Kondensatory i baterie - jaka jest różnica

Wygląda na to, że baterie i kondensatory robią zasadniczo to samo — oba przechowują energię elektryczną, aby następnie przekazać ją do obciążenia. Wygląda na to, że w niektórych przypadkach kondensator zwykle zachowuje się jak np. bateria o małej pojemności w obwodach wyjściowych różnych przetworników.

Ale jak często można powiedzieć, że bateria zachowuje się jak kondensator? Zupełnie nie. Głównym zadaniem baterii w większości zastosowań jest gromadzenie i magazynowanie energii elektrycznej w postaci chemicznej przez długi czas, utrzymywanie jej tak, aby mogła ona następnie szybko lub powoli, natychmiast lub kilkakrotnie, oddać ją do obciążenia. Głównym zadaniem kondensatora w pewnych podobnych warunkach jest magazynowanie energii elektrycznej przez krótki czas i przesyłanie jej do obciążenia o wymaganym prądzie.

Oznacza to, że w przypadku typowych zastosowań kondensatorów zwykle nie ma potrzeby utrzymywania energii tak długo, jak często wymagają tego baterie. Istota różnic między baterią a kondensatorem tkwi w urządzeniu obu, a także w zasadach ich działania.Chociaż z zewnątrz dla nieobeznanego obserwatora może się wydawać, że powinny być ułożone w ten sam sposób.

Skraplacz (z łac. condensatio — „akumulacja”) w najprostszej postaci — para płytek przewodzących o znacznej powierzchni, oddzielonych dielektrykiem.

Dielektryk znajdujący się pomiędzy płytami jest w stanie akumulować energię elektryczną w postaci pola elektrycznego: jeśli na płytach powstaje EMF za pomocą zewnętrznego źródła różnica potencjałów, to dielektryk między płytami jest spolaryzowany, ponieważ ładunki na płytach z ich polem elektrycznym będą oddziaływać na związane ładunki wewnątrz dielektryka, a te dipole elektryczne (związane pary ładunków wewnątrz dielektryka) są zorientowane tak, aby spróbować skompensować ich całkowitą pole elektryczne, pole ładunków obecnych na płytach z powodu zewnętrznego źródła pola elektromagnetycznego.

Jeśli teraz zewnętrzne źródło pola elektromagnetycznego z płytek zostanie wyłączone, polaryzacja dielektryka pozostanie - kondensator pozostanie naładowany przez pewien czas (w zależności od jakości i właściwości dielektryka).

Pole elektryczne spolaryzowanego (naładowanego) dielektryka może powodować ruch elektronów w przewodniku, jeśli zamkną one okładki. W ten sposób kondensator może szybko przekazać energię zmagazynowaną w dielektryku do obciążenia.

Pojemność kondensatora jest tym większa, im większa powierzchnia płytek i wyższa stała dielektryczna dielektryka. Te same parametry odnoszą się do maksymalnego prądu, jaki kondensator może otrzymać lub podać podczas ładowania lub rozładowywania.

Bateria (z łac. acumulo zbierać, gromadzić) działa zupełnie inaczej niż kondensator.Zasada jego działania nie polega już na polaryzacji dielektryka, ale na odwracalnych procesach chemicznych zachodzących w elektrolicie i na elektrodach (katodzie i anodzie).

Na przykład podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego jony litu pod działaniem zewnętrznego pola elektromagnetycznego z ładowarki przyłożonego do elektrod osadzają się w siatce grafitowej anody (na płytce miedzianej), a po rozładowaniu wracają do katoda aluminiowa (np. z tlenku kobaltu). Tworzą się ogniwa. Pojemność elektryczna baterii litowej będzie tym większa, im więcej jonów litu osadzi się w elektrodach podczas ładowania i opuści je podczas rozładowania.

W przeciwieństwie do kondensatora, istnieją tutaj pewne niuanse: jeśli bateria litowa zostanie naładowana zbyt szybko, jony po prostu nie mają czasu na osadzenie w elektrodach i powstają obwody metalicznego litu, co może przyczynić się do zwarcia w akumulator.A jeśli rozładujesz akumulator zbyt szybko, katoda szybko się zapadnie i akumulator stanie się bezużyteczny. Akumulator wymaga ścisłego przestrzegania biegunowości podczas ładowania, a także kontroli wartości prądów ładowania i rozładowania.