Что такое конденсатор, как обозначается на схемах, единицы емкости
Знакомство с конденсатором для тех кто только начинает знакомиться с радиоэлектроникой и радиолюбительством. Что такое конденсатор. какие бывают конденсаторы, как они обозначаются на принципиальных схемах, единицы измерения емкости конденсаторов, включение конденсаторов.
Что такое конденсатор
Конденсатор, это радиодеталь, обладающая электрической емкостью. Конденсатор можно зарядить и он будет хранить заряд, апотом готов отдать его «по первому требованию». На первый взгляд это похоже на работу аккумулятора, но только на первый взгляд.
Конденсатор не является химическим источником тока, да и вообще источником тока. Конденсатор можно назвать временным хранилищем заряда. Заряд в нем можно пополнять и забирать. Во время зарядки и разрядки конденсатора через него протекает ток.
Напряжение на разряженном конденсаторе равно нулю. Но в процессе зарядки напряжение увеличивается, и как только достигает величины напряжения источника тока, заряд прекращается.
С нарастанием напряжения на конденсаторе 8 процессе его зарядки ток зарядки уменьшается.
Физически конденсатор это две металлические пластины, разделенные тонким слоем изолятора. Так и есть. Выходит, что конденсатор пропускать электрический ток не может. Но в процессе зарядки и разрядки ток есть.
То есть, можно сказать, что конденсатор может пропускать изменяющийся ток. то есть, переменный. А постоянный он не пропускает. Это свойство широко используется в электронике и радиотехники для разделения переменного и постоянного токов, которые есть в одной и той же цепи.
Если сопротивление конденсатора постоянному току бесконечно (активное сопротивление), то на переменном токе он обладает весьма определенным реактивным сопротивлением, зависящим от емкости конденсатора и частоты переменного тока.
Еще конденсаторы применяют для задержки подачи напряжения, в таймерах. Там используется то свойство конденсатора, что скорость его заряда или разряда зависит от силы тока заряда или разряда.
А если этот ток ограничить резистором, то чем больше будет сопротивление этого резистора, тем дольше будет процесс заряда или разряда.
Если у резистора основным параметром является сопротивление, то у конденсатора -емкость, которая выражается 8 фарадах. Величина 1F (одна фарада) довольно велика, поэтому чаще всего речь идет о микрофарадах, нанофарадах, пикофарадах. Конденсаторы так же как и резисторы бывают постоянные (емкость которых не измена), переменные и подстроечные (с ручкой для регулировки емкости).
Обозначение конденсатора на схемах
В отличие от постоянных резисторов, которые в большинстве своем похожи на бочонок с двумя выводами, постоянные конденсаторы бывают самых разных форм и размеров. Но разделить их можно на две группы, – полярные и неполярные. Разница в том, что у полярного конденсатора есть плюс и минус и подключать в схему его нужно с учетом полярности.
А у неполярного конденсатора выводы равнозначны. На рисунке 1 показаны обозначения конденсаторов, А – неполярный, Б – полярный.
В -переменный, Г – подстроечный.
Рис. 1. Обозначение конденсаторов на принципиальных схемах.
Кроме емкости, выраженной, чаще всего в пикофарадах или микрофарадах (иногда и в нанофарадах), другим важным параметром является максимально допустимое напряжение. Если к обкладкам (выводам) конденсатора приложить напряжение выше этой величины может произойти пробой изолятора и конденсатор выйдет из строя.
Если говорят что «конденсатор на 250V», это значит, что на конденсатор нельзя подавать напряжение больше 250V. Меньше -пожалуйста, начиная от нуля. Но больше этой величины, – ни в коем случае!
Таким образом, у конденсатора есть два основных параметра, – емкость, выраженная 8 десятичных долях Фарады (микрофарады, нанофарады, пикофарады), и максимальное напряжение, выраженное в Вольтах.
На схемах значение емкости обычно пишут 8 пикофарадах (р, pF, пФ) и микрофарадах (pF, м, мкФ). 1 мкФ = 1000000 пФ. Но встречаются обозначения и в нанофарадах (nF, п) обычно на зарубежных схемах.
1nF = 1000pF. Бывает что на схемах буква, обозначающая кратную приставку используется как децимальная запятая, например, 1500 р = 1,5n = 1N5 или 1n5.
На многих схемах зарубежной аппаратуры встречается замена греческой буквы «р» на латинскую «и». То есть, 10 микрофарад у них будет так: «10uF». Возможно, это связано с отсутствием греческого шрифта в программе с помощью которой нарисована схема.
Включение конденсаторов
Для получения нужной емкости иногда приходится соединять два конденсатора параллельно или последовательно (рис.2.). При параллельном соединении общая емкость рассчитывается как сумма емкостей:
Собщ = С1 + С2.
При последовательном соединении приходится пользоваться более сложной формулой: Собщ = (С1«С2) / (С1+С2) .
Рис. 2. Параллельное и последовательное включение конденсаторов, формулы для расчета емкости.
Маркировка конденсаторов
Теперь о маркировке конденсаторов. Здесь как и у резисторов есть несколько стандартов.
Если конденсатор достаточно больших размеров, то на нем емкость может быть так и указана, например, на стакане оксидного конденсатора емкостью 10 мкФ так и будет написано: 10 pF или 10 мкФ, далее будет указано напряжение, например, 25V, и отмечена полярность выводов, у отечественных конденсаторов возле положительного вывода будет «+», а у иностранных возле отрицательного вывода будет «-» или полоска.
На крупных неполярных конденсаторах тоже все будет написано просто и ясно, например, на конденсаторе типа К73-14 емкостью 0,22 мкФ на максимальное напряжение 250V будет так и написано: 0,22pF 250V.
Сложнее с маленькими керамическими или слюдяными неполярными конденсаторами. Места здесь для маркировки мало, поэтому придумывают сокращения. Например, на конденсаторах типа К10-7 в виде пластинок емкость указывается с использованием кратной приставки как децимальной запятой, вот несколько примеров такой маркировки:
- 150 пФ – «150р» или «150п»
- 1500 пФ – «1N5» или «1Н5»
- 15000пФ (0,015 мкФ) – «15N» или «15Н» .
У зарубежных керамических конденсаторов используется такая же маркировка как у резисторов, только за основу идет не единицы Ом, а единицы Пикофарад. Обозначение состоит из трех цифр. Первые две –
значение в пФ, а третья – множитель, практически численно показывающая сколько нулей нужно приписать, чтобы получилось значение выраженное в пФ. Вот несколько примеров такого обозначения:
- 15 пФ – «150» (к 15 приписать 0 нолей)
- 150 пФ – «151»(к 15 приписать 1 ноль)
- 1500 пф – «152» (к 15 приписать 2 ноля)
- 0,015 мкФ (15000 пФ) – «153» (к 15 приписать 3 нуля).
- 0,15 мкФ (150000 пФ) – «154» (к 15 приписать 4 нуля).
Эксперимент с конденсатором
Чтобы практически познакомиться со способностью конденсатора накапливать заряд можно провести один эксперимент. Возьмем оксидный конденсатор типа К50-35 емкостью 2200 мкФ и соберем схему, показанную на рисунке 3. Здесь мы будем заряжать конденсатор от батарейки, и разряжать через лампочку от карманного фонаря.
Когда переключатель S1 находится в показанном на схеме положении, через него и резистор R1 конденсатор С1 заряжается. Переключаем S1 в нижнее по схеме положение, и конденсатор С1 разряжается через лампочку Н1.
Рис. 3. Схема простого эксперимента с конденсатором.
Теперь приступаем к делу. Переключаем S1 вниз по схеме и лампочка вспыхивает. Горит она недолго. Затем, возвращаем S1 в исходное положение. Конденсатор заряжается от батарейки. И снова переключаем S1 вниз по схеме.
Лампочка опять вспыхивает, так как на неё поступает заряд, накопленный конденсатором. Если слишком быстро переключать S1 лампа будет вспыхивать слабее, или вообще не будет вспыхивать, так как С1 не успевает зарядиться через R1.
РК-2010-04.
Электрическая емкость. Конденсаторы. Единицы измерения. Маркировка.
11
Электрическая
емкость – понятие,
которое характеризует способность
тела накапливать электрические заряды.
Электрическая емкость показывает, какое
количество электричества получает тело
при повышении его потенциала на один
вольт.
Емкость обозначается буквой C.
Для того чтобы найти емкость С тела, нужно его заряд q разделить на напряжение U,
до которого заряжено тело: С=q/U . Если в этой
формуле выразить q в кулонах,
а U в вольтах, емкость получится в практических
единицах. Практическая единица емкости
называется фарадой (ф), следовательно:
1 фарада=1кулон/1вольт. Фарада – это емкость такого тела, заряд которого увеличивается на один кулон при повышении его потенциала на один вольт.
Фарада – очень большая емкость. Например, емкость земного шара равны всего 0,000707 фарады. В технике применяют вспомогательные единицы емкости, являющиеся долями фарады: 1 микрофарада (1мкф) = 1 000 000 ф = 10 -5ф ,
1 микромикрофарада (1 мкмкф) = 10-5 мкф =10-12 ф.
Из формулы для
емкости можно определить величину
заряда q: q = CU.
Отсюда видно, что
заряд тела прямо пропорционален его
емкости и напряжению на нем.
Конденсаторы.
Устройство из проводников, разделенное диэлектриком, предназначенное для накопления электрических зарядов, называется конденсатором. Условное обозначение:
____| |_____Простейший конденсатор, представлен в виде двух металлических пластин, между которыми проложен слой изолирующего материала. Металлические пластины называют обкладками конденсатора.
Емкость конденсатора.
Емкость всякого
конденсатора зависит от трех величин:
величины поверхности обкладок; расстояния
между обкладками; свойства диэлектрика.
Число, показывающее, во сколько раз
емкость конденсатора с каким-либо
диэлектриком больше емкости такого же
конденсатора с воздушным диэлектриком,
называется диэлектрической проницаемостью
(ε) данного диэлектрика.
Введением того
или иного диэлектрика мы увеличиваем
емкость воздушного конденсатора в
несколько раз. Для плоского конденсатора,
обкладки которого представляют
параллельные пластины, величина емкости
По типу диэлектрика, разделяющего обкладки, конденсаторы постоянной емкости делятся на: бумажные; слюдяные; керамические; электролитические; воздушные:
Параллельное
соединение. Для
того чтобы получить большую емкость,
применяется параллельное соединение
конденсаторов. При этом соединяются
вместе все первые обкладки и к ним,
подключается один зажим источника тока,
а ко вторым обкладкам, соединенным
вместе, подключается другой зажим
источника. Напряжение на всех конденсаторах
при параллельном соединении одно и то
же, но каждый конденсатор получает
различное количество электричества,
пропорциональное емкости.
Последовательное соединение конденсаторов. При последовательном соединении конденсаторов общая емкость меньше емкости каждого из них. В частности при последовательном соединении двух конденсаторов общая емкость равна произведению емкостей отдельных конденсаторов, деленному на их сумму:
Если соединить
последовательно n конденсаторов равной емкости, то общая
емкость будет в n раз
меньше емкости одного конденсатора: С=С1/nОбычно последовательное включение нескольких одинаковых конденсаторов применяется для увеличения их общей электрической прочности. При этом необходимо, чтобы сопротивления изоляции конденсаторов были также одинаковыми.
Емкость | Определение, формула, единица измерения и факты
- Связанные темы:
- фарада электрический проводник цепь переменного тока
Просмотреть весь связанный контент →
Резюме
Прочтите краткий обзор этой темы
емкость , свойство электрического проводника или набора проводников, которое измеряется количеством отделенного электрического заряда, который может храниться на нем на единицу изменения электрического потенциала.
Емкость также подразумевает связанное с ней хранение электрической энергии. При переносе электрического заряда между двумя первоначально незаряженными проводниками оба становятся одинаково заряженными, один положительно, другой отрицательно, и между ними устанавливается разность потенциалов. Емкость C представляет собой отношение величины заряда q на любом проводнике к разности потенциалов В между проводниками, или просто C = q / В. метр–килограмм–секунда в научных системах, единицей электрического заряда является кулон, а единицей разности потенциалов – вольт, так что единица измерения емкости, называемая фарад (обозначается символом Ф), равна одному кулону на вольт. Один фарад – очень большая емкость. Удобные в обычном использовании подразделения составляют одну миллионную часть фарада, называемую микрофарадой ( 
В электростатической системе единиц емкость имеет размерность расстояния.
Еще из Britannica
электричество: емкость
Емкость в электрических цепях преднамеренно вводится устройством, называемым конденсатором. Он был открыт прусским ученым Эвальдом Георгом фон Клейстом в 1745 году и независимо голландским физиком Питером ван Мушенбруком примерно в то же время в процессе исследования электростатических явлений. Они обнаружили, что электричество, полученное от электростатической машины, может накапливаться в течение определенного периода времени, а затем высвобождаться. Устройство, которое стало известно как лейденская банка, состояло из закрытого пробкой стеклянного флакона или банки, наполненной водой, с гвоздем, протыкающим пробку и погружаемым в воду. Держа банку в руке и прикасаясь гвоздем к проводнику электростатической машины, они обнаружили, что от гвоздя можно получить удар после его отсоединения, касаясь его свободной рукой. Эта реакция показала, что часть электричества от машины была сохранена.
Простой, но фундаментальный шаг в эволюции конденсатора был сделан английским астрономом Джоном Бевисом в 1747 году, когда он заменил воду металлической фольгой, образующей подкладку на внутренней поверхности стекла и другую, покрывающую внешнюю поверхность. Эта форма конденсатора с проводником, выступающим из горлышка банки и касающимся облицовки, имела в качестве основных физических особенностей два проводника протяженной площади, почти одинаково разделенных изолирующим или диэлектрическим слоем, сделанным настолько тонким, насколько это практически возможно. Эти особенности были сохранены в каждой современной форме конденсатора.
Конденсатор, также называемый конденсатором, таким образом, представляет собой сэндвич из двух пластин из проводящего материала, разделенных изолирующим материалом или диэлектриком. Его основная функция заключается в хранении электрической энергии. Конденсаторы различаются размерами и геометрическим расположением пластин, а также видом используемого диэлектрического материала.
Отсюда и такие названия, как слюдяные, бумажные, керамические, воздушные и электролитические конденсаторы. Их емкость может быть фиксированной или регулируемой в диапазоне значений для использования в схемах настройки.
Энергия, накопленная конденсатором, соответствует работе, выполняемой (например, батареей) по созданию противоположных зарядов на двух пластинах при приложенном напряжении. Количество заряда, которое может быть сохранено, зависит от площади пластин, расстояния между ними, диэлектрического материала в пространстве и приложенного напряжения.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Конденсатор, включенный в цепь переменного тока (AC), попеременно заряжается и разряжается каждые полпериода. Таким образом, время, доступное для зарядки или разрядки, зависит от частоты тока, и если требуемое время превышает длину полупериода, поляризация (разделение заряда) не завершена. В таких условиях диэлектрическая проницаемость оказывается меньше, чем наблюдаемая в цепи постоянного тока, и изменяется в зависимости от частоты, становясь ниже на более высоких частотах.
При смене полярности пластин заряды должны смещаться через диэлектрик сначала в одну, а затем в другую сторону, и преодоление противодействия, с которым они сталкиваются, приводит к выделению тепла, известному как диэлектрические потери, характеристика, которую необходимо учитывать. следует учитывать при применении конденсаторов в электрических цепях, например, в радио- и телевизионных приемниках. Диэлектрические потери зависят от частоты и материала диэлектрика.
За исключением утечки (обычно небольшой) через диэлектрик, через конденсатор не протекает ток, когда он находится под постоянным напряжением. Однако переменный ток проходит легко и называется током смещения.
Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена Адамом Августином.
Что такое емкость? – Цепь последовательной и параллельной емкости
Емкость определяется как способность элемента накапливать электрический заряд.
Конденсатор хранит электрическую энергию в виде электрического поля двумя электродами конденсатора, одним положительным, а другим отрицательным.
Другими словами, емкость — это мера заряда на единицу напряжения, который может храниться в элементе. Он обозначается (C), а его единица измерения составляет фарад (F).
Содержимое:
- Объяснение и расчет емкости
- Типы конденсаторов Цепь конденсатора серии
- Цепь параллельного конденсатора
Емкость в основном подразделяется на два типа; это собственная емкость и взаимная емкость. Вещество с большей собственной емкостью накапливает больше электрических зарядов, а вещество с малой емкостью накапливает меньше электрических зарядов.
Объяснение и расчет емкости
Если две параллельные пластины соединены, перекрывают друг друга и подключены к источнику постоянного напряжения, как показано на рисунке. Две пластины разделены изолирующим диэлектриком, так что заряды не пересекаются друг с другом.
Один вывод параллельной пластины подключен к положительному источнику питания, а другой к отрицательному источнику питания. Когда питание включено, конденсатор начинает заряжаться и накапливает энергию, даже если питание выключено.
Уравнение емкости задается следующим образом:
Где
- Кл – емкость в фарадах или микрофарадах
- A — площадь перекрытия двух пластин в квадратных метрах
- d — расстояние между двумя плитами в метрах
- ε 0 известна как электрическая постоянная
- ε r — диэлектрическая проницаемость материала между двумя пластинами
Говорят, что емкость равна одному фараду, если один кулон заряда сохраняется при одном вольте на двух электродах элемента. Элемент, обладающий емкостью, называется конденсатором.
Заряд конденсатора в любой момент времени равен
q – количество заряда, которое может храниться в конденсаторе емкостью (C) при разности потенциалов (v) вольт.
Где i, q и v представляют собой мгновенные значения тока, заряда и напряжения соответственно.
Где
v 0 – начальное напряжение конденсатора
v t – конечное напряжение конденсатора
Теперь,
Мощность, поглощаемая конденсатором, определяется уравнением, показанным ниже.
Энергия, запасаемая конденсатором, определяется как постоянный. Это означает, что когда постоянное напряжение прикладывается к конденсатору без начального заряда, конденсатор сначала действует как короткое замыкание, но как только он полностью заряжается, конденсатор начинает вести себя как разомкнутая цепь.
Конденсатор только накапливает энергию и никогда не рассеивает ее ни в какой форме. Он может хранить конечное количество энергии, даже если ток через конденсатор равен нулю.
Типы конденсаторов
Существуют следующие типы конденсаторов:
- Бумажный конденсатор
- Воздушный конденсатор
- Пластиковый конденсатор
- Конденсатор из серебряной слюды
- Керамический конденсатор
- Электролитический конденсатор
- Фарфоровый конденсатор
Последовательная и параллельная емкость в цепи
Цепь последовательного конденсатора
Если количество конденсаторов, например, C 1 , C 2 , C 3 ….
