Condensatoren en batterijen - wat is het verschil
Het lijkt erop dat batterijen en condensatoren in wezen hetzelfde doen: beide slaan elektrische energie op om deze vervolgens over te dragen aan de belasting. Het lijkt zo, in sommige gevallen gedraagt de condensator zich meestal als een batterij met bijvoorbeeld een kleine capaciteit in de uitgangscircuits van verschillende omvormers.
Maar hoe vaak kunnen we zeggen dat een batterij zich gedraagt als een condensator? Helemaal niet. De belangrijkste taak van de batterij in de meeste toepassingen is het accumuleren en opslaan van elektrische energie in chemische vorm gedurende een lange tijd, om deze vast te houden, zodat deze vervolgens snel of langzaam, direct of meerdere keren aan de belasting kan worden afgegeven. De hoofdtaak van de condensator onder vergelijkbare omstandigheden is om elektrische energie voor een korte tijd op te slaan en over te dragen aan een belasting met de vereiste stroom.
Dat wil zeggen, voor typische condensatortoepassingen is het doorgaans niet nodig om energie zo lang vast te houden als batterijen vaak nodig hebben. De essentie van de verschillen tussen een batterij en een condensator ligt in het apparaat van beide, evenals in de principes van hun werking.Hoewel het van buitenaf voor een onbekende waarnemer lijkt dat ze op dezelfde manier moeten worden gerangschikt.
Condensor (van het Latijnse condensatio - "accumulatie") in zijn eenvoudigste vorm - een paar geleidende platen met een aanzienlijk oppervlak, gescheiden door een diëlektricum.
Het diëlektricum dat zich tussen de platen bevindt, kan elektrische energie accumuleren in de vorm van een elektrisch veld: als een EMF op de platen wordt gecreëerd met behulp van een externe bron potentieel verschil, dan is het diëlektricum tussen de platen gepolariseerd omdat de ladingen op de platen met hun elektrische veld zullen inwerken op de gebonden ladingen binnen het diëlektricum en deze elektrische dipolen (gebonden paren ladingen binnen het diëlektricum) zijn georiënteerd om te proberen te compenseren met hun totale elektrisch veld, het veld van ladingen die op de platen aanwezig zijn als gevolg van een externe bron van EMF.
Als nu de externe EMF-bron van de platen wordt uitgeschakeld, blijft de polarisatie van het diëlektricum bestaan - de condensator blijft enige tijd opgeladen (afhankelijk van de kwaliteit en kenmerken van het diëlektricum).
Het elektrische veld van een gepolariseerd (geladen) diëlektricum kan ervoor zorgen dat elektronen in een geleider bewegen als ze de platen sluiten. Op deze manier kan de condensator de energie die is opgeslagen in het diëlektricum snel overbrengen naar de belasting.
De capaciteit van de condensator is hoe groter het oppervlak van de platen en hoe hoger de diëlektrische constante van het diëlektricum. Dezelfde parameters hebben betrekking op de maximale stroom die de condensator kan ontvangen of geven tijdens het laden of ontladen.
Accu (van lat. acumulo verzamelen, accumuleren) werkt op een heel andere manier dan de condensator.Het principe van zijn werking ligt niet langer in de polarisatie van het diëlektricum, maar in omkeerbare chemische processen die plaatsvinden in de elektrolyt en aan de elektroden (kathode en anode).
Tijdens het opladen van een lithium-ionbatterij worden lithiumionen bijvoorbeeld onder invloed van een externe EMF van de oplader die op de elektroden wordt aangebracht, ingebed in het grafietrooster van de anode (op een koperen plaat) en wanneer ze worden ontladen, weer in de aluminiumkathode (bijv. van kobaltoxide). Er worden schakels gevormd. De elektrische capaciteit van de lithiumbatterij zal des te groter zijn naarmate meer lithiumionen tijdens het opladen in de elektroden zijn ingebed en deze tijdens het ontladen achterlaten.
In tegenstelling tot de condensator zijn er hier enkele nuances: als de lithiumbatterij te snel wordt opgeladen, hebben de ionen eenvoudigweg geen tijd om in de elektroden te worden ingebed en worden circuits van metallisch lithium gevormd, wat kan bijdragen aan kortsluiting in En als je de batterij te snel leeg laat lopen, zal de kathode snel instorten en zal de batterij onbruikbaar worden. De batterij vereist strikte naleving van de polariteit tijdens het opladen, evenals controle van de waarden van de laad- en ontlaadstromen.