Чем конденсатор отличается от аккумулятора

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.

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.

Конденсатор (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).

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 (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.

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.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Конденсатор и аккумулятор

Аккумулятор представляет собой электронное устройство, состоящее из одной или нескольких ячеек, которая преобразует химическую энергию, упакованную в ее активные материалы, в электрическую энергию для обеспечения статического электрического заряда для мощности.

Электроны производятся посредством электрохимических реакций, которые связаны с переносом электронов по электронной цепи.

Проще говоря, аккумулятор является постоянным источником питания, который подает электричество в виде постоянного тока (DC). Обычно батарея содержит положительный (+ ve) и отрицательный (-ve) терминал.

Ячейка является основным блоком питания батареи, который состоит из трех основных бит. Плюс есть два электрода и химикат, называемый электролитом, который заполняет зазор между электродами.

Когда электроды подключены к цепи, электроны переходят от отрицательного к положительному терминалу, в конечном итоге создавая электрический заряд. Энергия хранится внутри батареи в виде химической энергии, которая преобразуется в электрическую энергию, выделяя электричество через химическую реакцию, которая в конечном итоге генерирует электрический ток.

Возьмите пример фонарика. Когда вы кладете щелочные батареи в фонарик и включаете выключатель, вы ничего не делаете, кроме как завершаете цепь. Химическая энергия, хранящаяся в батарее, преобразуется в электрическую энергию, которая затем выходит из батареи, заставляя фонарик загораться. Это связано с тем, что электроны пересекают контур.

Катод и анод обычно изготовлены из разных материалов. Положительный электрод содержит материал, который легко удаляет электроны, такие как литий.

Электроны попадают на катод только через цепь, которая является внешней по отношению к батарее. Электролит — самая важная часть в работе батареи — переносит ионы между химическими реакциями, которые происходят в электродах.

Эти химические реакции в совокупности называются реакциями окисления-восстановления.

Что такое конденсатор?

Конденсатор (также известный как конденсатор) также является электронным компонентом, который хранит электростатическую энергию в электрическом поле.

Они больше похожи на батарею, но они используются совершенно для разных целей. В то время как аккумулятор использует химические реакции для хранения электрической энергии и очень медленно выделяет энергию через электронную схему, конденсаторы способны быстро высвобождать энергию.

Конденсатор содержит по меньшей мере два электрических проводника, разделенных изолятором (диэлектриком). Когда электрическое поле развивается через изолятор, он останавливает поток, и электрический заряд начинает накапливаться на пластинах.

Вы можете найти все типы конденсаторов, начиная от небольших шариков конденсатора, обнаруженных в резонансных цепях, до конденсаторов коррекции мощности, используемых для крупномасштабных операций.

Конденсатор в основном состоит из двух или более металлических пластин, которые не соединены друг с другом, но электрически разделены непроводящим веществом, таким как керамика, фарфор, целлюлоза, слюда, тефлон и т. Д.

Диэлектрик обычно диктует, какой тип конденсатора он и для чего его можно использовать в идеале. Хотя некоторые конденсаторы идеально подходят для высокочастотных операций, в то время как некоторые из них лучше всего подходят для приложений с высоким напряжением.

Разница между конденсатором и аккумулятором

1. Определение конденсатора и батареи — В то время как аккумулятор сохраняет свою потенциальную энергию в виде химических реакций, прежде чем превращать ее в электрическую энергию, конденсаторы сохраняют потенциальную энергию в электрическом поле. В отличие от батареи, напряжение конденсатора является переменным и пропорционально количеству электрического заряда, хранящегося на пластинах.
2. Применение конденсатора и аккумулятора — Аккумулятор обычно может хранить большее количество электрического заряда, а конденсатор, с другой стороны, способен работать с высоковольтными приложениями и идеально подходит для высокочастотных применений.
3. Скорость заряда / разряда конденсатора и аккумулятора — Скорость, с которой конденсатор может заряжаться и разряжаться, обычно быстрее, чем то, на что способен батарея, поскольку конденсатор хранит электрическую энергию непосредственно на пластинах. Процесс немного задерживается в случае батареи из-за химической реакции, связанной с преобразованием химической энергии в электрическую.
4. Хранилище энергии конденсатора и аккумулятора — Хотя оба электронных устройства используются для хранения электрической энергии, способ, которым они действуют, сильно меняется. Аккумулятор хранит электрическую энергию в виде химической энергии, а конденсатор хранит электрическую энергию в магнитном поле. Вот почему батареи хранят много заряда, но они заряжаются / разряжаются очень медленно.
5. полярность конденсатора и аккумулятора — Полярность электронной схемы должна быть обратной во время зарядки аккумулятора, в то время как она должна быть такой же, как предполагается, при использовании в случае конденсатора. Батарея поддерживает постоянный поток напряжения на клеммах и разряжается только при понижении напряжения.

Конденсатор против батареи: таблица сравнения

аккумулятор	Конденсатор
Аккумулятор сохраняет свою потенциальную энергию в виде химической энергии.	Конденсатор использует электростатическое поле для хранения электрической энергии.
Он имеет лучшую плотность энергии, что означает, что больше энергии на объем можно сохранить.	Он имеет сравнительно низкую плотность энергии, чем батарея.
Это в основном компонент постоянного тока.	Он идеально подходит для приложений переменного тока.
Скорость заряда / разряда относительно медленнее, чем конденсаторы.	Частота зарядки / разрядки обычно выше, чем батарея, поскольку она хранит энергию непосредственно на пластинах.
Зарядки не разделяются батареей.	Электроны предварительно хранятся в конденсаторах.
Аккумулятор работает дольше.	Конденсаторы разряжаются почти мгновенно.

Сводные данные о конденсаторе и аккумуляторе

Обе батареи и конденсаторы представляют собой электронные устройства, способные хранить электрический заряд, и они кажутся ужасно похожими, поскольку оба они выпускают электрическую энергию. Однако способ, которым они это делают, сильно варьируется. В то время как аккумулятор хранит потенциальную энергию в химической форме, конденсатор сохраняет свою потенциальную энергию в электростатическом поле. Проще говоря, батареи хранят и распределяют энергию в линейном виде — как постоянный электрический поток. Конденсаторы, с другой стороны, распределяют энергию в коротких очередях. Конденсатор хранит энергию непосредственно на пластинах, что делает зарядку / разрядку немного быстрее, чем батареи. Однако батареи способны восстанавливать свою накопленную энергию намного эффективнее и на длительный срок, чем конденсаторы.

Li-on / Li-pol аккумулятор или конденсатор, что лучше?

Видеорегистратор питается от сети автомобиля. Тогда зачем ему дополнительные внутренние источники питания? Да и вообще зачем регистратору работать автономно?

[su_note note_color=”#2917BC” text_color=”#ffffff” radius=”7″]Плюсы и минусы аккумуляторов Li-on и Li-pol[/su_note]

Во-первых, это позволяет регистратору корректно завершить работу после прекращения подачи питания из вне. Например, при сильном ДТП в результате которого может отключиться бортовая сеть. Благодаря возможности какое-то время работать автономно видеорегистратор при прекращении питания не просто отключается, а именно завершает работу. При этом корректно сохраняется последний записанный файл. А ведь в нём может быть зафиксирован не только момент ДТП, но и его причины.

Во-вторых, может возникнуть необходимость показать видео вне салона автомобиля, например, сотруднику ДПС. Питать регистратор в случае его автономной работы могут два элемента: либо аккумуляторная батарея, либо конденсатор. И разница между ними в том, что батарея питает устройство дольше. Намного дольше. Ёмкость аккумуляторных батарей, которые используются в регистраторах, варьируются от 150 до 600 мАч. На практике ёмкости в 150 мАч хватает примерно до 5 минут автономной работы. 600 мАч и выше позволяют устройству работать самостоятельно около часа. Конечно же это всего лишь приблизительные оценки. Все зависит от энергопотребления конкретного регистратора. Но по опыту, стоит сказать, что автономная работа свыше 10 минут от видеорегистратора требуется крайне редко.

За 5 минут можно вполне успеть решить спорную ситуацию на дороге. А пользоваться регистратором как отдельной камерой вряд ли кто-то станет, ведь в современном мире для этого есть мобильные телефоны. Поэтому рекордные показатели ёмкости аккумулятора не стоит рассматривать в числе основных требований к новому видеорегистратору. В том числе, если вы думаете использовать его в качестве охранной системы. Внутреннее питание регистратора не предназначено для такой долгой работы, поэтому если вы хотите чтобы устройство наблюдало за темным двором всю ночь, вам нужно будет позаботиться о прямом питании от бортовой сети. Но это уже совсем другая тема.

И так, аккумуляторная батарея позволяет видеорегистратору определенное время работать автономно. Это плюс. Но есть и один существенный минус. Аккумуляторы подвержены перегреву во время работы и на солнце и их нельзя хранить при минусовых температурах. Из-за перегрева батарея может протечь или даже взорваться, а и-за переохлаждения просто выйти из строя. Случается это не часто, но если случается, то приводит к порче видеорегистратора и представляет потенциальную опасность для человека.

[su_note note_color=”#2917BC” text_color=”#ffffff” radius=”7″]Плюсы и минусы аккумуляторов Ионисторов – конденсаторов [/su_note]

Зато конденсаторы, которые все чаще используются в видеорегистраторах для скрытой установки, не вздуваются, и не взрываются от перегрева. Да и срок их службы выше. К сожалению, пока конденсаторы не дают возможности устройству работать автономно, а лишь позволяют им корректно завершить работу в течение нескольких секунд после завершения питания. Однако это не значит, что решить спорную ситуацию на дороге и показать видео инспектору не получится. Во многих моделях с конденсаторами есть Wi-Fi. Если бортовая сеть автомобиля работает, можно просто передать нужный файл с регистратора на мобильный телефон прямо в салоне, и уже потом показать его инспектору. Конденсаторы менее восприимчивы не только к высоким, но и к низким температурам, в отличие от аккумуляторов. Об этом производители не редко сообщают сразу на упаковке модели с конденсатором, называя это, например, защитой от сложных температурных условий. На практике это значит, что регистратор с конденсатором можно оставлять в салоне автомобиля на ночь зимой. Но нужно помнить, что в состоянии покоя они полностью разряжаются в течение нескольких дней. В бюджетных моделях регистраторов это иногда приводит к сбою настроек даты и времени. Хотя практика показывает, что в моделях среднего и высокого ценового сегмента такие случаи не встречаются. Также следует добавить, что на сегодняшний день конденсаторы ощутимо дороже аккумуляторов.

[su_note note_color=”#2917BC” text_color=”#ffffff” radius=”7″]Вывод[/su_note]

Подводим итоги. И батарея, и конденсатор обладают своими достоинствами. В целом конденсаторы надежнее и безопаснее, однако на сегодняшний день устройства с ними дороже. Аккумуляторы дешевле конденсаторов и предпочтительнее в тех случаях, когда автономная работа все же необходима. Учитывайте эти особенности, при выборе регистратора.

Почему используют аккумуляторы, а не конденсаторы для питания устройств?

И конденсаторы, и аккумуляторы способны накапливать энергию, а потом её отдавать. Более того, конденсаторы в этом аспекте обладают рядом существенных преимуществ. Но у них есть огромный недостаток — низкая плотность энергии. Грубо говоря, если сравнить конденсатор и аккумулятор одинаковых масс, окажется, что аккумулятор запасает энергию в десятки-сотни раз большую, чем конденсатор. Существенным продвижением послужило изобретение в последние лет 20 суперконденсаторов (ионисторов), которые по плотности энергии приближаются к свинцовым аккумуляторам. Хотя у ионисторов — тоже некоторые недостатки. Ждём прорыва.

Если исключить из рассмотрения электролитические конденсаторы (тем более я не знаю, как именно они устроены), то конденсаторы и аккумуляторы — принципиально разные устройства. Все вещества состоят из атомов, которые, в свою очередь, из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов. В нормальном состоянии атомы (молекулы, кристаллы) электронейтральны, т.е. электроны соседствуют с ядрами. В некоторых ситуациях удаётся, затратив какую-то энергию (или как неправильно говорят, с помощью электродвижущей силы ЭДС), отделить электроны от ядер. Конденсатор, это грубо говоря две пластинки. При помощи некой ЭДС удается часть электронов "перекачать" с одной пластины на другую, т.е зарядить конденсатор. Но электроны стремятся вернуться и "при первой возможности" возвращаются обратно, причём "удержать" их очень трудно.

Аккумулятор это совсем другое устройство. Это грубо говоря химический реактор, в котором осуществляется химическая реакция, причём реакция, в зависимости от условий, может протекать как в одну, так и в обратную сторону. Например, в свинцовых аккумуляторах (автомобильных) протекает такая реакция: PbO2 + Pb + 2 H2SO4 <——> 2 PbSO4 + 2 H2O.

При зарядке аккумулятора реакция протекает справа налево, а при разрядке — слева направо. Но поскольку и слева и справа — электронейтральные вещества, то никакие заряды удерживать не надо, поэтому поддерживать аккумулятор в "заряженном" состоянии намного проще и легче, чем "заряженный конденсатор".