Допустим, вы заряжаете конденсатор 10-вольтовой батареей. Конденсатор будет иметь разность потенциалов (pd) 10 В, когда он полностью заряжен. Если вы затем подключите лампочку к конденсатору, pd на лампочке также будет 10 В, пока оно не уменьшится экспоненциально до 0 по мере разрядки конденсатора.
Чем это отличается от последовательного соединения переменного резистора с 10-вольтовой батареей и идентичной лампочкой, а затем увеличения сопротивления резистора так, чтобы pd на лампочке уменьшался с той же скоростью, что и с конденсатором?
Я читал, что конденсатор дает большую выходную мощность, но как это может быть правдой? Использование конденсатора, а не батареи, не приведет к увеличению pd на лампе, а также не приведет к увеличению тока через лампу (ток с конденсатором изначально будет таким же, как если бы лампа была подключен к батарее, но он будет экспоненциально затухать вместе с pd).
Следовательно, как разрядка конденсатора приводит к большей энергии и выходной мощности, чем при использовании батареи?
Вы рассматриваете идеальные батареи, которые могли бы сохранять свой потенциал при любой нагрузке (токе), но настоящие батареи всегда имеют некоторое внутреннее сопротивление , которое вызывает падение напряжения под нагрузкой .
Поскольку внутреннее сопротивление конденсатора намного ниже, он может обеспечивать значительно более высокие токи.
Причина этой разницы в том, что в батарее существует задержка, связанная с химической реакцией по преобразованию химической энергии в электрическую, [в то время как] конденсатор хранит электрическую энергию непосредственно на пластинах, поэтому скорость разряда конденсаторов напрямую связана с возможности проводимости обкладок конденсаторов [ Новости науки для студентов ].
Не путайте энергию и мощность. Конденсатор почти наверняка имеет гораздо меньшую энергоемкость. Что он, вероятно, может сделать, так это очень быстро доставить свое небольшое количество энергии, поэтому на короткое время его мощность выше. Это было бы похоже на гонку между спринтером и марафонцем. Спринтер будет намного быстрее стартовать, но гораздо быстрее устанет. Марафонец будет продолжать бежать намного дольше.