Kondensaattorit ja akut - mitä eroa on
Näyttää siltä, että akut ja kondensaattorit tekevät olennaisesti saman asian - molemmat varastoivat sähköenergiaa siirtääkseen sen sitten kuormaan. Se näyttää juuri siltä, joissain tapauksissa kondensaattori yleensä käyttäytyy kuin akku, jolla on pieni kapasiteetti, esim. eri muuntimien lähtöpiireissä.
Mutta kuinka usein voimme sanoa, että akku käyttäytyy kuin kondensaattori? Ei lainkaan. Akun päätehtävä useimmissa sovelluksissa on kerätä ja varastoida sähköenergiaa kemiallisessa muodossa pitkäksi aikaa, pitää sitä niin, että se voi sitten nopeasti tai hitaasti, välittömästi tai useita kertoja antaa sen kuormitukselle. Kondensaattorin päätehtävä joissakin vastaavissa olosuhteissa on varastoida sähköenergiaa lyhyeksi ajaksi ja siirtää se kuormaan vaaditulla virralla.
Toisin sanoen tyypillisissä kondensaattorisovelluksissa ei tyypillisesti tarvitse säilyttää energiaa niin kauan kuin akut usein vaativat. Akun ja kondensaattorin erojen ydin piilee molempien laitteessa sekä niiden toimintaperiaatteissa.Vaikka ulkopuolelta katsottuna tuntemattomalle katsojalle saattaa tuntua, että ne pitäisi järjestää samalla tavalla.
Lauhdutin (latinan sanasta condensatio - "kertyminen") yksinkertaisimmassa muodossaan - pari johtavaa levyä, jolla on merkittävä pinta-ala, erotettu eristeellä.
Levyjen välissä oleva eriste pystyy keräämään sähköenergiaa sähkökentän muodossa: jos levyille luodaan EMF ulkoisen lähteen avulla mahdollinen eroavaisuus, silloin levyjen välinen eriste on polarisoitunut, koska levyjen sähkökentällä olevat varaukset vaikuttavat eristeen sisällä oleviin sidottuihin varauksiin ja nämä sähködipolit (sidotut varausparit eristeen sisällä) on suunnattu yrittämään kompensoida niiden kokonaismäärällä. sähkökenttä, levyillä olevien varausten kenttä ulkoisen EMF-lähteen vuoksi.
Jos nyt levyjen ulkoinen EMF-lähde sammutetaan, dielektrisen polarisaatio säilyy - kondensaattori pysyy ladattuna jonkin aikaa (riippuen eristeen laadusta ja ominaisuuksista).
Polarisoidun (varautuneen) dielektrin sähkökenttä voi aiheuttaa elektronien liikkumisen johtimessa, jos ne sulkevat levyt. Tällä tavalla kondensaattori pystyy nopeasti siirtämään eristeeseen varastoitunutta energiaa kuormaan.
Kondensaattorin kapasiteetti on sitä suurempi levyjen pinta-ala ja sitä suurempi eristeen dielektrisyysvakio. Samat parametrit liittyvät maksimivirtaan, jonka kondensaattori voi vastaanottaa tai antaa latauksen tai purkamisen aikana.
Akku (lat. acumulo kerää, kerää) toimii täysin eri tavalla kuin kondensaattori.Sen toimintaperiaate ei enää ole eristeen polarisaatiossa, vaan elektrolyytissä ja elektrodeissa (katodi ja anodi) tapahtuvissa palautuvissa kemiallisissa prosesseissa.
Esimerkiksi litiumioniakun latauksen aikana litiumionit upotetaan elektrodeihin syötetystä laturista tulevan ulkoisen EMF:n vaikutuksesta anodin grafiittiverkkoon (kuparilevylle) ja purkautuessaan takaisin alumiinikatodi (esim. kobolttioksidista). Linkkejä muodostuu. Litiumakun sähköinen kapasiteetti on sitä suurempi, mitä enemmän litiumioneja on upotettu elektrodeihin latauksen aikana ja poistuu niistä purkauksen aikana.
Toisin kuin kondensaattorissa, tässä on joitain vivahteita: jos litiumakku latautuu liian nopeasti, ioneilla ei yksinkertaisesti ole aikaa upottaa elektrodeihin, ja muodostuu metallista litiumia, mikä voi aiheuttaa oikosulun Ja jos tyhjennät akun liian nopeasti, katodi romahtaa nopeasti ja akusta tulee käyttökelvoton. Akku vaatii napaisuuden tiukkaa noudattamista latauksen aikana sekä lataus- ja purkausvirtojen arvojen hallintaa.