Condensadors i bateries: quina diferència hi ha

Sembla que les bateries i els condensadors fan essencialment el mateix: tots dos emmagatzemen energia elèctrica per després transferir-la a la càrrega. Sembla que, en alguns casos, el condensador sol comportar-se com una bateria amb poca capacitat, per exemple en els circuits de sortida de diversos convertidors.

Però, amb quina freqüència podem dir que una bateria es comporta com un condensador? No del tot. La tasca principal de la bateria en la majoria d'aplicacions és acumular i emmagatzemar energia elèctrica en forma química durant molt de temps, mantenir-la, de manera que després pugui donar-la a la càrrega ràpidament o lentament, immediatament o diverses vegades. La tasca principal del condensador en algunes condicions similars és emmagatzemar energia elèctrica durant un temps curt i transferir-la a una càrrega amb el corrent requerit.

És a dir, per a les aplicacions típiques de condensadors, normalment no hi ha necessitat de retenir l'energia durant el temps que sovint requereixen les bateries. L'essència de les diferències entre una bateria i un condensador rau en el dispositiu de tots dos, així com en els principis del seu funcionament.Encara que des de l'exterior a un observador desconegut pot semblar que s'han d'ordenar de la mateixa manera.

Condensador (del llatí condensatio — "acumulació") en la seva forma més simple — un parell de plaques conductores amb una àrea significativa, separades per un dielèctric.

El dielèctric situat entre les plaques és capaç d'acumular energia elèctrica en forma de camp elèctric: si es crea un EMF a les plaques mitjançant una font externa diferència potencial, aleshores el dielèctric entre les plaques es polaritza perquè les càrregues de les plaques amb el seu camp elèctric actuaran sobre les càrregues lligades dins del dielèctric i aquests dipols elèctrics (parells de càrregues lligades dins del dielèctric) s'orienten per intentar compensar amb el seu total. camp elèctric, el camp de càrregues que hi ha a les plaques a causa d'una font externa de CEM.

Si ara s'apaga la font externa d'EMF de les plaques, es mantindrà la polarització del dielèctric: el condensador romandrà carregat durant un temps (segons la qualitat i les característiques del dielèctric).

El camp elèctric d'un dielèctric polaritzat (carregat) pot fer que els electrons es moguin en un conductor si tanquen les plaques. D'aquesta manera, el condensador pot transferir ràpidament l'energia emmagatzemada en el dielèctric a la càrrega.

La capacitat del condensador és com més gran sigui l'àrea de les plaques i més gran sigui la constant dielèctrica del dielèctric. Els mateixos paràmetres estan relacionats amb el corrent màxim que pot rebre o donar el condensador durant la càrrega o la descàrrega.

Bateria (de lat. acumulo recollir, acumular) funciona d'una manera completament diferent a la del condensador.El principi de la seva acció ja no es troba en la polarització del dielèctric, sinó en processos químics reversibles que es produeixen a l'electròlit i als elèctrodes (càtode i ànode).

Per exemple, durant la càrrega d'una bateria d'ions de liti, els ions de liti sota l'acció d'un EMF extern del carregador aplicat als elèctrodes s'incrusten a la reixeta de grafit de l'ànode (en una placa de coure) i quan es descarreguen, tornen a entrar. el càtode d'alumini (p. ex. a partir d'òxid de cobalt). Es formen enllaços. La capacitat elèctrica de la bateria de liti serà més gran com més ions de liti estiguin incrustats als elèctrodes durant la càrrega i els deixis durant la descàrrega.

A diferència del condensador, aquí hi ha alguns matisos: si la bateria de liti es carrega massa ràpidament, els ions simplement no tenen temps d'incorporar-se als elèctrodes i es formen circuits de liti metàl·lic, que poden contribuir a un curtcircuit en la bateria. I si s'esgota la bateria massa ràpid, el càtode es col·lapsarà ràpidament i la bateria es tornarà inutilitzable. La bateria requereix una estricta observació de la polaritat durant la càrrega, així com el control dels valors dels corrents de càrrega i descàrrega.