Kondensatorer og batterier - hvad er forskellen
Det ser ud til, at batterier og kondensatorer stort set gør det samme - begge lagrer elektrisk energi for derefter at overføre den til belastningen. Det virker bare sådan, at kondensatoren i nogle tilfælde normalt opfører sig som et batteri med en lille kapacitet, f.eks. i udgangskredsløbene på forskellige omformere.
Men hvor ofte kan vi sige, at et batteri opfører sig som en kondensator? Slet ikke. Batteriets hovedopgave i de fleste applikationer er at akkumulere og opbevare elektrisk energi i kemisk form i lang tid, at holde på det, så det derefter hurtigt eller langsomt, straks eller flere gange, kan give det til lasten. Kondensatorens hovedopgave under nogle lignende forhold er at lagre elektrisk energi i kort tid og overføre den til en belastning med den nødvendige strøm.
Det vil sige, at for typiske kondensatorapplikationer er der typisk ikke behov for at holde energi så længe, som batterier ofte kræver. Essensen af forskellene mellem et batteri og en kondensator ligger i begges enhed såvel som i principperne for deres drift.Selvom det udefra til en ukendt iagttager kan synes, at de skal arrangeres på samme måde.
Kondensator (fra latin condensatio - "akkumulation") i sin enkleste form - et par ledende plader med et betydeligt areal, adskilt af et dielektrikum.
Dielektrikumet placeret mellem pladerne er i stand til at akkumulere elektrisk energi i form af et elektrisk felt: hvis der skabes en EMF på pladerne ved hjælp af en ekstern kilde potentiel forskel, så er dielektrikumet mellem pladerne polariseret, fordi ladningerne på pladerne med deres elektriske felt vil virke på de bundne ladninger inde i dielektrikumet, og disse elektriske dipoler (bundne ladninger inde i dielektrikumet) er orienteret til at forsøge at kompensere med deres totale elektrisk felt, feltet af ladninger, der er til stede på pladerne på grund af en ekstern kilde til EMF.
Hvis nu den eksterne kilde til EMF fra pladerne er slukket, vil polariseringen af dielektrikumet forblive - kondensatoren forbliver opladet i nogen tid (afhængigt af dielektrikumets kvalitet og egenskaber).
Det elektriske felt i et polariseret (ladet) dielektrikum kan få elektroner til at bevæge sig i en leder, hvis de lukker pladerne. På denne måde kan kondensatoren hurtigt overføre den energi, der er lagret i dielektrikumet, til belastningen.
Kapaciteten af kondensatoren er jo større pladernes areal og jo højere dielektrikumets dielektriske konstant. De samme parametre er relateret til den maksimale strøm, som kondensatoren kan modtage eller give under opladning eller afladning.
Batteri (fra lat. acumulo samle, akkumulere) fungerer på en helt anden måde end kondensatoren.Princippet om dets virkning er ikke længere i polariseringen af dielektrikumet, men i reversible kemiske processer, der forekommer i elektrolytten og ved elektroderne (katode og anode).
For eksempel, under opladning af et lithium-ion-batteri, bliver lithium-ioner under påvirkning af en ekstern EMF fra opladeren påført elektroderne indlejret i anodens grafitgitter (på en kobberplade), og når de aflades, tilbage i aluminium katoden (f.eks. fra koboltoxid). Der dannes led. Lithiumbatteriets elektriske kapacitet bliver jo større jo flere lithiumioner der er indlejret i elektroderne under opladning og efterlader dem under afladning.
I modsætning til kondensatoren er der nogle nuancer her: Hvis lithiumbatteriet oplades for hurtigt, så når ionerne simpelthen ikke at blive indlejret i elektroderne, og der dannes kredsløb af metallisk lithium, som kan bidrage til en kortslutning i batteriet, og hvis du dræner batteriet for hurtigt, vil katoden hurtigt falde sammen, og batteriet bliver ubrugeligt. Batteriet kræver nøje overholdelse af polariteten under opladning, samt kontrol af værdierne for opladnings- og afladningsstrømmene.