1.3-MA'RUZA

Elektr sig'imi va tezkor quvvatlagichlar

O'tkazgich va kondensator sig'imidan elektr maydon energiyasigacha — hamda bu tamoyillarning zamonaviy tezkor quvvatlash texnologiyalaridagi amaliy tatbiqi.

Ma'ruzalar

MA'RUZA REJASI

Reja

01O'tkazgichning elektr sig'imi

02Kondensatorlar va ularni ulash

03Elektr maydon energiyasi va energiya zichligi

04Elektr qurilmani tezkor quvvatlagichlar

1. O'tkazgichning elektr sig'imi

O'tkazgich sirti ekvipotensial bo'lgani uchun uni potensial bilan harakterlash mumkin. Zaryad ortgani sari potensial ham ortadi, lekin ularning nisbati o'zgarmas qoladi — bu kattalik elektr sig'imi:

C = \dfrac{q}{\varphi}

(1)

Sig'im o'tkazgichning o'lcham va shakliga bog'liq. Birligi — Farad (F): 1 Kl zaryad 1 V potensial bersa, sig'im 1 F:

1\,\text{F} = \dfrac{1\,\text{Kl}}{1\,\text{V}}

Radiusi R, dielektrik singdiruvchanligi ε bo'lgan yakkalangan sharning sig'imi:

C = 4\pi\varepsilon_0\,\varepsilon R

(3)

2. Kondensatorlar va ularni ulash

Kondensator — zaryadni to'plovchi va saqlovchi qurilma; uni hosil qilgan o'tkazgichlar qoplamalar deyiladi. Ikki qoplama orasidagi o'zaro sig'im:

C = \dfrac{q}{U}

(4)

Eng keng tarqalgani — dielektrik bilan ajratilgan ikki parallel plastinkadan iborat yassi kondensator. Uning sig'imi:

C = \dfrac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}

(5)

Bunda S — qoplamalar yuzi, d — ular orasidagi masofa, ε — dielektrik singdiruvchanlik. Yuz va ε qancha katta, d qancha kichik bo'lsa, sig'im shuncha katta.

Parallel ulash

Qoplamalardagi kuchlanish bir xil; batareya sig'imi sig'imlar yig'indisiga teng:

C = C_1 + C_2 + \ldots + C_n

(6)

Ketma-ket ulash

Qoplamalardagi zaryad bir xil; teskari sig'imlar yig'indisi umumiy teskari sig'imga teng (natija eng kichik sig'imdan ham kichik):

\dfrac{1}{C} = \dfrac{1}{C_1} + \dfrac{1}{C_2} + \ldots + \dfrac{1}{C_n}

(8)

3. Elektr maydon energiyasi

Kuchlanishi U, sig'imi C bo'lgan kondensator qoplamalari orasidagi bir jinsli maydon energiyasi:

W = \dfrac{C U^{2}}{2}

Maydon energiyasining birlik hajmga to'g'ri keladigan zichligi:

w = \dfrac{\varepsilon \varepsilon_0 E^{2}}{2}

Kondensatorning asosiy xususiyati — energiyani o'ta qisqa vaqtda jamlab, tezkor qayta uzatishi. Bu xossadan fotoapparat yorqillama lampasidan tortib elektronikadagi quvvat barqarorligini ta'minlashgacha keng foydalaniladi.

AMALIY × ZAMONAVIY

4. Elektr qurilmani tezkor quvvatlagichlar

Zamonaviy smartfonlarda 120 Vt, 240 Vt va hatto 300 Vt gacha quvvat beradigan quvvatlagichlar telefonni 10–15 daqiqada to'liq zaryadlaydi. Bu yutuq 4 ta asosiy energiya tejamkor texnologiyaga tayanadi:

GaN (Galliy nitrid)

Kremniy o'rniga GaN yarimo'tkazgich — tokni o'ta yuqori samaradorlikda o'tkazadi, deyarli issiqlik ajratmaydi va 120 Vt quvvatli adapterni eski 18 Vt liday ixcham qiladi.

Ikki hujayrali batareya

Bitta 5000 mA·soat batareya o'rniga ikkita 2500 mA·soat parallel o'rnatiladi; 120 Vt ikkiga bo'linib har biriga 60 Vt boradi — qarshilik va issiqlik 2 barobar kamayadi, tezlik 2 barobar oshadi.

Kontroller adapterga ko'chirilgan

Kuchlanishni boshqaruvchi mikrosxema (VOOC/SuperVOOC) telefon ichidan adapterga olinadi — telefon tayyor tokni qabul qiladi va zaryadlanishda qizib ketmaydi.

Dinamik boshqaruv (Charge Pump)

0–50% da adapter maksimal quvvat (masalan 20V/6A) beradi; 80% dan keyin «aqlli chip» batareyani eskirishdan asrash uchun tok va kuchlanishni avtomatik sekinlashtiradi.

Asosiy xulosa

Elektr sig'imi va kondensator — energiyani saqlash va tezkor uzatishning fizik asosidir. Bu tamoyillar GaN, qo'shaloq batareya va aqlli boshqaruv kabi energiya tejamkor zamonaviy texnologiyalarda mujassamlashib, resurs va vaqtni tejaydi.

Amaliyotga o'tamiz

Energiya samaradorligini virtual laboratoriyada sinab ko'ring.

Topshiriqlar Laboratoriya

Bilimingizni sinab ko'ring

Ushbu ma'ruza bo'yicha 10 ta savol — osondan murakkabga. Testni yakunlaganingizda natijangiz (foiz va ball) ko'rsatiladi.

Testni boshlash