Condensatoare și baterii - care este diferența

Se pare că bateriile și condensatorii fac în esență același lucru - ambele stochează energia electrică pentru a o transfera apoi la sarcină. Cam așa pare, în unele cazuri condensatorul se comportă de obicei ca o baterie cu o capacitate mică, de exemplu în circuitele de ieșire ale diferitelor convertoare.

Dar cât de des putem spune că o baterie se comportă ca un condensator? Deloc. Sarcina principală a bateriei în majoritatea aplicațiilor este să acumuleze și să stocheze energia electrică sub formă chimică pentru o perioadă lungă de timp, să o țină, astfel încât să o poată apoi da rapid sau încet, imediat sau de mai multe ori, sarcinii. Sarcina principală a condensatorului în unele condiții similare este să stocheze energia electrică pentru o perioadă scurtă de timp și să o transfere la o sarcină cu curentul necesar.

Adică, pentru aplicațiile tipice de condensator, de obicei nu este nevoie să păstrați energia atâta timp cât necesită adesea bateriile. Esența diferențelor dintre o baterie și un condensator constă în dispozitivul ambelor, precum și în principiile funcționării lor.Deși din exterior pentru un observator necunoscut poate părea că ar trebui aranjate în același mod.

Condensator (din latinescul condensatio — „acumulare”) în forma sa cea mai simplă — o pereche de plăci conductoare cu o zonă semnificativă, separate de un dielectric.

Dielectricul situat între plăci este capabil să acumuleze energie electrică sub formă de câmp electric: dacă pe plăci este creat un EMF folosind o sursă externă diferenta potentiala, atunci dielectricul dintre plăci este polarizat deoarece sarcinile de pe plăci cu câmpul lor electric vor acționa asupra sarcinilor legate din interiorul dielectricului și acești dipoli electrici (perechile de sarcini legate în interiorul dielectricului) sunt orientați pentru a încerca să compenseze cu totalul lor. câmp electric, câmpul de sarcini care sunt prezente pe plăci datorită unei surse externe de EMF.

Dacă acum sursa externă de EMF din plăci este oprită, atunci polarizarea dielectricului va rămâne - condensatorul va rămâne încărcat pentru o perioadă de timp (în funcție de calitatea și caracteristicile dielectricului).

Câmpul electric al unui dielectric polarizat (încărcat) poate determina mișcarea electronilor într-un conductor dacă închid plăcile. În acest fel, condensatorul poate transfera rapid energia stocată în dielectric la sarcină.

Capacitatea condensatorului este cu cât aria plăcilor este mai mare și constanta dielectrică a dielectricului este mai mare. Aceiași parametri sunt legați de curentul maxim pe care îl poate primi sau da condensatorul în timpul încărcării sau descărcării.

Baterie (din lat. acumulo colectează, acumulează) funcționează într-un mod complet diferit decât condensatorul.Principiul acțiunii sale nu mai este în polarizarea dielectricului, ci în procesele chimice reversibile care au loc în electrolit și la electrozi (catod și anod).

De exemplu, în timpul încărcării unei baterii litiu-ion, ionii de litiu sub acțiunea unui EMF extern de la încărcătorul aplicat electrozilor sunt încorporați în grila de grafit a anodului (pe o placă de cupru), iar atunci când sunt descărcați, înapoi în catodul de aluminiu (de ex. din oxid de cobalt).Se formează legături. Capacitatea electrică a bateriei cu litiu va fi cu atât mai mare cu cât mai mulți ioni de litiu sunt încorporați în electrozi în timpul încărcării și îi lasă în timpul descărcării.

Spre deosebire de condensator, aici există câteva nuanțe: dacă bateria cu litiu este încărcată prea repede, atunci ionii pur și simplu nu au timp să fie încorporați în electrozi și se formează circuite de litiu metalic, care pot contribui la un scurtcircuit în Iar dacă descărcați bateria prea repede, catodul se va prăbuși rapid și bateria va deveni inutilizabilă. Bateria necesită respectarea strictă a polarității în timpul încărcării, precum și controlul valorilor curenților de încărcare și descărcare.