Was ist, wenn Sie einen Kondensator zwischen die Platten eines anderen Kondensators legen?

Ich glaube nicht, dass sich ein solcher Kondensator wesentlich von diesem unterscheidet:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Das ist nicht wirklich wie ein Transformator. Bei einem idealen Transformator$V_{1} = n\cdot V_{R1}$, unabhängig von der Frequenz. Das ist hier nicht der Fall, wie eine einfache AC-Analyse zeigt. Bei hohen Frequenzen schließt C2 R1 kurz, so wie$f\to\infty$,$V_{R1}\to 0V$.

Nehmen wir zum Zweck der theoretischen Diskussion an, dass Ihr äußerer Kondensator aus zwei parallelen Platten besteht, die über eine Spannungsquelle verbunden sind, und der innere Kondensator aus zwei parallelen Platten besteht, die über einen Widerstand verbunden sind (dies ist in Ihrem Diagramm gezeigt, aber laut gesagt).

DC-Analyse:

Zuerst müssen wir verstehen, was unter DC-Bedingungen passiert.

Stellen Sie sich vor, dass der äußere Kondensator auf eine bestimmte Spannung aufgeladen ist und der innere Kondensator eine Nullspannung über dem Lastwiderstand hat, wenn er zwischen die Platten des äußeren Kondensators eingefügt wird. Nun wollen wir wissen, was mit dem inneren Kondensator passiert, wenn das System seinen stationären Zustand erreicht?

Es ist klar, dass der Strom durch den Lastwiderstand Null sein muss (sonst keine Ladungserhaltung). Das bedeutet, dass zwischen den Platten des inneren Kondensators kein Potentialunterschied besteht. Dies wiederum impliziert, dass innerhalb des inneren Kondensators kein elektrisches Feld vorhanden ist. Bedeutet dies, dass es keine Ladung auf seinen Platten gibt? Die Antwort ist NEIN - es findet eine Ladungsübertragung durch den Lastwiderstand statt und die übertragene Ladung sammelt sich auf den Platten und neutralisiert das externe elektrische Feld.

Aus dieser DC-Analyse sehen wir, dass es eine Ladungsübertragung zwischen den Platten des inneren Kondensators und dem induzierten Strom durch den Lastwiderstand gibt.

AC-Analyse:

Aus der obigen Diskussion wissen wir, dass es einen induzierten Strom gibt, sobald die induzierte Ladung auf dem inneren Kondensator das externe elektrische Feld nicht neutralisiert. Das heißt, wenn das äußere Feld oszillieren würde, würde auch die Ladung auf dem inneren Kondensator schwingen. Dies führt zu einem oszillierenden Strom durch den Lastwiderstand.

Es ist klar, dass die Größe des induzierten Stroms proportional zur Größe des oszillierenden elektrischen Felds ist.

Es ist auch klar, dass es proportional zur Fläche des inneren Kondensators (unter Vernachlässigung des Randes des elektrischen Feldes), der Trennung zwischen den Platten und der Dielektrizitätskonstante zwischen den Platten sein wird. Diese drei entsprechen der Aussage, dass der induzierte Strom proportional zur Kapazität des inneren Kondensators ist. Hinweis: Dies gilt, während der innere Kondensator physisch kleiner als der externe ist.

Beachten Sie, dass die Ladungsübertragung aufgrund des Lastwiderstands nicht sofort erfolgt, sondern der üblichen Kondensatorcharakteristik mit einer Zeitkonstante von RC folgt. Dies bedeutet, dass dieses System ein intrinsisches Tiefpassverhalten aufweist.

Fazit:

Sie haben Recht - dieser Aufbau kann zur Übertragung von Energie verwendet werden.

Warum wird es nicht verwendet? Nun, ich kann hier nur spekulieren. Meine Vermutungen sind:

• Unter der Annahme, dass die Dielektrika für äußere und innere Kondensatoren gleich sind, kann dieser Aufbau nur zum Reduzieren der Spannung verwendet werden.
• Das intrinsische Tiefpassverhalten kann unerwünscht sein.
• Die Kontrolle über die Flächen von Kondensatoren ist komplizierter als die Kontrolle über die Anzahl der Windungen in Induktoren.
• Es ist sehr einfach sicherzustellen, dass fast 100 % des Primärmagnetfelds durch die Sekundärwicklungen geht. Komplizierter ist es bei Kondensatoren und dem elektrischen Feld.
• Um den Wirkungsgrad zu erhöhen und die physische Größe zu reduzieren, möchten Sie, dass die Kondensatoren dünn sind (kleiner Abstand zwischen den Platten), dies führt jedoch zu einer niedrigeren Durchbruchspannung.

Und ich bin mir sicher, dass es noch mehr Gründe gibt. Ich bin mir auch absolut sicher, dass es einige spezialisierte Anwendungen gibt, in denen diese Technik eingesetzt wird.