Kondensaatorid ja akud – mis vahet seal on
Näib, et akud ja kondensaatorid teevad sisuliselt sama asja – mõlemad salvestavad elektrienergiat, et seejärel see koormusele üle kanda. Tundub just nii, mõnel juhul käitub kondensaator tavaliselt nagu väikese mahutavusega aku, nt erinevate muundurite väljundahelates.
Aga kui sageli võime öelda, et aku käitub nagu kondensaator? Üldse mitte. Aku põhiülesanne enamikes rakendustes on koguda ja salvestada elektrienergiat keemilisel kujul pikka aega, hoida seda nii, et see saaks seejärel kiiresti või aeglaselt, kohe või mitu korda seda koormusele anda. Kondensaatori põhiülesanne mõnel sarnasel tingimusel on elektrienergia lühiajaline salvestamine ja selle ülekandmine vajaliku vooluga koormusele.
See tähendab, et tüüpiliste kondensaatorirakenduste puhul ei ole tavaliselt vaja energiat hoida nii kaua, kui patareid sageli nõuavad. Aku ja kondensaatori erinevuste olemus seisneb mõlema seadmes ja ka nende tööpõhimõtetes.Kuigi väljastpoolt võib võõrale vaatlejale tunduda, et need tuleks ühtemoodi paigutada.
Kondensaator (ladina sõnast condensatio — "akumulatsioon") kõige lihtsamal kujul - märkimisväärse pindalaga juhtivate plaatide paar, mis on eraldatud dielektrikuga.
Plaatide vahel paiknev dielektrik on võimeline akumuleerima elektrienergiat elektrivälja kujul: kui plaatidele tekitatakse välise allika abil EMF potentsiaalne erinevus, siis on plaatide vaheline dielektrik polariseeritud, kuna plaatidel olevad laengud oma elektriväljaga mõjutavad dielektriku sees olevaid seotud laenguid ja need elektridipoolid (seotud laengupaarid dielektriku sees) on orienteeritud püüdma kompenseerida nende kogumahuga. elektriväli, laengute väli, mis esinevad plaatidel välise EMF-i allika tõttu.
Kui nüüd lülitatakse plaatide väline EMF-i allikas välja, siis jääb dielektriku polarisatsioon alles - kondensaator jääb mõneks ajaks laetuks (olenevalt dielektriku kvaliteedist ja omadustest).
Polariseeritud (laetud) dielektriku elektriväli võib põhjustada elektronide liikumist juhis, kui need plaadid sulgevad. Nii saab kondensaator dielektrikusse salvestatud energia kiiresti koormusele üle kanda.
Kondensaatori võimsus on seda suurem, mida suurem on plaatide pindala ja seda suurem on dielektriku dielektriline konstant. Samad parameetrid on seotud maksimaalse vooluga, mida kondensaator võib laadimise või tühjenemise ajal vastu võtta või anda.
Aku (lat. acumulo koguda, koguda) töötab hoopis teistmoodi kui kondensaator.Selle toime põhimõte ei seisne enam dielektriku polarisatsioonis, vaid elektrolüüdis ja elektroodidel (katoodil ja anoodil) toimuvates pöörduvates keemilistes protsessides.
Näiteks liitiumioonaku laadimise ajal sisestatakse liitiumioonid elektroodidele rakendatud laadija välise EMF-i toimel anoodi grafiitvõresse (vaskplaadile) ja tühjenemisel tagasi alumiiniumkatood (nt koobaltoksiidist).Tekivad lingid. Liitiumaku elektriline võimsus on seda suurem, mida rohkem liitiumioone laadimise ajal elektroodidesse sisestatakse ja need tühjenemise ajal lahkuvad.
Erinevalt kondensaatorist on siin mõned nüansid: kui liitiumaku laetakse liiga kiiresti, pole ioonidel lihtsalt aega elektroodidesse sisestada ja moodustuvad metallilise liitiumi ahelad, mis võivad kaasa aidata lühise tekkimisele. Ja kui aku liiga kiiresti tühjendada, kukub katood kiiresti kokku ja aku muutub kasutuskõlbmatuks. Aku nõuab laadimise ajal polaarsuse ranget järgimist, samuti laadimis- ja tühjendusvoolu väärtuste kontrollimist.