Схематично "капсула"

Както електроните се натрупват?

Да, топлинна съхранение, ако не ме заведе в джунглата, а след това със сигурност изпраща по грешен начин. Почти дори не се скитаха на посещение в "демон на Максуел", и да избяга от него, казват те, е много по-трудно, отколкото да го посрещне. Но това е всичко. Тържествено обещах вече не се разсейват от ярките биберони, аз взех изследването на други устройства в моя списък. Сега началото на устройствата съхранява електрическа енергия. И в началото на списъка ми е бил регистриран кондензатор.

Вече споменах, че електрическата машина преобразува механичната енергия в електрически заряд, и тя се натрупва в кондензатор - буркана Лейдън. Това е една от най-ранните видове кондензатори, получил името си от холандския град Лайден, където в средата на ХVIII век е създаден.

Лайден буркан може да се види във всеки физически офис училище. Тя представлява един обикновен тънкостенни стъклен цилиндър, поставен вътре и извън фолио. На вътрешната обвивка е свързан с метален прът завършва топка. Ако зареждате Лайден буркан, ние се свърже крушката към отрицателния полюс на електрическа машина, вътрешната обвивка се добавя определено количество свободни електрони; след това с външна обвивка, който е свързан към положителния полюс на устройството или на "земята", съответстваща на броя на електроните се отстранява. Така на кондензатор плочи ще бъде равна по размер, но противоположни заряди, - устройството се изисква.

Разтоварване на Лайден буркан е възможно само със специален уред за разтоварване, изолиран от дръжката, за които той е задържан. Опитите да се обезвреди буркан ръцете на Лейдън често завършваха с смъртта на експериментаторите. Въпреки това, той беше много отдавна, когато хората все още не знаят за опасностите от подобно преживяване.

Но ако Лайден буркан е толкова опасно, а след това се крие много енергия! Това ли е "капсула" Аз търся?

От буркана Лайден не е под ръка, взех първия достъпен кондензатор, на тези, които са останали след ремонта на телевизора и сложи своите заключения в щепсела. Прокара искра. Взех уреда от контакта, но след това изведнъж си спомни думите на някого: ". Кондензатор на климатичната инсталация, без заплащане" Разочарован, Докоснах с пръсти към изводите на кондензатор, за да се провери валидността на тези думи, и ... От искрите, които паднаха от очите ми, разбрах, че ми кондензатор не е по-лошо от буркана Лейдън. Започнах да си спомня кой го излъга за мен, но не можех да си спомня. Реших все пак да не се изкуши съдбата и вече за първи път прочетох нещо за кондензатор, а след това се занимават с експерименти.

По-рано през XVII-XVIII век, ток представял като един вид безтегловност "електрическа течност", която може да "се присъедини към" в ръководството. Следователно, от размера на таксата - размерът на тази "електрическа течност" - започна да се определи капацитета на кондензатор като някои колбите. Учените отдавна забелязали, че колкото по-голяма площ на плочите и по-малка е разликата между тях, толкова по-голям капацитет. Въпреки това, което прави разликата е твърде малка да не - с високо електрическо напрежение в кондензатор, може да дойде "разбивка" искрова междина. В най-добрия случай, кондензатор губи заряд, а в най-лошия - ще се срине, и че това е възможно, с експлозията. въздушен слой Cm, например, разгражда при напрежение от 30 000 V. Намаляването на напрежението неблагоприятно. Защото в крайна сметка ние се интересуваме не само кондензатор, и консумацията на енергия е равна на произведението на напрежението на зареждане. Следователно, намаляването на разликата между електродите - това не е начина, по който да се увеличи потреблението на енергия. Едно решение - увеличаване на площта на електроди.

И още една много интересна особеност на кондензатора отворена за учени. Ако е поставен между плочите на различни непроводяща материали - диелектрици, капацитет може да варира значително. Тази способност за промяна на капацитет на кондензатор диелектрици, наречени проницаемост. Установено е, че по-голяма от стойността на диелектрична константа, по-равни други условия кондензатор.

Диелектрична константа е единство във вакуум. В непосредствена близост до стойността на проницаемост на въздуха, така че въздушните кондензатори имат много нисък капацитет. Ако отидем към по-голяма диелектрична константа, стойността му за восък - 2, за стъкло и порцелан - до 7, и вода - 81. Това означава, че вода кондензатор има 81 пъти по-голям капацитет от въздуха.

Въпреки това, при изчисляване на енергийната плътност на конвенционалните кондензатори, електролитна например, са широко разпространени в радиотехниката, стана ясно, че тя е много ниска, не по-висока от тази на конвенционалните стоманени пружини. Дори гигант плътността на кондензатор на енергия е по-висока, въпреки че общото количество енергия може да бъде доста голям.

На единица капацитет кондензатори прие фарад (F). Това е една много голяма единица, като тази способност може да бъде, например, една топка, чийто диаметър е 18 милиона километра, което е 1500 пъти по-голяма от нашата Земя! Разбира се, по-голямата част на съществуващия капацитет на кондензатор е много по-малка, така че се измерва в милионни части от farads - microfarads (ЛТУ), или в единици, дори милиони пъти по-малки - picofarads (PF).

Геометрично представяне на единица електрическа мощност - farads

Ако тежите най-обикновени електролитни кондензатори 10 ЛТУ с 300 V напрежение, масата й ще бъде няколко десетки грама. И енергията в кондензатора е по-малко от 0.5 J. Следователно, плътността на енергията достига около 10 J / кг. Добри кондензатори могат да спестят енергия 10 пъти повече, но това е много малко.

За да се увеличи драстично капацитета на кондензатор, че е необходимо да се прибягва до всякакви трикове. И трябва да кажа, през последните години, учените са успели тук. В Япония, например, от началото на производството кондензатор Carbon!

електролитни кондензатори

Известно е, че активен въглен се получава чрез кипене въглен във вода, той има голяма повърхност за единица обем. Такава форма на повърхността на порите от която соли се промиват с вода. С този активен въглен е напълно абсорбира миризми, отрови, различни газове. Те са пълни с маски, се предприемат в случай на отравяне, се използват в много други случаи. Тя активен въглен повърхност и се интересуват от японски учени. Въглен, импрегниран с разтвор на соли на алкални метали - натрий, калий, литий, в органичен разтворител, и там е чудо - 1 cm контейнер като кондензатор увеличава до десет или повече farads! С други думи, преди контейнерът се поставя в куха сфера, чийто диаметър е с 15 хиляди. Пъти по-голяма от диаметъра на Земята е по-голямо от разстоянието от Земята до Слънцето! Но от гледна точка на енергия е от голяма полза - кондензатор на активен въглен може да издържи само на много ниско напрежение. Плътността на енергията на кондензатора е около 1 кДж / кг, което е много по-висока от тази на конвенционалните кондензатори, но все още е много ниско.

Унгарски учени са отишли ​​в другата посока. Те са създали специална пластмаса, която притежава изключително висока проницаемост и разбивка напрежение. В допълнение, те установили, че най-високата диелектрична константа на природата - 130 хиляди единици.! - на дезоксирибонуклеинова киселина, същата ДНК, която носи генетична информация. Ако обикновен кондензатор 10 UF запълни ДНК като електролит, напрежението на 300 V в своята енергийна плътност е 20 кДж / кг, която надвишава скоростта на гумени батерии.

Тогава ми хрумна: какво, ако съчетаете откриването на японски и унгарски учени, който е импрегниран с активен въглен на дезоксирибонуклеинова киселина. Специфичната енергия на кондензатор, изглежда да расте отново през 100. След това масата "енергия капсула", необходима за преминаването на автомобила на 100 km, ще бъде не повече от 1-2 кг!

Да, това е съблазнително, разбира се, се направи нещо, но къде да получите толкова много на ДНК? Как да се насладите на ДНК активен въглен? Колко струва такъв кондензатор, ако тя все още ще бъде в състояние да получи? Каква ще бъде силата на експлозията, дали ще има случайна извадка?

Открих, че е трудно да се отговори на тези въпроси, с изключение на последната. Факт е, че един ден и аз почти се превърна в пелтек от оглушителна експлозия на телевизия кондензатор, чиято енергия е в десетките хиляди пъти по-малък от ...

И още едно нещо ме смущава. "Учени презастрахователите знаят почти всичко за кондензатори за определяне на теоретичната граница на плътността на енергията си, което се оказа хиляда пъти по-ниска от изчислената мен. Някои от нас са много погрешно в техните изчисления, и аз мисля, че може да се досетите кой ... Поне в близко бъдеще с помощта на така наречените "ултракондензатори" в Съединените щати планират да съхранява енергия в размер на около 30 килоджаул / кг.

кондензатора гигант

Междувременно модерни, така наречените "молекулярни" кондензатори, въпреки малкия енергийна плътност десетократно по-ниско плътността на модерни електрически акумулатори, прилагани успешно да тече двигатели с вътрешно горене и дори да се движи превозното средство на кратко разстояние. Например, за някои видове инвалидни колички.