Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
 
 


 

Статьи для электриков / Электричество для чайников

 

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.

Конденсаторы и аккумуляторы - в чем отличие?

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.

КонденсаторКонденсатор (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).

Различные виды конденсаторов

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

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.

Различные виды аккумуляторов

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.