Condensatori e batterie: qual è la differenza

Sembra che batterie e condensatori facciano essenzialmente la stessa cosa: entrambi immagazzinano energia elettrica per poi trasferirla al carico. Sembra proprio così, in alcuni casi il condensatore di solito si comporta come una batteria di piccola capacità, per esempio nei circuiti di uscita di vari convertitori.

Ma quante volte possiamo dire che una batteria si comporta come un condensatore? Affatto. Il compito principale della batteria nella maggior parte delle applicazioni è accumulare e immagazzinare energia elettrica in forma chimica per lungo tempo, trattenerla, in modo che possa poi rapidamente o lentamente, immediatamente o più volte, cederla al carico. Il compito principale del condensatore in condizioni simili è immagazzinare energia elettrica per un breve periodo e trasferirla a un carico con la corrente richiesta.

Cioè, per le tipiche applicazioni di condensatori, in genere non è necessario trattenere l'energia per tutto il tempo richiesto dalle batterie. L'essenza delle differenze tra una batteria e un condensatore risiede nel dispositivo di entrambi, nonché nei principi del loro funzionamento.Sebbene dall'esterno a un osservatore sconosciuto possa sembrare che dovrebbero essere disposti allo stesso modo.

Condensatore (dal latino condensatio - "accumulo") nella sua forma più semplice - una coppia di piastre conduttive con un'area significativa, separate da un dielettrico.

Il dielettrico situato tra le piastre è in grado di accumulare energia elettrica sotto forma di campo elettrico: se viene creato un campo elettromagnetico sulle piastre utilizzando una fonte esterna differenza di potenziale, allora il dielettrico tra le armature è polarizzato perché le cariche sulle armature con il loro campo elettrico agiranno sulle cariche legate all'interno del dielettrico e questi dipoli elettrici (coppie di cariche legate all'interno del dielettrico) sono orientate per cercare di compensare con il loro totale campo elettrico, il campo di cariche presenti sulle piastre a causa di una fonte esterna di campi elettromagnetici.

Se ora la sorgente esterna di EMF dalle piastre viene spenta, la polarizzazione del dielettrico rimarrà - il condensatore rimarrà carico per qualche tempo (a seconda della qualità e delle caratteristiche del dielettrico).

Il campo elettrico di un dielettrico polarizzato (carico) può far muovere gli elettroni in un conduttore se chiudono le piastre. In questo modo il condensatore può trasferire rapidamente al carico l'energia immagazzinata nel dielettrico.

La capacità del condensatore è maggiore è l'area delle piastre e maggiore è la costante dielettrica del dielettrico. Gli stessi parametri sono relativi alla corrente massima che il condensatore può ricevere o dare durante la carica o la scarica.

Batteria (dal lat. acumulo raccogliere, accumulare) funziona in modo completamente diverso rispetto al condensatore.Il principio della sua azione non è più nella polarizzazione del dielettrico, ma nei processi chimici reversibili che avvengono nell'elettrolita e agli elettrodi (catodo e anodo).

Ad esempio, durante la ricarica di una batteria agli ioni di litio, gli ioni di litio sotto l'azione di un campo elettromagnetico esterno dal caricabatterie applicato agli elettrodi vengono incorporati nella griglia di grafite dell'anodo (su una piastra di rame) e, una volta scaricati, tornano in il catodo di alluminio (ad es. dall'ossido di cobalto). Si formano i collegamenti. La capacità elettrica della batteria al litio sarà tanto maggiore quanto più ioni di litio sono incorporati negli elettrodi durante la carica e li lasciano durante la scarica.

A differenza del condensatore, ci sono alcune sfumature qui: se la batteria al litio viene caricata troppo velocemente, gli ioni semplicemente non hanno il tempo di essere incorporati negli elettrodi e si formano circuiti di litio metallico, che possono contribuire a un cortocircuito in la batteria E se scarichi la batteria troppo velocemente, il catodo collasserà rapidamente e la batteria diventerà inutilizzabile. La batteria richiede il rigoroso rispetto della polarità durante la carica, nonché il controllo dei valori delle correnti di carica e scarica.