Куда уходит энергия в конденсаторах?

[vouk]

EVGENIY1962:

То что я хотел я вывел.Если вы понимаете-читайте книжки.Кстати в той ветке,куда вас отправляли,я поднял вопрос-а почему вы считаете что энергия кудато делась?

Что Вы вывели? То, что в следующем посте?: (И кто это куда меня отправлял? 8O )

множим 900 *10^-4=0.09Дж и 0.045 соответственно.
Из чего делается вывод что энергия потерялась.
......
Суть кажущейся потери в математике-напряжение входит в формулу в квадрате -поэтому имеет больший вес.
......
Посредством подключения второго кондера вы просто убавили количество зарядов в первом,как следствие-понизили напряжение.Больше ничего не произошло.

То есть, "кажущаяся" потеря энергии происходит от того, что в формулу для энергии напряжение входит в квадрате.. 8O

Да, soladko, это все можно было бы игнорировать. Только после стольких обвинений в невежестве с его стороны (меня и "мне подобных" 8O )это было бы просто несправедливо.

[Yuri222]

EVGENIY1962, а ну ка поподробней о работе импульсных источников питания с их КПД под 90%?
...
Жутко интересно, около 10 лет разрабатываю ИИП и многие из них уже в серийном производстве здесь в Германии.

Неужели не слышали про такие? Ну, возьмите источник питания проца в Вашем компе, который из 12 вольт полтора вырабатывает.

Хм, заряд кондера от источника напряжения через резистор с кпд под 50%. Ну что же, если нужен подогрев квартиры, то неплохое решение. А если и так жарко? Будем продолжать так же заряжать? Ну, у богатых свои привычки. А кто мешает заряжать от генератора ТОКА (только не в виде мегаоммного резистора!) Например, от солнечной батареи, или возьмем тот же buck конвертор в режиме непрерывного тока с пульсациями тока хоть 10%, хоть 2%. Он возьмет от источника 1 Дж и в идеале передаст на кондер тот же 1 Дж (в реале процентов 10 потеряет). НО! Заряд то на кондере будет ДРУГИМ! Взяли , к примеру, 1 Кл, а на кондере оказалось полтора! Почему? - Да просто потому, что от источника заряд будет браться только в момент коммутации его к индуктивности, а индуктивность в момент паузы будет перемещать заряд от нижней обкладки кондера к верхней за счет запасенной в себе энергии. А кондеру до лампочки. Он видит только практически постоянный ток( ну, слегка пульсирующий), который в него поступает.
А в случае с двумя кондерами мы сохраняем именно заряд!

Вернемся к нашему идеальному кондеру. Забудем для еще бОльшего упрощения про второй кондер.
Рассмотрим 2 параллельные пластины в вакууме (ну чтоб там никаких утечек, поляризации диэлектрика и т.п.). Заряд Q.
Интересная штука, этот кондер. Сдвигай -раздвигай ему пластины, заряд сохраняется, напряженность поля не меняется, сила, притягивающая заряды (и пластины) - не меняется (на пружину не очень похоже). А энергия меняется! Куда она уходит и откуда приходит?
Если я подниму гирю на 2 м вверх и отпущу, то ее потенц. энергия по мере приближения к земле переходит в кинетическую. После удара о землю за счет деформации гири и земли выделится тепло. Хорошо.
А если я раздвину пластины кондера - я совершу работу против сил, притягивающих заряды и пластины. В кондере добавится энергия, пропорциональная добавочному расстоянию. Откуда она взялась? Как она из того куска мяса, что я съел,и который дал мне силы раздвинуть пластины, передалась в кондер?
Ладно, оставим это пока.
Давайте сближать пластины кондера. Так, чтобы осталось бесконечно малое расстояние между ними. Емкость стремится к бесконечности, напряжение - к 0. А энергия?
E=CU*U/2. Что и куда стремится быстрее? Напряжение к нулю или емкость к бесконечности? Для знатоков математики это не проблема - взять предел. В принципе, и так ясно, что квадрат стремится к 0 быстрее, а энергия также стремится к 0. Кому непонятно - есть другая формула:
Q=C*U. откуда E=Q*Q/(2C). Однозначно видно, что энергия "исчезает". Но куда она девается? В тепло, как некоторые утведждают? А где резистор, на котором оно выделяется?

Энергия конденсатора - это энергия эл. поля, заключенного между его обкладками. Она пропорциональна напряженности поля и объему, которое это поле занимает. Т.е. раздвинул пластины в 2 раза - получил энергии в 2 раза больше. Как будто есть вокруг огромное поле, которое стоит только обхватить пластинами - и вот она, энергия. А сдвинул пластины до бесконечно малого между ними расстояния - и оно через них посочилось наружу, а внутри ничего не осталось.

Ну, а теперь вспомним, что любое изменение электростатического поля (какое и имеется внутри кондера) - это уже электродинамика. С ее токами смещения, постоянными и переменными магнитными, электрическими, электромагнитными в конце концов полями!
А что такое движение пластин с находящимися на них зарядами? Поле внутри вроде бы осталось прежним - напряженность то не изменилась! Ан нет, поле все-же изменилось - изменилась его форма, размеры, объем. Т.е. надо рассматривать процесс движения пластин с точки зрения электродинамики.
Поскольку, повторюсь, закон сохранения энергии никто еще не отменил, то энергия эл. поля внутри кондера при сближении пластин (передвижении зарядов из одной точки пространства в другую) трансформировалась в электромагнитную. Излучилась в пространство по-другому.
Но это никак не может быть той тепловой энергией, или энергией искрообразования, о чем тут очень много говорилось. Эту энергию можно вернуть обратно, раздвигая пластины кондера.
ЗЫ.Как она "проходит через вакуум" и куда, где "хранится" - это не ко мне.

ЗЫ2. Вопрос об энергии конденсатора, по моему мнению, относится больше к теоретической физике. Однако, рассмотрение данного вопроса не лишено практического смысла. По крайней мере видно, что не стоит без особой нужды непосредственно разряжать кондеры друг а друга - энергетический проигрыш очевиден. Но уж если это очень надо - стоит использовать более продвинутые схемы.

[vouk]

Кончайте демагонию, вопрос был: "где в реально действующем преобразователе (с кпд 90%) замыкают заряженный конденсатор на такой же незаряженный? И не к Вам..

[Yuri222]

Кончайте демагонию, вопрос был: "где в реально действующем преобразователе (с кпд 90%) замыкают заряженный конденсатор на незаряженный? И не к Вам..

ИМХО человек несколько (или немного уж слишком) упростил ситуацию, отбросив некоторые важные элементы.

Вы до конца мой пост дочитайте, пожалуйста.
не хотите подумать - Ваше право.

ЗЫ. Кажется, я не так понял про 90% - что якобы такие не существуют. Извиняйте.

[ah-ha]

Кончайте демагонию, вопрос был: "где в реально действующем преобразователе (с кпд 90%) замыкают заряженный конденсатор на такой же незаряженный? И не к Вам..

Уж не знаю как с кпд в 90%, но в микросхемах max232 и им подобных комутация конденсаторов широко используется.

[Yuri222]

Уж не знаю как с кпд в 90%, но в микросхемах max232 и им подобных комутация конденсаторов широко используется.

Я тоже о таких микрухах думал, но боюсь, что кпд там не очень. Хотя можно было бы посчитать, приняв емкость переключаемого кондера 0,1 мкФ, а накопительных по 1 мкФ. И нулевые потери в ключах. Возможно, было бы интересно.

[ve_de]

Уж не знаю как с кпд в 90%, но в микросхемах max232 и им подобных комутация конденсаторов широко используется.

Существует ряд схем, где напряжение дополнительно увеличивают с помощью "подкачки" конденсаторами. Но их КПД, если не использовать индуктивности, очень мал.

В хороших ИИП всегда используется комбинация индуктивностей и конденсаторов, и, конечно, при правильной коммутации хорошими электронными ключами, их КПД достигает 90% и выше.

[vouk]

Сообщение от ah-ha

Уж не знаю как с кпд в 90%, но в микросхемах max232 и им подобных комутация конденсаторов широко используется.

Я тоже о таких микрухах думал, но боюсь, что кпд там не очень. Хотя можно было бы посчитать, приняв емкость переключаемого кондера 0,1 мкФ, а накопительных по 1 мкФ. И нулевые потери в ключах. Возможно, было бы интересно.

Блин, ah-ha. Yuri222, вы русский язык понимаете? Во фразе всего пять слов ключевых, а вы умудряетесь извратить ее (на 90% я не настаиваю, это от EVGENIY1962 пришло, это его часть фразы). Не коммутация ВООБЩЕ применяется, а коммутация ЗАРЯЖЕННОГО конденсатора на ТАКОЙ ЖЕ НЕЗАРЯЖЕННЫЙ! Потому что при этом кпд никак не больше 50% может быть. При коммутации 0.1 мкф на 1мкф этого не будет, но все равно так не делают, а поставят индуктивность между конденсаторами (хоть какую-нибудь). Иначе завышенные требования к ключу предъявляются. Через индуктивность теоретически можно передать все 100% энергии и ключ напрягаться не будет (главное - отключить вовремя).
При соединении заряженного конденсатора с незаряженным СТРЕЛЯЕТ же, как вы не понимаете. И если вы никакой вспышки не видите, то это не значит, что ключу (диод, тиристор, МОСФЕТ..) это все равно.
Если вас интересует суть, а не как поймать меня на чем-то, то тут не о чем спорить.

[Yuri222]

Блин, ah-ha. Yuri222, вы русский язык понимаете? Во фразе всего пять слов ключевых, а вы умудряетесь извратить ее (на 90% я не настаиваю, это от EVGENIY1962 пришло, это его часть фразы). Не коммутация ВООБЩЕ применяется, а коммутация ЗАРЯЖЕННОГО конденсатора на ТАКОЙ ЖЕ НЕЗАРЯЖЕННЫЙ! Потому что при этом кпд никак не больше 50% может быть. При коммутации 0.1 мкф на 1мкф этого не будет, но все равно так не делают, а поставят индуктивность между конденсаторами (хоть какую-нибудь). Иначе завышенные требования к ключу предъявляются. Через индуктивность теоретически можно передать все 100% энергии и ключ напрягаться не будет (главное - отключить вовремя).
При соединении заряженного конденсатора с незаряженным СТРЕЛЯЕТ же, как вы не понимаете. И если вы никакой вспышки не видите, то это не значит, что ключу (диод, тиристор, МОСФЕТ..) это все равно.
Если вас интересует суть, а не как поймать меня на чем-то, то тут не о чем спорить.

Про 90% каюсь, просмотрел, что у EVGENIY1962 коммутация кондера на кондер без индуктивности была упомянута. Списал на его спешку, а не неграмотность, ибо такого в мощных схемах даже в кошмарном сне себе не мог представить. Извинился уже.
А вот В ПРИНЦИПЕ зря Вы так про такую вещь, как коммутация кондера на кондер с целью переноса заряда (накачка заряда, зарядовый насос) нападаете. Кроме упомянутых микрух для реализации RS232 стандарта (там кпд не важен, ибо милиамперы требуются, а также дешевизна и малые габариты) такое решение встречал у других фирм (ну, к примеру, в ШИМ драйверах для двигателей серии HIP4080 фирмы Intersil. Да и другие есть. Там переключаемый(не путать с накопительным!) кондер , который переносит заряд, ВСТРОЕН внутрь кристалла! Попробуйте индуктивность впихнуть в монолит (не гибрид)! А сколько микрух с внешними кондерами, кроме RS232! У той же IR море всяких разных.

Естественно, я и не думаю, что там прямо так напрямую и коммутируется. Сопротивления в ключах есть. Потому и не искрит. Потому и дополнительные потери. НО! Если нужно управлять сотнями ватт мощности потеря милливат вполне оправдана ввиду простоты и дешевизны.

[Yuri222]

Но ИМХО это к первоначальной теме отношения не имеет - это все является различными техническими реализациями с конкретной технической и экономической целью.