В чем разница между батареей и заряженным конденсатором?

В чем разница между батареей и заряженным конденсатором?

Я вижу много общего между конденсатором и батареей. В обоих случаях эти заряды разделены, и когда они не подключены к цепи, оба могут иметь одинаковую разность потенциалов V.

Разница лишь в том, что батарея работает дольше, а конденсатор разряжается почти мгновенно. Почему эта разница? Какова точная причина разницы во времени разряда?

Ответы (5)

Батарея генерирует напряжение в результате химической реакции. Существует класс химических реакций, называемых окислительно-восстановительными реакциями , которые включают перенос электронов, и вы можете использовать эту реакцию для перемещения электронов по внешней цепи. Это основа аккумулятора. Батарея будет продолжать обеспечивать питание до тех пор, пока не будут израсходованы все реагенты и реакция не прекратится. Батарея создает разность потенциалов, которая связана с изменением свободной энергии реакции, происходящей в батарее. Обратите внимание, что в аккумуляторе нет разделения заряда, пока вы не подключите его к чему-либо и не потечет ток.

Конденсатор совсем другой. Он имеет потенциал только потому, что на нем был сохранен заряд, и когда вы подключаете конденсатор к внешней цепи, ток течет только до тех пор, пока весь заряд не разрядится. В отличие от батареи, напряжение на конденсаторе является переменным и пропорционально количеству накопленного на нем заряда.

Небольшое замечание о конденсаторах, сохраняющих заряд ... они не используются в электрических цепях. Вместо этого заряд «перемещается» с одной пластины на другую через внешнюю цепь. Энергия запасается в электрическом поле между пластинами. «Зарядить» конденсатор — значит не хранить на нем заряд, а запасать энергию — путем разделения заряда .
Кроме того, небольшое замечание о разделении заряда в аккумуляторе. Существует начальная величина разделения заряда, которая устанавливает напряжение разомкнутой цепи на аккумуляторе. Это немного, но это должно случиться, чтобы развить это напряжение.
Согласованный. Я на самом деле понятия не имею, что такое емкость батареи, но она маленькая.
@JohnRennie - Почему «в батарее нет разделения заряда, пока вы не подключите ее к чему-либо», если существует разность потенциалов (равная ЭДС) между клеммами батареи при отключении? То есть, В а б знак равно Е − 0 ⋅ р .
@JohnRennie Я хочу отметить, что заряд течет от конденсатора до тех пор, пока он не становится энергетически невыгодным из-за этого, что не всегда происходит при полной разрядке. Представьте квадратную цепь с конденсатором слева, выключателем вверху, резистором справа и конденсатором внизу. Если переключатель разомкнут, а конденсатор слева подключен параллельно батарее, то он будет заряжаться, а конденсатор внизу — нет. равные (отличные от нуля) напряжения.
Извините, что снова открываю вопрос, поэтому в конце есть небольшое разделение заряда в батарее, так чем батарея отличается от конденсатора? Можем ли мы сказать, что это происходит из-за химической реакции разделения зарядов?
@Tonylb1: вам нужно задать это как новый вопрос

Почему эта разница? Какова точная причина разницы во времени разряда?

Разница обусловлена ​​разницей в количестве накопленной энергии .

Рассмотрим, например, типичный щелочной элемент. Из этой диаграммы видно, что новая щелочная батарея AAA с длительным сроком службы хранит около 5 кДж энергии.

Теперь рассмотрим большой электролитический конденсатор емкостью, скажем, 1000 мкОм. мю Ф . Заряжен до того же номинального напряжения элемента, 1,5 В , накопленная энергия составляет чуть более 1 мДж. Это на 6 порядков меньше.

Иными словами, для хранения того же количества энергии в 1,5 В так как для батарейки ААА потребуется конденсатор емкостью около 4400 Ф (!!!). Это огромная емкость.

Что, если мы зарядим батарею, чтобы она содержала то же количество энергии, что и обычный конденсатор? Думаю даже в этом случае у них обоих разная скорость разряда. Ваш ответ хорошо объясняет обычный случай. Не могли бы вы пролить свет на этот ненормальный случай, когда исходная сохраненная энергия одинакова? Спасибо.

Между пластинами батареи существует механизм (обычно какая-то химическая реакция), который поддерживает разделение зарядов между пластинами. Между пластинами конденсатора такого механизма нет, поэтому разделение зарядов не может поддерживаться, поскольку заряд стекает с пластин.

Некоторые дополнительные замечания:

Рассматриваемые как черные ящики, оба являются просто источниками напряжения. Аккумулятор предназначен для обеспечения, насколько это возможно, постоянного напряжения, тогда как конденсатор не имеет таких «дозирующих возможностей».

С прикладной точки зрения батареи хранят много заряда, но медленно заряжаются/разряжаются. Конденсаторы — полная противоположность: мало памяти, быстрое использование. Именно поэтому во вспышке камеры используется батарея для зарядки конденсатора.

Также проводится много исследований в области суперконденсаторов, которые пытаются получить лучшее из обоих миров.

В аккумуляторе заряды не разделены. Это химическая реакция окисления/восстановления, которая производит электроны: то есть ток. В конденсаторах электроны предварительно запасаются перед использованием во время заряда конденсатора.

В чем разница между батареей и заряженным конденсатором?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v