Конденсаторы и аккумуляторы — в чем отличие

Казалось бы, аккумуляторы и конденсаторы делают в принципе одно и то же — и те и другие накапливают электрическую энергию чтобы потом отдать ее в нагрузку. С виду это выглядит именно так, в некоторых случаях конденсатор вообще ведет себя подобно аккумулятору крохотной емкости, например в выходных цепях различных преобразователей.

Но часто ли мы можем сказать, что аккумулятор ведет себя как конденсатор? Отнюдь. Главная задача аккумулятора, в большинстве применений, — накопить и долговременно сохранить электрическую энергию в химической форме, удержать ее с тем, чтобы потом быстро или медленно, сразу или за несколько раз, отдать нагрузке. Главная же задача конденсатора в сколь-нибудь похожих условиях — кратковременно накопить электрическую энергию и передать ее к нагрузке с требуемым током.

То есть для типичных случаев применения конденсаторов характерно отсутствие необходимости так же долговременно удерживать энергию, как это зачастую требуется от аккумуляторов. Суть же различий между аккумулятором и конденсатором кроется в устройстве тех и других, а также в принципах их функционирования. Хотя снаружи непосвященному наблюдателю может показаться, что и устроены они должны быть одинаково.

Конденсатор (от лат. condensatio — «накопление») в простейшем виде — пара проводящих обкладок значительной площади, разделенных диэлектриком.

Диэлектрик, находящийся между обкладками, способен накапливать электрическую энергию в форме электрического поля: если на обкладках создать при помощи внешнего источника ЭДС разность потенциалов, то диэлектрик между обкладками поляризуется, потому что заряды на обкладках своим электрическим полем подействуют на связанные заряды внутри диэлектрика, и эти электрические диполи (связанные парные заряды внутри диэлектрика) сориентируются так, чтобы попытаться скомпенсировать своим суммарным электрическим полем поле зарядов, которые присутствуют на обкладках благодаря внешнему источнику ЭДС.

Если теперь внешний источник ЭДС от обкладок отключить, то поляризация диэлектрика сохранится — конденсатор останется некоторое время заряженным (в зависимости от качества и характеристик диэлектрика).

Электрическое поле поляризованного (заряженного) диэлектрика, сможет вызвать движение электронов в проводнике, если им замкнуть обкладки. Таким образом конденсатор может быстро отдавать нагрузке энергию, накапливаемую в диэлектрике.

Емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь обкладок и чем выше диэлектрическая проницаемость диэлектрика. С этими же параметрами связан и максимальный ток, который может принять или отдать конденсатор во время зарядки или разрядки.

Аккумулятор (от лат. accumulo собираю, накапливаю) работает совсем иначе чем конденсатор. Принцип его работы заключается уже не в поляризации диэлектрика, а в обратимых химических процессах, протекающих в электролите и на электродах (на катоде и на аноде).

Например в ходе зарядки литий-ионного аккумулятора, ионы лития, под действием приложенной к электродам внешней ЭДС от зарядного устройства, встраиваются в графитовую решетку анода (на медной пластине), а при разрядке — обратно в алюминиевый катод (например из оксида кобальта). Образуются связи. Электроемкость литиевого аккумулятора будет тем больше, чем больше ионов лития встраивается в электроды во время зарядки и покидает их во время разрядки.

В отличие от конденсатора здесь есть свои нюансы: если зарядка литиевого аккумулятора производится слишком быстро, то ионы просто не успевают встраиваться в электроды, при этом образуются цепочки металлического лития, что может способствовать короткому замыканию в аккумуляторе. А если слишком быстро разряжать аккумулятор, то катод быстро разрушится и аккумулятор придет в негодность. Аккумулятор требует строгого соблюдения полярности при зарядке, а также контроля величин зарядных и разрядных токов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Конденсатор и аккумулятор 2021

Что такое аккумулятор?

Аккумулятор представляет собой электронное устройство, состоящее из одной или нескольких ячеек, которая преобразует химическую энергию, упакованную в ее активные материалы, в электрическую энергию для обеспечения статического электрического заряда для мощности.

Электроны производятся посредством электрохимических реакций, которые связаны с переносом электронов по электронной цепи.

Проще говоря, аккумулятор является постоянным источником питания, который подает электричество в виде постоянного тока (DC). Обычно батарея содержит положительный (+ ve) и отрицательный (-ve) терминал.

Ячейка является основным блоком питания батареи, который состоит из трех основных бит. Плюс есть два электрода и химикат, называемый электролитом, который заполняет зазор между электродами.

Когда электроды подключены к цепи, электроны переходят от отрицательного к положительному терминалу, в конечном итоге создавая электрический заряд. Энергия хранится внутри батареи в виде химической энергии, которая преобразуется в электрическую энергию, выделяя электричество через химическую реакцию, которая в конечном итоге генерирует электрический ток.

Возьмите пример фонарика. Когда вы кладете щелочные батареи в фонарик и включаете выключатель, вы ничего не делаете, кроме как завершаете цепь. Химическая энергия, хранящаяся в батарее, преобразуется в электрическую энергию, которая затем выходит из батареи, заставляя фонарик загораться. Это связано с тем, что электроны пересекают контур.

Катод и анод обычно изготовлены из разных материалов. Положительный электрод содержит материал, который легко удаляет электроны, такие как литий.

Электроны попадают на катод только через цепь, которая является внешней по отношению к батарее. Электролит — самая важная часть в работе батареи — переносит ионы между химическими реакциями, которые происходят в электродах.

Эти химические реакции в совокупности называются реакциями окисления-восстановления.

Что такое конденсатор?

Конденсатор (также известный как конденсатор) также является электронным компонентом, который хранит электростатическую энергию в электрическом поле.

Они больше похожи на батарею, но они используются совершенно для разных целей. В то время как аккумулятор использует химические реакции для хранения электрической энергии и очень медленно выделяет энергию через электронную схему, конденсаторы способны быстро высвобождать энергию.

Конденсатор содержит по меньшей мере два электрических проводника, разделенных изолятором (диэлектриком). Когда электрическое поле развивается через изолятор, он останавливает поток, и электрический заряд начинает накапливаться на пластинах.

Вы можете найти все типы конденсаторов, начиная от небольших шариков конденсатора, обнаруженных в резонансных цепях, до конденсаторов коррекции мощности, используемых для крупномасштабных операций.

Конденсатор в основном состоит из двух или более металлических пластин, которые не соединены друг с другом, но электрически разделены непроводящим веществом, таким как керамика, фарфор, целлюлоза, слюда, тефлон и т. Д.

Диэлектрик обычно диктует, какой тип конденсатора он и для чего его можно использовать в идеале. Хотя некоторые конденсаторы идеально подходят для высокочастотных операций, в то время как некоторые из них лучше всего подходят для приложений с высоким напряжением.

Разница между конденсатором и аккумулятором

1. Определение конденсатора и батареи — В то время как аккумулятор сохраняет свою потенциальную энергию в виде химических реакций, прежде чем превращать ее в электрическую энергию, конденсаторы сохраняют потенциальную энергию в электрическом поле. В отличие от батареи, напряжение конденсатора является переменным и пропорционально количеству электрического заряда, хранящегося на пластинах.
2. Применение конденсатора и аккумулятора — Аккумулятор обычно может хранить большее количество электрического заряда, а конденсатор, с другой стороны, способен работать с высоковольтными приложениями и идеально подходит для высокочастотных применений.
3. Скорость заряда / разрядаконденсатора и аккумулятора — Скорость, с которой конденсатор может заряжаться и разряжаться, обычно быстрее, чем то, на что способен батарея, поскольку конденсатор хранит электрическую энергию непосредственно на пластинах. Процесс немного задерживается в случае батареи из-за химической реакции, связанной с преобразованием химической энергии в электрическую.
4. Хранилище энергииконденсатора и аккумулятора — Хотя оба электронных устройства используются для хранения электрической энергии, способ, которым они действуют, сильно меняется. Аккумулятор хранит электрическую энергию в виде химической энергии, а конденсатор хранит электрическую энергию в магнитном поле. Вот почему батареи хранят много заряда, но они заряжаются / разряжаются очень медленно.
5. полярность конденсатора и аккумулятора — Полярность электронной схемы должна быть обратной во время зарядки аккумулятора, в то время как она должна быть такой же, как предполагается, при использовании в случае конденсатора. Батарея поддерживает постоянный поток напряжения на клеммах и разряжается только при понижении напряжения.

Конденсатор против батареи: таблица сравнения

аккумулятор	Конденсатор
Аккумулятор сохраняет свою потенциальную энергию в виде химической энергии.	Конденсатор использует электростатическое поле для хранения электрической энергии.
Он имеет лучшую плотность энергии, что означает, что больше энергии на объем можно сохранить.	Он имеет сравнительно низкую плотность энергии, чем батарея.
Это в основном компонент постоянного тока.	Он идеально подходит для приложений переменного тока.
Скорость заряда / разряда относительно медленнее, чем конденсаторы.	Частота зарядки / разрядки обычно выше, чем батарея, поскольку она хранит энергию непосредственно на пластинах.
Зарядки не разделяются батареей.	Электроны предварительно хранятся в конденсаторах.
Аккумулятор работает дольше.	Конденсаторы разряжаются почти мгновенно.

Сводные данные о конденсаторе и аккумуляторе

Обе батареи и конденсаторы представляют собой электронные устройства, способные хранить электрический заряд, и они кажутся ужасно похожими, поскольку оба они выпускают электрическую энергию. Однако способ, которым они это делают, сильно варьируется. В то время как аккумулятор хранит потенциальную энергию в химической форме, конденсатор сохраняет свою потенциальную энергию в электростатическом поле. Проще говоря, батареи хранят и распределяют энергию в линейном виде — как постоянный электрический поток. Конденсаторы, с другой стороны, распределяют энергию в коротких очередях. Конденсатор хранит энергию непосредственно на пластинах, что делает зарядку / разрядку немного быстрее, чем батареи. Однако батареи способны восстанавливать свою накопленную энергию намного эффективнее и на длительный срок, чем конденсаторы.

Источник

Конденсатор и аккумулятор: схожесть и различия

Аккумуляторы и конденсаторы, при первичном рассмотрении выполняют сходную роль – и тот и другой вид накапливает и отдает электрическую энергию. Но, принцип и особенности действия у них различны. Главная задача аккумулятора сохранять заряд длительное время, а в случае конденсатора собрать определенный уровень и дать быстрый разряд с определенной силой тока. Чем отличаются эти детали по строению друг от друга лучше разбирать подробно, так как применение в электронных и электрических схемах различно.

Общий принцип действия

Основная задача батареи и конденсатора заключается в накоплении определенных объемов энергии. Но, дальнейшее направление этого запаса различно. В случае с аккумулятором – длительное сохранение заряда и дальнейшее питание электронных и электрических приборов, а для электроемкого элемента – кратковременное накопление. Они устроены по разному принципу, что заметно в их названиях.

Строение конденсатора

Конденсатор – латинское происхождение названия от слова condensatio, что означает накопление или конденсация энергии. Устройство этой электронной детали простое – 2 токопроводящие пластины, разделенные диэлектриком определенной плотности. В зависимости от габаритов обкладок и проводимости промежуточного материала изменяется емкость конденсатора. Принцип работы этого устройства следующий:

1. Подаваемый ток воздействует на пластины и создает между ними разницу потенциалов.
2. Наведенное магнитное поле принуждает к распределению электронов в диэлектрике в определенном порядке.
3. Ориентация диполей внутри устройства компенсирует воздействие ЭДС собственным потенциалом.
4. Накопленный заряд после отключения питания сохраняется на короткое время – зависит от использованных материалов и емкости.
5. При подключении конденсатора к нагрузке, происходит стремительный сброс заряда.

От величины обкладок в строении такого элемента и уровня проницаемости использованного диэлектрика зависит его емкость. Но, при большем накоплении энергии увеличивается и сила исходящего тока при разрядке.

Строение аккумулятора

Аккумулятор – наименование также происходит от латинского accumulo, и переводится, как накапливаю, собираю, аккумулирую. Внутри этого электронного устройства присутствует вещество-электролит, анод и катод. При внешнем электрическом воздействии происходит химический процесс, который выступает основой накопления заряда. Разобрать работу аккумулятора можно на примере литий-ионного устройства:

1. При подаче электричества на контакты батареи, между катодом (алюминий) и анодом (медь) возникает наведенный потенциал.
2. Ионы лития, под воздействием ЭДС, встраиваются в кристаллическую решетку анода.
3. Когда подключена нагрузка к контактам аккумулятора, происходит обратный процесс выделения ионов лития и встраивание в алюминиевую решетку.

Автомобильные батареи работают на сходном принципе, только в качестве катода и анода выступает свинцовая решетка. Для положительного заряда в ячейках присутствует спрессованный диоксид (PbO2), а для отрицательного контакта прессованный порошковый свинец. Наполнены такие батареи кислотным составом, который постепенно, за период пользования высыхает. Характерная особенность АКБ – необходимость контроля скорости заряда/разряда, соблюдение полярности контактов, а также силы тока.

Главные различия

Для конденсатора характерно кратковременное содержание накопленной энергии в готовом виде, которая может быть выброшена мгновенно при подключении нагрузки. В свою очередь, АКБ сохраняет запас тока на длительный срок в виде рассчитанной химической перестройки. Основные различия между электронными устройствами и особенностями их работы можно посмотреть в таблице:

Аккумулятор	Конденсатор
Заряд сохранен в форме химического процесса	Для накопления применен электрический потенциал диэлектрика
Высокая плотность сохраняемого запаса	Низкая плотность с малым запасом
Только постоянный ток	Можно применять с переменным током
Замедленное накопление заряда	Ускоренная зарядка и разрядка

Фактически – в аккумуляторной батарее заряда нет. При подключении нагрузки электричество вырабатывается за счет перехода ионов от анода к катоду.

Вне зависимости от схожести в функции, аккумулятор и конденсатор имеют значительные различия по собственному устройству и применению. Как основную разницу можно выделить то, что в батарее нет постоянного запаса энергии – ее выработка происходит только при подключении нагрузки. Для конденсатора невозможна длительная разрядка – весь потенциал сходит за короткий период.

Источник