Что если вы поместите конденсатор между пластинами другого конденсатора?

Основано на: есть ли двойной трансформатор?

Картина конденсатора внутри другого конденсатора кажется мне жизнеспособной. Если трансформатор представляет собой два индуктора с общим магнитным полем, его двойным будет два конденсатора с общим электрическим полем. Коэффициент передачи напряжения будет зависеть от относительной емкости двух конденсаторов, опять же, как у трансформатора, и относительного числа витков.

Так это сделано? Если нет, то почему? Будет ли это просто не передавать энергию, или это будет работать, но каким-то образом неэффективно? Размер? Скорость? Высокая температура?

Каковы будут свойства конденсатора, построенного таким образом?

Я не думаю, что такой конденсатор сильно отличается от этого:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Это не совсем как трансформатор. В идеальном трансформаторе независимо от частоты. Это не тот случай, как можно увидеть из простого анализа переменного тока. На высоких частотах C2 замыкает R1, так что , .$V_{1} = n\cdot V_{R1}$$f\to\infty$$V_{R1}\to 0V$

Предположим для теоретического обсуждения, что ваш внешний конденсатор состоит из двух параллельных пластин, соединенных через источник напряжения, а внутренний конденсатор состоит из двух параллельных пластин, соединенных через резистор (это то, что показано на вашей диаграмме, но сказано вслух).

DC анализ:

Для начала нам нужно понять, что происходит в условиях постоянного тока.

Представьте, что внешний конденсатор заряжен до некоторого напряжения, а внутренний конденсатор имеет нулевое напряжение на нагрузочном резисторе, когда он вставлен между пластинами внешнего. Теперь мы хотим знать, что происходит с внутренним конденсатором, когда система достигает своего устойчивого состояния?

Понятно, что ток через нагрузочный резистор должен быть нулевым (иначе нет сохранения заряда). Это означает, что нет разницы потенциалов между пластинами внутреннего конденсатора. Это, в свою очередь, означает, что внутри внутреннего конденсатора нет электрического поля. Значит ли это, что на его тарелках нет заряда? Ответ НЕТ - перенос заряда происходит через сопротивление нагрузки, и перенесенный заряд накапливается на пластинах и нейтрализует внешнее электрическое поле.

Из этого анализа постоянного тока мы видим, что между пластинами внутреннего конденсатора и переносом тока через нагрузочный резистор происходит перенос заряда.

Анализ переменного тока:

Из приведенного выше обсуждения мы знаем, что индуцированный ток возникает, когда индуцированный заряд на внутреннем конденсаторе не нейтрализует внешнее электрическое поле. Это означает, что если внешнее поле будет колебаться, то заряд внутреннего конденсатора тоже будет. Это вызывает колебательный ток через резистор нагрузки.

Понятно, что величина индуцированного тока будет пропорциональна величине колеблющегося электрического поля.

Также ясно, что оно будет пропорционально площади внутреннего конденсатора (пренебрегая окантовкой электрического поля), расстоянием между пластинами и диэлектрической проницаемостью между пластинами. Эти три эквивалентны утверждению, что индуцированный ток будет пропорционален емкости внутреннего конденсатора. Примечание: это верно, в то время как внутренний конденсатор физически меньше, чем внешний.

Обратите внимание, что из-за сопротивления нагрузки передача заряда не мгновенная, а соответствует обычной характеристике конденсатора, имеющей постоянную времени RC. Это означает, что этой системе присуще низкочастотное поведение.

Вывод:

Вы правы - эту настройку можно использовать для передачи энергии.

Почему не используется? Ну, я могу только строить догадки здесь. Мои догадки:

• Предполагая, что диэлектрики одинаковы для внешнего и внутреннего конденсаторов, эта установка может использоваться только для снижения напряжения.
• Собственное поведение нижних частот может быть нежелательным.
• Контроль над зонами конденсаторов более сложен, чем контроль количества обмоток в катушках индуктивности.
• Очень легко убедиться, что почти 100% первичного магнитного поля проходит через вторичные обмотки. С конденсаторами и электрическим полем все сложнее.
• Чтобы повысить эффективность и уменьшить физические размеры, необходимо, чтобы конденсаторы были тонкими (небольшой зазор между пластинами), но это приводит к снижению напряжения пробоя.

И я уверен, что есть больше причин. Также я полностью уверен, что есть некоторые специализированные приложения, где эта техника используется.