурация из двух конденсаторов и батареи будет делать это - но очень, очень небольшим количеством - примерно столько же, сколько если бы вы разрезали один конденсатор пополам и разложили пластины в те же места, а затем подключили батарея.

Этот эффект, который применяется к любому проводнику, а не только к пластинам конденсатора, называется собственной емкостью , в отличие от взаимной емкости . Он определяется так же, как емкость,

C=qV

- но он намного меньше для данного физического размера. Количество заряда 1,5 вольт - или 9 вольт, или 240 вольт - может протолкнуть в такой конденсатор настолько мало, что оно оказывает незначительное влияние в типичных цепях - нам не стоит об этом думать.

(Также верно, что существует некоторая (взаимная) емкость между неподключенными концами двух конденсаторов. Каждая пара проводников является конденсатором, но обычно они плохие, с небольшой площадью и большим разделением пластин! Емкость и взаимная емкость способствуют тому, сколько заряда вы можете вставить в проводник для данного напряжения.)

В электростатических системах, работающих с киловольтами и выше, эффекты собственной емкости могут стать значительными. Если вы идете по ковру и дотрагиваетесь до КМОП-ИС, разрушая ее, каков был непосредственный источник энергии при разряде? Это было ваше тело, имеющее чистый положительный или отрицательный заряд. Противостоящий заряд остался на ковре. Собственная емкость - это соотношение между количеством переносимого заряда и напряжением между вами и ковром. (Откуда появилось большое напряжение? Разделение «пластин». Откуда взялась начальная передача заряда? Трибоэлектрический эффект. )

Физическим примером по существу конденсатора с «только одной боковой зарядкой» является электростатический генератор Ван де Граафа. Сфера сверху - это одна тарелка; все окружение, включая Землю (предполагая, что генератор заземлен, как это обычно бывает), является другим, но Земля настолько больше, что дисбаланс зарядов для нее незначителен, но очень важен для сферы.


Это имеет смысл. Если бы вы хотели максимизировать заряд с одной стороны, хотели бы вы использовать конденсатор с максимально возможным напряжением?
Том

@ Том Да, если достигнуто максимальное напряжение, диэлектрик выходит из строя и другая сторона конденсатора также становится заряженной.
Кевин Рейд

2

Нет.

Заряд на конденсаторе определяется разностью напряжений между двумя пластинами, геометрией пластин и химическими свойствами диэлектрика.

То есть ... заряд находится между пластинами, поперек диэлектрика, а не на пластинах.

Вы должны понимать, что это присутствие или отсутствие электронов на одной пластине, которые отталкивают или притягивают электроны на другой пластине. Вы не можете изменить одно без изменения другого.

Таким образом, концепция снятия заряда с одной пластины неверна.

Если вы удалите электроны с отрицательной стороны конденсатора, напряжение на пластинах упадет, как и заряд во всем конденсаторе, а не только на той стороне конденсатора.

Фактически, единственный способ удалить электроны - изменить приложенное напряжение на конденсаторе. Так что мы просто пошли кругом. Это, конечно, то, что мы делаем все время, когда мы разряжаем конденсатор, мы прикладываем к нему нулевое напряжение.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Есть один способ добиться того, что вы предлагаете, - это использовать фактические пластины в конфигурации конденсатора. Зарядите их, затем отсоедините их от источника и затем отделите пластины. Обе пластины все равно будут «заряжены». Затем вы можете разрядить один из них на землю, а затем собрать их обратно. Тогда у вас будет несбалансированный конденсатор. Конечно, как только вы подключите его к чему-либо, он сразу же попытается сбалансировать себя.


Понимаю. Тем не менее, если вы удалили электроны с отрицательно заряженной стороны, разве вы не получили бы в итоге нейтральную пластину / поверхность на этой стороне и положительно заряженную пластину на другой стороне? (Для конденсатора с параллельными пластинами).
Том

@ТОМ. Нет, вам нужно понять, что это присутствие или отсутствие электронов на одной пластине, которые отгоняют или притягивают электроны на другой пластине. Вы не можете изменить одно без изменения другого.
Trevor_G

«Если вы удалили электроны с отрицательно заряженной стороны ...» Как именно вы предлагаете это сделать? Конденсатор в целом должен оставаться электрически нейтральным. И если бы вы сделали это, то, что вы будете делать, это положительно заряжать конденсатор в целом по отношению к остальной части вселенной (или куда бы вы ни решили поместить те электроны, которые вы забрали).
Дэйв Твид

@DaveTweed это следующий пункт ...
Trevor_G

1
Тревор, твой ответ слишком сложен для меня. Как только вы начинаете перемещать пластины относительно друг друга, вы выполняете работу над системой, которая просто мутит воду.
Дэйв Твид

1

Разряд конденсатора - это процесс уменьшения накопленного заряда в конденсаторе. Это будет относительная работа самого компонента, а не то, что вы делаете с одним проводом конденсатора.

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.