المكثفات والبطاريات - ما الفرق

يبدو أن البطاريات والمكثفات تفعل الشيء نفسه بشكل أساسي - كلاهما يخزن الطاقة الكهربائية ثم ينقلها إلى الحمولة. يبدو الأمر كذلك تمامًا ، في بعض الحالات يتصرف المكثف عادةً مثل بطارية ذات سعة صغيرة ، على سبيل المثال في دوائر الإخراج لمختلف المحولات.

لكن كم مرة يمكننا أن نقول أن البطارية تتصرف مثل المكثف؟ مُطْلَقاً. تتمثل المهمة الرئيسية للبطارية في معظم التطبيقات في تجميع الطاقة الكهربائية وتخزينها في صورة كيميائية لفترة طويلة ، للاحتفاظ بها ، بحيث يمكنها بعد ذلك بسرعة أو ببطء ، على الفور أو عدة مرات ، تحميلها. تتمثل المهمة الرئيسية للمكثف في بعض الظروف المماثلة في تخزين الطاقة الكهربائية لفترة قصيرة ونقلها إلى حمل بالتيار المطلوب.

وهذا يعني أنه بالنسبة لتطبيقات المكثفات النموذجية ، ليست هناك حاجة عادةً للاحتفاظ بالطاقة طالما تتطلب البطاريات في كثير من الأحيان. يكمن جوهر الاختلافات بين البطارية والمكثف في جهاز كليهما ، وكذلك في مبادئ تشغيلهما.على الرغم من أنه من الخارج إلى مراقب غير مألوف ، فقد يبدو أنه يجب ترتيبها بنفس الطريقة.

مكثف (من اللاتينية condensatio - "التراكم") في أبسط أشكالها - زوج من الألواح الموصلة بمساحة كبيرة ، مفصولة بعازل.

يستطيع العازل الموجود بين الألواح تجميع الطاقة الكهربائية في شكل مجال كهربائي: إذا تم إنشاء EMF على الألواح باستخدام مصدر خارجي التباينات المحتملة، ثم يتم استقطاب العازل الكهربائي بين الألواح لأن الشحنات الموجودة على الألواح مع مجالها الكهربائي ستعمل على الشحنات المقيدة داخل العازل الكهربائي ويتم توجيه ثنائيات الأقطاب الكهربائية هذه (أزواج الشحنات المرتبطة داخل العازل) لمحاولة التعويض بإجماليها المجال الكهربائي ، مجال الشحنات الموجودة على الألواح بسبب مصدر خارجي من المجالات الكهرومغناطيسية.

إذا تم الآن إيقاف تشغيل المصدر الخارجي لـ EMF من اللوحات ، فسيظل استقطاب العازل - سيظل المكثف مشحونًا لبعض الوقت (اعتمادًا على جودة وخصائص العازل).

يمكن أن يتسبب المجال الكهربائي للعزل الكهربائي المستقطب (المشحون) في تحريك الإلكترونات في الموصل إذا أغلقت الصفائح. بهذه الطريقة ، يمكن للمكثف نقل الطاقة المخزنة في العازل إلى الحمل بسرعة.

سعة المكثف هي مساحة الألواح الأكبر وكلما زاد ثابت العزل الكهربائي. ترتبط نفس المعلمات بالتيار الأقصى الذي يمكن أن يستقبله المكثف أو يعطيه أثناء الشحن أو التفريغ.

بطارية (من مجموعة acumulo lat. ، تتراكم) تعمل بطريقة مختلفة تمامًا عن المكثف.لم يعد مبدأ عملها في استقطاب العازل الكهربائي ، ولكن في العمليات الكيميائية القابلة للانعكاس التي تحدث في المنحل بالكهرباء وفي الأقطاب الكهربائية (الكاثود والأنود).

على سبيل المثال ، أثناء شحن بطارية ليثيوم أيون ، يتم تضمين أيونات الليثيوم تحت تأثير EMF خارجي من الشاحن المطبق على الأقطاب في شبكة الجرافيت للأنود (على لوحة نحاسية) ، وعند تفريغها ، تعود إلى كاثود الألومنيوم (على سبيل المثال من أكسيد الكوبالت). ستزداد السعة الكهربائية لبطارية الليثيوم كلما زاد عدد أيونات الليثيوم المدمجة في الأقطاب الكهربائية أثناء الشحن وتركها أثناء التفريغ.

على عكس المكثف ، توجد بعض الفروق الدقيقة هنا: إذا كانت بطارية الليثيوم مشحونة بسرعة كبيرة ، فلن يكون لدى الأيونات وقت لتضمينها في الأقطاب الكهربائية ، وتتشكل دوائر من الليثيوم المعدني ، والتي يمكن أن تساهم في حدوث ماس كهربائي في البطارية ، وإذا استنفدت البطارية بسرعة كبيرة ، سينهار الكاثود بسرعة وتصبح البطارية غير صالحة للاستعمال. تتطلب البطارية التقيد الصارم بالقطبية أثناء الشحن ، فضلاً عن التحكم في قيم تيارات الشحن والتفريغ.