Что, если поместить конденсатор между пластинами другого конденсатора?

Я не думаю, что такой конденсатор сильно отличается от этого:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Это совсем не похоже на трансформер. В идеальном трансформаторе$V_{1} = n\cdot V_{R1}$, независимо от частоты. Здесь это не так, как видно из простого анализа переменного тока. На высоких частотах C2 закорачивает R1, так что$f\to\infty$,$V_{R1}\to 0V$.

Предположим в целях теоретического обсуждения, что ваш внешний конденсатор состоит из двух параллельных пластин, соединенных через источник напряжения, а внутренний конденсатор состоит из двух параллельных пластин, соединенных через резистор (это то, что показано на вашей схеме, но сказано вслух).

Анализ постоянного тока:

Сначала нам нужно понять, что происходит в условиях постоянного тока.

Представьте, что внешний конденсатор заряжен до некоторого напряжения, а внутренний конденсатор имеет нулевое напряжение на нагрузочном резисторе, когда он вставлен между пластинами внешнего. Теперь мы хотим знать, что происходит с внутренним конденсатором, когда система переходит в устойчивое состояние?

Понятно, что ток через нагрузочный резистор должен быть равен нулю (иначе не будет сохранения заряда). Это означает, что между обкладками внутреннего конденсатора нет разности потенциалов. Это, в свою очередь, означает, что внутри внутреннего конденсатора нет электрического поля. Означает ли это, что на его пластинах нет заряда? Ответ НЕТ - через сопротивление нагрузки происходит перенос заряда, а переносимый заряд накапливается на обкладках и нейтрализует внешнее электрическое поле.

Из этого анализа постоянного тока мы видим, что существует перенос заряда между пластинами внутреннего конденсатора и индуцированный ток через нагрузочный резистор.

Анализ переменного тока:

Из приведенного выше обсуждения мы знаем, что индуцированный ток возникает, когда индуцированный заряд внутреннего конденсатора не нейтрализует внешнее электрическое поле. Это означает, что если внешнее поле будет колебаться, то будет колебаться и заряд внутреннего конденсатора. Это приводит к возникновению колебательного тока через нагрузочный резистор.

Понятно, что величина индуцированного тока будет пропорциональна величине осциллирующего электрического поля.

Ясно также, что она будет пропорциональна внутренней площади конденсатора (без учета интерференции электрического поля), зазору между пластинами и диэлектрической проницаемости между пластинами. Эти три эквивалентны утверждению, что индуцированный ток будет пропорционален емкости внутреннего конденсатора. Примечание: это верно, пока внутренний конденсатор физически меньше внешнего.

Обратите внимание, что из-за сопротивления нагрузки перенос заряда не происходит мгновенно, а следует обычной характеристике конденсатора, имеющей постоянную времени RC. Это означает, что для этой системы характерно низкочастотное поведение.

Заключение:

Вы правы - эту установку можно использовать для передачи энергии.

Почему не используется? Ну тут я могу только предположить. Мои предположения:

• Предполагая, что диэлектрики одинаковы для внешнего и внутреннего конденсаторов, эту установку можно использовать только для снижения напряжения.
• Внутреннее низкочастотное поведение может быть нежелательным.
• Контроль площади конденсаторов более сложен, чем контроль количества витков в катушках индуктивности.
• Очень легко обеспечить, чтобы почти 100% магнитного поля первичной обмотки проходило через вторичные обмотки. С конденсаторами и электрическим полем сложнее.
• Чтобы повысить эффективность и уменьшить физический размер, конденсаторы должны быть тонкими (небольшой зазор между пластинами), но это приводит к более низкому напряжению пробоя.

И я уверен, что причин больше. Также я полностью уверен, что существуют специализированные приложения, в которых используется эта техника.