Dlaczego kondensatory i cewki indukcyjne magazynują energię, a rezystory nie?

Kondensatory i cewki indukcyjne magazynują energię, ponieważ mogą magazynować odpowiednio pola elektryczne i magnetyczne, które reprezentują zmagazynowaną energię w postaci potencjału elektrycznego lub strumienia magnetycznego. W kondensatorze, gdy jest on naładowany, energia jest magazynowana w postaci pola elektrycznego pomiędzy jego płytkami. Ilość energii zgromadzonej w kondensatorze jest proporcjonalna do kwadratu napięcia na nim i jego pojemności (E = 0,5 * C * V^2), gdzie E to energia, C to pojemność, a V to napięcie. Podobnie w cewce indukcyjnej energia jest magazynowana w postaci pola magnetycznego otaczającego cewkę, gdy przepływa przez nią prąd. Ilość energii zmagazynowanej w cewce jest proporcjonalna do kwadratu przepływającego przez nią prądu i jego indukcyjności (E = 0,5 * L * I^2), gdzie E to energia, L to indukcyjność, a I to prąd.

Kondensatory i cewki nazywane są elementami magazynującymi energię, ponieważ mogą gromadzić i uwalniać energię w postaci pól elektrycznych lub magnetycznych. W przeciwieństwie do rezystorów, które ze względu na swoją rezystancję rozpraszają energię elektryczną w postaci ciepła, kondensatory i cewki indukcyjne mogą tymczasowo magazynować energię i w razie potrzeby uwalniać ją z powrotem do obwodu. Ta zdolność do magazynowania i uwalniania energii sprawia, że ​​kondensatory i cewki indukcyjne są niezbędnymi elementami obwodów, w których wymagane jest magazynowanie energii, filtrowanie lub funkcje synchronizacji.

Energia zmagazynowana w kondensatorze lub cewce może zostać rozproszona przez rezystor, jeśli zostaną one połączone w obwód. Kiedy naładowany kondensator lub cewka przewodząca prąd jest rozładowywana przez rezystor, energia zmagazynowana w polu elektrycznym kondensatora lub polu magnetycznym cewki indukcyjnej zamienia się w ciepło, gdy prąd przepływa przez rezystor. Rozproszenie to następuje w momencie rozładowywania kondensatora lub załamania pola magnetycznego cewki indukcyjnej, uwalniając zmagazynowaną energię przez rezystor w postaci ciepła.

W niektórych zastosowaniach zamiast rezystorów stosuje się cewki indukcyjne, ponieważ oferują unikalne właściwości, których nie posiadają rezystory. Cewki indukcyjne mogą magazynować energię w swoich polach magnetycznych i uwalniać ją z powrotem do obwodu, podczas gdy rezystory po prostu rozpraszają energię w postaci ciepła. Ta właściwość sprawia, że ​​cewki indukcyjne nadają się do zastosowań, w których wymagane jest magazynowanie energii, regulacja napięcia, filtrowanie lub sprzężenie magnetyczne. Natomiast rezystory służą przede wszystkim do ograniczania przepływu prądu, kontrolowania poziomów napięcia lub rozpraszania energii bez jej magazynowania.

Energia jest magazynowana w kondensatorach poprzez ładowanie ich ładunkiem elektrycznym, który wytwarza pole elektryczne pomiędzy płytami kondensatora. Ilość energii zgromadzonej w kondensatorze zależy od jego pojemności i przyłożonego do niego napięcia. Kiedy kondensator jest naładowany, elektrony gromadzą się na jednej płycie, tworząc ładunek dodatni na drugiej płycie i równy, ale przeciwny ładunek na przeciwległej płycie. W cewkach indukcyjnych energia jest magazynowana w postaci pola magnetycznego generowanego wokół cewki, gdy przepływa przez nią prąd. Siła pola magnetycznego, a co za tym idzie ilość zmagazynowanej energii, zależy od indukcyjności cewki indukcyjnej i przepływającego przez nią prądu.