Điều gì nếu bạn đặt một tụ điện betwen các tấm của một tụ điện khác?

Dựa vào: Có một kép của máy biến áp?

Hình ảnh của tụ điện bên trong một tụ điện khác có vẻ khả thi đối với tôi. Nếu một máy biến áp là hai cuộn cảm có từ trường chung, thì kép của nó sẽ là hai tụ điện có điện trường chung. Tỷ số truyền điện áp sẽ là một hàm của điện dung tương đối của hai tụ điện, giống như một máy biến áp và số vòng quay tương đối.

Vậy là xong chưa? Nếu không, tai sao không? Nó sẽ không truyền năng lượng, hoặc nó sẽ làm việc nhưng không hiệu quả theo một cách nào đó? Kích thước? Tốc độ? Nhiệt?

Các tính chất của một tụ điện thực sự được xây dựng theo cách này là gì?

Tôi không nghĩ một tụ điện như vậy khác nhiều so với điều này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Đây không thực sự giống như một máy biến áp. Trong một máy biến áp lý tưởng, , bất kể tần số. Đó không phải là trường hợp ở đây, như có thể thấy bằng phân tích AC đơn giản. Ở tần số cao, C2 rút ngắn R1, vì vậy , .$V_{1} = n\cdot V_{R1}$$f\to\infty$$V_{R1}\to 0V$

Giả sử với mục đích thảo luận lý thuyết rằng tụ điện bên ngoài của bạn bao gồm hai bản song song nối với nhau một nguồn điện áp và tụ điện bên trong bao gồm hai bản song song được kết nối qua điện trở (đó là những gì thể hiện trong sơ đồ của bạn, nhưng nói to).

Phân tích DC:

Đầu tiên chúng ta cần hiểu những gì xảy ra trong điều kiện DC.

Hãy tưởng tượng rằng tụ điện bên ngoài được tích điện vào một số điện áp và tụ điện bên trong có điện áp bằng 0 trên điện trở tải khi được đặt vào giữa các tấm của bên ngoài. Bây giờ chúng ta muốn biết điều gì xảy ra với tụ điện bên trong khi hệ thống đạt đến trạng thái ổn định?

Rõ ràng là máng hiện tại điện trở tải phải bằng không (nếu không không bảo toàn điện tích). Điều này có nghĩa là không có sự khác biệt tiềm năng giữa các bản của tụ điện bên trong. Điều này, đến lượt nó, ngụ ý rằng không có điện trường bên trong tụ điện bên trong. Điều này có nghĩa là không có phí trên tấm của nó? Câu trả lời là KHÔNG - có sự chuyển điện tích diễn ra thông qua điện trở tải và điện tích truyền tích lũy trên các bản cực và trung hòa điện trường bên ngoài.

Từ phân tích DC này, chúng ta thấy rằng có sự chuyển điện tích giữa các bản của tụ điện bên trong và dòng điện cảm ứng thông qua điện trở tải.

Phân tích AC:

Từ các cuộc thảo luận ở trên, chúng ta biết rằng có dòng điện cảm ứng một khi điện tích cảm ứng trên tụ điện bên trong không trung hòa điện trường bên ngoài. Điều này có nghĩa là nếu trường bên ngoài sẽ dao động, thì điện tích trên tụ điện bên trong cũng vậy. Điều này dẫn đến một dòng dao động thông qua điện trở tải.

Rõ ràng là cường độ của dòng điện cảm ứng sẽ tỷ lệ thuận với cường độ của điện trường dao động.

Rõ ràng là nó sẽ tỷ lệ thuận với diện tích của tụ điện bên trong (bỏ qua viền của điện trường), sự tách biệt giữa các bản và hằng số điện môi giữa các bản. Cả ba đều tương đương với việc nói rằng dòng điện cảm ứng sẽ tỷ lệ thuận với điện dung của tụ điện bên trong. Lưu ý: điều này đúng trong khi tụ điện bên trong nhỏ hơn vật lý bên ngoài.

Lưu ý rằng do điện trở tải, việc truyền tải điện không phải là tức thời mà tuân theo đặc tính của tụ điện thông thường, có hằng số thời gian là RC. Điều này có nghĩa là có hành vi vượt qua nội tại đối với hệ thống này.

Phần kết luận:

Bạn đã đúng - thiết lập này có thể được sử dụng để truyền năng lượng.

Tại sao nó không được sử dụng? Chà, tôi chỉ có thể suy đoán ở đây. Tôi đoán là:

• Giả sử rằng điện môi giống nhau cho cả tụ điện bên ngoài và bên trong, thiết lập này chỉ có thể được sử dụng để giảm điện áp.
• Các hành vi vượt qua nội tại thấp có thể không được mong muốn.
• Việc kiểm soát các khu vực của tụ điện phức tạp hơn việc kiểm soát số lượng cuộn dây trong cuộn cảm.
• Rất dễ dàng để đảm bảo rằng gần như 100% từ trường sơ cấp đi qua các cuộn dây thứ cấp. Nó phức tạp hơn với các tụ điện và điện trường.
• Để tăng hiệu quả và giảm kích thước vật lý, bạn muốn các tụ điện mỏng (khoảng cách nhỏ giữa các bản), nhưng điều này dẫn đến điện áp sự cố thấp hơn.

Và tôi chắc chắn rằng có nhiều lý do hơn. Ngoài ra tôi hoàn toàn chắc chắn rằng có một số ứng dụng chuyên biệt nơi kỹ thuật này được sử dụng.