Что такое конденсатор
Конденсатор-это устройство, широко используемое в электричестве, особенно в приложениях электронных схем. Это элемент, способный хранить небольшое количество электрической энергии, чтобы вернуть ее, когда это необходимо.
Чтобы построить конденсатор, достаточно установить две проводящие металлические пластины, разделенные изоляционным материалом, называемым диэлектриком, таким как воздух, бумага, керамика, пластик и т. д.
Диэлектрик расположен в виде https://gazeta-echo.ru/oblast-primeneniya-kondensatorov/ очень тонкого листа, чтобы металлические пластины, называемые арматурой, были как можно ближе друг к другу.
Символ конденсатора
Символ конденсатора выглядит следующим образом:
Для чего нужен конденсатор
Применение конденсаторов очень широко. Некоторые из них:
- Схемы с задержкой действия, такие как электронные таймеры, могут быть построены, используя время, необходимое для зарядки
- Они используются в качестве фильтров в выпрямителях, которые являются устройствами, которые преобразуют переменный ток в непрерывный ток.
- Реализация колебательных цепей и резонансного явления. Настройка в радиовещании
- Подавление паразитов в радиовещании
- Коррекция коэффициента мощности в цепях переменного тока
Работа конденсатора
Конденсатор заряжается электричеством по следующим основам: если арматура конденсатора подключена к источнику электрической энергии, электроны, превышающие отрицательный полюс батареи, будут направлены на арматуру а, заряжая ее отрицательно.
В свою очередь, во внутренней части арматуры B будет происходить накопление положительных зарядов электростатической индукцией, так как, находясь в непосредственной близости от пластин, существует притяжение между электрическими зарядами обеих арматур из-за действия электрического поля.
С другой стороны, отрицательный заряд, накопленный на внешней стороне арматуры B, притягивается положительным полюсом батареи, что завершает заряд конденсатора.
Как только это произойдет, больше не будет движения электронов, если напряжение стека не будет увеличено.
Когда конденсатор заряжен, если источник электрической энергии отключен, накопление зарядов сохраняется благодаря тому, что сила притяжения между заряженными арматурами продолжает существовать из-за разности зарядов.
Что произойдет, если после зарядки конденсатора мы приложим к нему большее напряжение?
При увеличении приложенного напряжения силы притяжения между зарядами арматуры увеличиваются, и, следовательно, появляется новый ток, который заряжает конденсатор до достижения нового приложенного напряжения.
Что произойдет, если мы подключим конденсатор последовательно к цепи постоянного тока?
Электрический ток существует только во время зарядки конденсатора, поэтому, как только зарядка завершена, цепь прерывается. Таким образом, можно сказать, что конденсатор не пропускает непрерывный ток.
Что произойдет, если мы подключим конденсатор последовательно к цепи переменного тока?
Конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение между его пластинами увеличивается, и разряжается, когда накопленное напряжение выше приложенного. Таким образом, в переменном токе конденсатор заряжается и разряжается в каждой половине цикла, заставляя ток течь через цепь в любое время.
Емкость конденсатора
Это называется способностью конденсатора к свойству, которое они имеют хранить большее или меньшее количество электроэнергии.
Количество зарядов, которые может хранить конденсатор, зависит от напряжения, приложенного между его фермами, и от его конструктивных характеристик.
Формула емкость конденсатора
Чем больше поверхность диэлектрика, тем меньше расстояние, разделяющее арматуру, и тем лучше качество изолятора, тем больше емкость конденсатора.
Формула емкости конденсатора по его конструктивным характеристикам выглядит следующим образом:
Где ε-диэлектрическая проницаемость среды, s — сечение пластин (в м2), а d-толщина изолятора или расстояние между пластинами (в М).
Если мы называем Q величиной заряда, хранящейся конденсатором, и V напряжением между арматурами, емкость равна следующей формуле:
Емкость измеряется в Фарадах, которые равны Куломбам, деленным на Вольт. Поскольку количество фарадов, которые достигаются с конденсаторами очень мало, префиксы, как правило, используются, и выразить способность милифарадов, микрофарадов, нанофарадов или пикофарадов в зависимости от обстоятельств:
Зарядка и разрядка конденсатора
С помощью следующей схемы мы изучим процесс зарядки и разрядки конденсатора:
Зарядка конденсатора
Лампа resisitence R была соединена последовательно с цепью, чтобы замедлить процесс зарядки. Амперметр а указывает нам интенсивность нагрузки, а вольтметр V-напряжение, которому конденсатор подвергается в любое время.
Когда переключатель расположен в точке 1, конденсатор вступает в контакт с генератором и начинает процесс зарядки.
В первый момент разность зарядов, существующая в конденсаторе, равна нулю, и поэтому, поскольку нет ничего, что могло бы препятствовать установлению тока, сила, указанная амперметром в первый момент соединения, в соответствии с Законом Ома:
По мере зарядки конденсатора напряжение конденсатора будет уменьшаться, как мы могли бы проверить с помощью вольтметра.
Следовательно, разность потенциалов между генератором и конденсатором становится меньше, и, следовательно, интенсивность заряда будет уменьшаться. Когда конденсатор достигает того же напряжения, что и генератор, цикл зарядки завершается, и ток прерывается.
Разряд конденсатора
При переключении переключателя в положение 2 конденсатор разряжается лампой:
В первый момент интенсивность grade, так как конденсатор имеет все напряжение, такое же, как генератор. По мере разрядки конденсатора напряжение уменьшается, а вместе с ним и интенсивность.
Когда конденсатор полностью разряжен, интенсивность и напряжение отменены:
Типы конденсаторов
Существует широкий спектр различных типов конденсаторов на рынке. Существуют переменные конденсаторы, которые могут быть изменены на их емкостное значение. В этом случае мы увидим только фиксированные конденсаторы, которые являются теми, которые имеют больше всего приложений.
Пластиковые конденсаторы
В настоящее время наиболее широко используются пластиковые конденсаторы. Они используют как диэлектрик полиэстер и штирофлекс. Преимущество его использования заключается в том, что он обеспечивает относительно высокую мощность при напряжениях до 1000 В и мощность от 1 НФ до нескольких МФ.
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы используют в качестве диэлектрика керамические соединения с очень высокой диэлектрической проницаемостью. С их помощью достигаются значения от некоторых pF до 100 nF. Они выдерживают небольшое напряжение.
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы отличаются своими конструктивными характеристиками. Они построены из алюминиевого листа, а другой-из свинца, погруженного в растворение хлорида аммония (электролита). В настоящее время они изготавливаются из тантала.
Достигаются высокие мощности: от 1 микрофарад до десятков тысяч микрофарад).
Одним из важных отличий этих конденсаторов от других является то, что они имеют полярность, то есть соединения, указанные на поверхности компонента, не могут быть отменены или применены переменный ток.