Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Что такое конденсатор и для чего он нужен? — Записки радиолюбителя

Конденсатор (с латинского «condensare» — «уплотнять», «сгущать», в простонародье «кондер») — один из самых распространенных элементов в радиоэлектронике, после резистора. Состоит из двух обкладок разделенных диэлектриком малой толщины, по сравнению с толщиной этих обкладок. Но на практике эти обкладки свернуты в многослойный рогалик, ой рулон в форме цилиндра или параллелепипеда разделенных все тем же диэлектриком.

Принцип работы конденсатора

Заряд. При подключении к источнику питания на обкладках скапливаются заряды. При зарядке на одной пластине скапливаются положительно заряженные частицы (ионы), а на другой отрицательно заряженные частицы (электроны). Диэлектрик служит препятствием, чтобы частицы не перескакивали на другую обкладку. При зарядке вместе с емкостью растет и напряжение на выводах и достигает максимума, равного напряжению источника питания.

Разряд. Если после зарядки конденсатора отключить питание и подключить нагрузку, конденсатор уже будет играть роль источника тока.  Электроны начнут двигаться в через нагрузку, которая при подключении образовывает замкнутую цепь, к ионам (по закону притяжения между разноименными разрядами).

Основными параметрами конденсатора являются:
  1. Номинальная емкость — это его основная характеристика, подразумевает объем электрических зарядов. Измеряется емкость в Фарадах (сокращенно Ф), на практике часто встречаются мкФ (1мкФ = 0,000001 Ф), нФ (1нФ = 0,000000001 Ф), пФ (1пФ = 0,000000000001 Ф), так как емкость в 1Ф очень велика. Но  есть такой компонент который может иметь емкость даже больше 1 Фарады его называют ионистр (о нем и о других я расскажу позже).
  2. Номинальное напряжение — это максимальное напряжение, при котором конденсатор может надежно и долго работать, измеряется конечно же в вольтах (сокращенно В). При превышении напряжения конденсатор выйдет из строя. В случаях когда необходимо поменять конденсатор, а с нужной емкостью имеется, но он рассчитан на большее напряжение по сравнению с вышедшем из строя его можно спокойно ставить (например «сгорел» конденсатор 450мкФ 10В, его можно заменить на 450мкФ 25В
    ). Главное чтобы он по габаритам поместился в вашу плату.
  3. Допуск отклонения —  допустимое отклонение величины его реальной ёмкости от указанной на корпусе. Обозначается в процентах. Допуск у конденсаторов может достигать 20 – 30%. В устройствах, где требуется особая точность, применяются конденсаторы с малым допуском (1% и менее).
  4. Температурный коэффициент емкости — встречается на электролитических конденсаторах. Емкость алюминиевого электролитического конденсатора зависит от температуры. С понижением температуры (особенно ниже 0°C) повышается вязкость электролита и его ESR (удельное электрическое сопротивление), что ведет к уменьшению емкости конденсатора.
Для чего же нужны конденсаторы и с чем их «едят».
  • В цепи переменного тока конденсатор нужен в роли емкостного сопротивления. Если в цепи с постоянным током конденсатор подключить последовательно лампочке, она светится не будет, а в цепи с переменном током она загорится. И будет святится даже ярче и чем выше емкость конденсатора тем ярче будет свет. За счет этого свойства конденсаторы часто используются в качестве фильтрации пульсирующего тока
     (его основная задача во многих схемах)
    , он хорошо подавляет ВЧ и НЧ помехи, скачки переменного тока и пульсации напряжения.
  • За счет своей главной особенности накапливать электрический заряд и затем быстро его отдавать создавая импульс, делает их незаменимыми при изготовлении фотовспышек, магнитных ускорителей, стартеров и т.п.
  • Конденсаторы также используются для запуска трехфазных двигателей на однофазном питании, подключая к третьему выводу он сдвигает фазу на 90 градусов.
  • Благодаря способности накапливать и отдавать заряд, конденсаторы используют в схемах в которых нужно сохранить информацию на длительное время. Но к сожалению, он значительно уступает в способности накапливать энергию аккумуляторным батареям питания, из-за саморазряда и не способности накопить электроэнергию большей величины.

Если вы нашли ошибку или нерабочую ссылку на файл, выделите ее и нажмите Shift + Enter или нажмите здесь , чтобы сообщить нам.

Конденсаторы

Тебе понравилась эта статья? Поделись с друзьями!

Конденсатор зачем он нужен. Что такое конденсатор и для чего он нужен

Во всех радиотехнических и электронных устройствах кроме транзисторов и микросхем применяются конденсаторы. В одних схемах их больше, в других меньше, но совсем без конденсаторов не бывает практически ни одной электронной схемы.

При этом конденсаторы могут выполнять в устройствах самые разные задачи. Прежде всего, это емкости в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов. С помощью конденсаторов передается сигнал между усилительными каскадами, строятся фильтры низких и высоких частот, задаются временные интервалы в выдержках времени и подбирается частота колебаний в различных генераторах.

Свою родословную конденсаторы ведут от , которую в середине XVIII века в своих опытах использовал голландский ученый Питер ван Мушенбрук. Жил он в городе Лейдене, так что нетрудно догадаться, почему так называлась эта банка.

Собственно это и была обыкновенная стеклянная банка, выложенная внутри и снаружи оловянной фольгой - станиолем. Использовалась она в тех же целях, как и современная алюминиевая, но тогда алюминий открыт еще не был.

Единственным источником электричества в те времена была электрофорная машина, способная развивать напряжение до нескольких сотен киловольт. Вот от нее и заряжали лейденскую банку. В учебниках физики описан случай, когда Мушенбрук разрядил свою банку через цепь из десяти гвардейцев взявшихся за руки.

В то время никто не знал, что последствия могут быть трагическими. Удар получился достаточно чувствительным, но не смертельным. До этого не дошло, ведь емкость лейденской банки была незначительной, импульс получился очень кратковременным, поэтому мощность разряда была невелика.

Как устроен конденсатор

Устройство конденсатора практически ничем не отличается от лейденской банки: все те же две обкладки, разделенные диэлектриком. Именно так на современных электрических схемах изображаются конденсаторы. На рисунке 1 показано схематичное устройство плоского конденсатора и формула для его расчета.

Рисунок 1. Устройство плоского конденсатора

Здесь S - площадь пластин в квадратных метрах, d - расстояние между пластинами в метрах, C - емкость в фарадах, ε - диэлектрическая проницаемость среды. Все величины, входящие в формулу, указаны в системе СИ. Эта формула справедлива для простейшего плоского конденсатора: можно просто расположить рядом две металлические пластины, от которых сделаны выводы. Диэлектриком может служить воздух.

Из этой формулы можно понять, что емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними. Для конденсаторов с другой геометрией формула может быть иной, например, для емкости одиночного проводника или . Но зависимость емкости от площади пластин и расстояния между ними та же, что и у плоского конденсатора: чем больше площадь и чем меньше расстояние, тем больше емкость.

На самом деле пластины не всегда делаются плоскими. У многих конденсаторов, например металлобумажных, обкладки представляют собой алюминиевую фольгу свернутую вместе с бумажным диэлектриком в плотный клубок, по форме металлического корпуса.

Для увеличения электрической прочности тонкая конденсаторная бумага пропитывается изолирующими составами, чаще всего трансформаторным маслом. Такая конструкция позволяет делать конденсаторы с емкостью до нескольких сотен микрофарад. Примерно так же устроены конденсаторы и с другими диэлектриками.

Формула не содержит никаких ограничений на площадь пластин S и расстояние между пластинами d. Если предположить, что пластины можно развести очень далеко, и при этом площадь пластин сделать совсем незначительной, то какая-то емкость, пусть небольшая, все равно останется. Подобное рассуждение говорит о том, что даже просто два проводника, расположенные по соседству, обладают электрической емкостью.

Этим обстоятельством широко пользуются в высокочастотной технике: в некоторых случаях конденсаторы делаются просто в виде дорожек печатного монтажа, а то и просто двух скрученных вместе проводков в полиэтиленовой изоляции. Обычный провод-лапша или кабель также обладают емкостью, причем с увеличением длины она увеличивается.

Кроме емкости C, любой кабель обладает еще и сопротивлением R. Оба этих физических свойства распределены по длине кабеля, и при передаче импульсных сигналов работают как интегрирующая RC - цепочка, показанная на рисунке 2.

Рисунок 2.

На рисунке все просто: вот схема, вот входной сигнал, а вот он же на выходе. Импульс искажается до неузнаваемости, но это сделано специально, для чего и собрана схема. Пока же речь идет о влиянии емкости кабеля на импульсный сигнал. Вместо импульса на другом конце кабеля появится вот такой «колокол», а если импульс короткий, то он может и вовсе не дойти до другого конца кабеля, вовсе пропасть.

Исторический факт

Здесь вполне уместно вспомнить историю о том, как прокладывали трансатлантический кабель. Первая попытка в 1857 году потерпела неудачу: телеграфные точки - тире (прямоугольные импульсы) искажались так, что на другом конце линии длиной 4000 км разобрать ничего не удалось.

Вторая попытка была предпринята в 1865 году. К этому времени английский физик У. Томпсон разработал теорию передачи данных по длинным линиям. В свете этой теории прокладка кабеля оказалась более удачной, сигналы принять удалось.

За этот научный подвиг королева Виктория пожаловала ученого рыцарством и титулом лорда Кельвина. Именно так назывался небольшой город на побережье Ирландии, где начиналась прокладка кабеля. Но это просто к слову, а теперь вернемся к последней букве в формуле, а именно, к диэлектрической проницаемости среды ε.

Немножко о диэлектриках

Эта ε стоит в знаменателе формулы, следовательно, ее увеличение повлечет за собой возрастание емкости. Для большинства используемых диэлектриков, таких как воздух, лавсан, полиэтилен, фторопласт эта константа практически такая же, как у вакуума. Но вместе с тем существует много веществ, диэлектрическая проницаемость которых намного выше. Если воздушный конденсатор залить ацетоном или спиртом, то его емкость возрастет раз в 15…20.

Но подобные вещества обладают кроме высокой ε еще и достаточно высокой проводимостью, поэтому такой конденсатор заряд держать будет плохо, он быстро разрядится сам через себя. Это вредное явление называется током утечки. Поэтому для диэлектриков разрабатываются специальные материалы, которые позволяют при высокой удельной емкости конденсаторов обеспечивать приемлемые токи утечки. Именно этим и объясняется такое разнообразие видов и типов конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретных условий.

Наибольшей удельной емкостью (соотношение емкость / объем) обладают . Емкость «электролитов» достигает до 100 000 мкФ, рабочее напряжение до 600В. Такие конденсаторы работают хорошо только на низких частотах, чаще всего в фильтрах источников питания. Электролитические конденсаторы включаются с соблюдением полярности.

Электродами в таких конденсаторах является тонкая пленка из оксида металлов, поэтому часто эти конденсаторы называют оксидными. Тонкий слой воздуха между такими электродами не очень надежный изолятор, поэтому между оксидными обкладками вводится слой электролита. Чаще всего это концентрированные растворы кислот или щелочей.

На рисунке 3 показан один из таких конденсаторов.

Рисунок 3. Электролитический конденсатор

Чтобы оценить размеры конденсатора рядом с ним сфотографировался простой спичечный коробок. Кроме достаточно большой емкости на рисунке можно разглядеть еще и допуск в процентах: ни много ни мало 70% от номинальной.

В те времена, когда компьютеры были большими и назывались ЭВМ, такие конденсаторы стояли в дисководах (по-современному HDD). Информационная емкость таких накопителей теперь может вызвать лишь улыбку: на двух дисках диаметром 350 мм хранилось 5 мегабайт информации, а само устройство весило 54 кг.

Основным назначением показанных на рисунке суперконденсаторов был вывод магнитных головок из рабочей зоны диска при внезапном отключении электроэнергии. Такие конденсаторы могли хранить заряд несколько лет, что было проверено на практике.

Чуть ниже с электролитическими конденсаторами будет предложено проделать несколько простых опытов, чтобы понять, что может делать конденсатор.

Для работы в цепях переменного тока выпускаются неполярные электролитические конденсаторы, вот только достать их почему-то очень непросто. Чтобы как-то эту проблему обойти, обычные полярные «электролиты» включают встречно-последовательно: плюс-минус-минус-плюс.

Если полярный электролитический конденсатор включить в цепь переменного тока, то сначала он будет греться, а потом раздастся взрыв. Отечественные старые конденсаторы разлетались во все стороны, импортные же имеют специальное приспособление, позволяющее избежать громких выстрелов. Это, как правило, либо крестовая насечка на донышке конденсатора, либо отверстие с резиновой пробкой, расположенное там же.

Очень не любят электролитические конденсаторы повышенного напряжения, даже если полярность соблюдена. Поэтому никогда не надо ставить «электролиты» в цепь, где предвидится напряжение близкое к максимальному для данного конденсатора.

Иногда в некоторых, даже солидных форумах, начинающие задают вопрос: «На схеме означен конденсатор 470µF * 16V, а у меня есть 470µF * 50V, можно ли его поставить?». Да, конечно можно, вот обратная замена недопустима.

Конденсатор может накапливать энергию

Разобраться с этим утверждением поможет простая схема, показанная на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема с конденсатором

Главным действующим лицом этой схемы является электролитический конденсатор C достаточно большой емкости, чтобы процессы заряда - разряда протекали медленно, и даже очень наглядно. Это дает возможность наблюдать работу схемы визуально с помощью обычной лампочки от карманного фонаря. Фонари эти давно уступили место современным светодиодным, но лампочки для них продаются до сих пор. Поэтому, собрать схему и провести простые опыты очень даже просто.

Может быть, кто-то скажет: «А зачем? Ведь и так все очевидно, да если еще и описание почитать…». Возразить тут, вроде, нечего, но любая, даже самая простая вещь остается в голове надолго, если ее понимание пришло через руки.

Итак, схема собрана. Как она работает?

В положении переключателя SA, показанном на схеме, конденсатор C заряжается от источника питания GB через резистор R по цепи: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Зарядный ток на схеме показан стрелкой с индексом iз. Процесс заряда конденсатора показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Процесс заряда конденсатора

На рисунке видно, что напряжение на конденсаторе возрастает по кривой линии, в математике называемой экспонентой. Ток заряда прямо-таки зеркально отражает напряжение заряда. По мере того, как напряжение на конденсаторе растет, ток заряда становится все меньше. И только в начальный момент соответствует формуле, показанной на рисунке.

Через некоторое время конденсатор зарядится от 0В до напряжения источника питания, в нашей схеме до 4,5В. Весь вопрос в том, как это время определить, сколько ждать, когда же конденсатор зарядится?

Постоянная времени «тау» τ = R*C

В этой формуле просто перемножаются сопротивление и емкость последовательно соединенных резистора и конденсатора. Если, не пренебрегая системой СИ, подставить сопротивление в Омах, емкость в Фарадах, то результат получится в секундах. Именно это время необходимо для того, чтобы конденсатор зарядился до 36,8% напряжения источника питания. Соответственно для заряда практически до 100% потребуется время 5* τ.

Часто, пренебрегая системой СИ, подставляют в формулу сопротивление в Омах, а емкость в микрофарадах, тогда время получится в микросекундах. В нашем случае результат удобнее получить в секундах, для чего придется микросекунды просто умножить на миллион, а проще говоря, переместить запятую на шесть знаков влево.

Для схемы, показанной на рисунке 4, при емкости конденсатора 2000мкФ и сопротивлении резистора 500Ω постоянная времени получится τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 микросекунд или ровно одна секунда. Таким образом, придется подождать приблизительно 5 секунд, пока конденсатор зарядится полностью.

Если по истечении указанного времени переключатель SA перевести в правое положение, то конденсатор C разрядится через лампочку EL. В этот момент получится короткая вспышка, конденсатор разрядится и лампочка погаснет. Направление разряда конденсатора показано стрелкой с индексом iр. Время разряда также определяется постоянной времени τ. График разряда показан на рисунке 6.

Рисунок 6. График разряда конденсатора

Конденсатор не пропускает постоянный ток

Убедиться в этом утверждении поможет еще более простая схема, показанная на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема с конденсатором в цепи постоянного тока

Если замкнуть переключатель SA, то последует кратковременная вспышка лампочки, что свидетельствует о том, что конденсатор C зарядился через лампочку. Здесь же показан и график заряда: в момент замыкания переключателя ток максимальный, по мере заряда конденсатора уменьшается, а через некоторое время прекращается совсем.

Если конденсатор хорошего качества, т.е. с малым током утечки (саморазряда) повторное замыкание выключателя к вспышке не приведет. Для получения еще одной вспышки конденсатор придется разрядить.

Конденсатор в фильтрах питания

Конденсатор ставится, как правило, после выпрямителя. Чаще всего выпрямители делаются двухполупериодными. Наиболее распространенные схемы выпрямителей показаны на рисунке 8.

Рисунок 8. Схемы выпрямителей

Однополупериодные выпрямители также применяются достаточно часто, как правило, в тех случаях, когда мощность нагрузки незначительна. Самым ценным качеством таких выпрямителей является простота: всего один диод и обмотка трансформатора.

Для двухполупериодного выпрямителя емкость конденсатора фильтра можно рассчитать по формуле

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, где C емкость конденсатора мкФ, Po мощность нагрузки Вт, U напряжение на выходе выпрямителя В, f частота переменного напряжения Гц, dU амплитуда пульсаций В.

Большое число в числителе 1000000 переводит емкость конденсатора из системных Фарад в микрофарады. Двойка в знаменателе представляет собой число полупериодов выпрямителя: для однополупериодного на ее месте появится единица

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

а для трехфазного выпрямителя формула примет вид C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Суперконденсатор - ионистор

В последнее время появился новый класс электролитических конденсаторов, так называемый . По своим свойствам он похож на аккумулятор, правда, с несколькими ограничениями.

Заряд ионистора до номинального напряжения происходит в течение короткого времени, буквально за несколько минут, поэтому его целесообразно использовать в качестве резервного источника питания. По сути ионистор прибор неполярный, единственное, чем определяется его полярность это зарядкой на заводе - изготовителе. Чтобы в дальнейшем эту полярность не перепутать она указывается знаком +.

Большую роль играют условия эксплуатации ионисторов. При температуре 70˚C при напряжении 0,8 от номинального гарантированная долговечность не более 500 часов. Если же прибор будет работать при напряжении 0,6 от номинального, а температура не превысит 40 градусов, то исправная работа возможна в течение 40 000 часов и более.

Наиболее распространенное применение ионистора это источники резервного питания. В основном это микросхемы памяти или электронные часы. В этом случае основным параметром ионистора является малый ток утечки, его саморазряд.

Достаточно перспективным является использование ионисторов совместно с солнечными батареями. Здесь также сказывается некритичность к условию заряда и практически неограниченное число циклов заряд-разряд. Еще одно ценное свойство в том, что ионистор не нуждается в обслуживании.

Пока получилось рассказать, как и где работают электролитические конденсаторы, причем, в основном в цепях постоянного тока. О работе конденсаторов в цепях переменного тока будет рассказано в другой статье - .

В электротехнике и радиоэлектронике широкое распространение получили различные виды конденсаторов. Каждый из них представляет собой устройство с двумя полюсами, имеющее определенное или переменное значение емкости и очень малую проводимость. Самый простой вариант конденсатора включает в себя два электрода в виде пластин или обкладок, где накапливаются разряды с противоположным значением. Чтобы избежать замыкания, они разделяются между собой тонкими .

Стандартный выпускаемый конденсатор состоит из электродов в виде многослойного рулона лент, разделяемых диэлектриком. Конфигурация конденсатора, чаще всего, представляет собой параллелепипед или цилиндр.

Как работает конденсатор

В сравнении с обычной батареей, конденсатор имеет существенные отличия. У него совершенно другая максимальная емкость, а также скорость зарядки и разрядки.

При подключении к источнику питания в самом начале ток зарядки будет иметь максимальное значение. Однако, по мере того, как заряд накапливается, наблюдается постепенное уменьшение тока, который полностью пропадает при полном заряде. Напряжение во время зарядки, наоборот, увеличивается и по окончании процесса становится равным напряжению в источнике питания.

Обозначение конденсаторов на схеме.

В случае подключения нагрузки при отключенном источнике питания, конденсатор сам становится источником тока. В этот момент, между пластинами происходит образование цепи. Через нагрузку происходит движение отрицательно заряженных электронов к ионам, обладающим положительным зарядом. В данном случае, вступает в силу закон притяжения разноименных зарядов. При прохождении тока через нагрузку происходит постепенная потеря заряда и, в конечном итоге, разрядка конденсатора. Одновременно, снижается напряжение и ток. Процесс разрядки считается завершенным, когда напряжение на электродах будет равным нулю.

Время зарядки полностью зависит от величины , а время его разрядки находится в зависимости от величины подключаемой нагрузки.

Применение конденсаторов

Конденсаторы, так же как транзисторы и , нашли широкое применение для электронных и радиотехнических схем. В электрических цепях они играют роль емкостного сопротивления. Благодаря способности к быстрой разрядке и созданию импульсов, они применяются в конструкциях фотовспышек, лазерах и ускорителях электромагнитного типа.

Очень эффективны конденсаторы при переключении электродвигателя с 380 на 220 вольт. Во время переключения к третьему выводу, происходит сдвиг фазы на 90 градусов. Таким образом, появляется возможность подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрические заряды. Простейшим конденсатором являются две металлические пластины (электроды), разделенные каким-либо диэлектриком. Конденсатор 2 можно зарядить, если соединить его электроды с источником 1 электрической энергии постоянного тока (рис. 181, а).

При заряде конденсатора свободные электроны, имеющиеся на одном из его электродов, устремляются к положительному полюсу источника, вследствие чего этот электрод становится положительно заряженным. Электроны с отрицательного полюса источника устремляются ко второму электроду и создают на нем избыток электронов, поэтому он становится отрицательно заряженным. В результате протекания зарядного тока i3 на обоих электродах конденсатора образуются равные, но противоположные по знаку заряды и между ними возникает электрическое поле, создающее между электродами конденсатора определенную разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов станет равной напряжению источника тока, движение электронов в цепи конденсатора, т. е. прохождение по ней тока i3 прекращается. Этот момент соответствует окончанию процесса заряда конденсатора.

При отключении от источника (рис. 181,б) конденсатор способен длительное время сохранять накопленные электрические заряды. Заряженный конденсатор является источником электрической энергии, имеющим некоторую э. д. с. ес. Если соединить электроды заряженного конденсатора каким-либо проводником (рис. 181, в), то конденсатор начнет разряжаться. При этом по цепи пойдет ток iр разряда конденсатора. Начнет уменьшаться и разность потенциалов между электродами, т. е. конденсатор будет отдавать накопленную электрическую энергию во внешнюю цепь. В тот момент, когда количество свободных электронов на каждом электроде конденсатора станет одинаковым, электрическое поле между электродами исчезнет и ток станет равным нулю. Это означает, что произошел полный разряд конденсатора, т. е. он отдал накопленную им электрическую энергию.

Емкость конденсатора. Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется его емкостью. Чем больше емкость конденсатора, тем больше накопленный им заряд, так же как с увеличением вместимости сосуда или газового баллона увеличивается объем жидкости или газа в нем.

Емкость С конденсатора определяется как отношение заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его электродами (приложенному напряжению)U:

C = q / U (69)

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Емкостью в 1 Ф обладает конденсатор, у которого при сообщении заряда

в 1 Кл разность потенциалов возрастает на 1 В. В практике преимущественно пользуются более мелкими единицами: микрофарадой (1 мкФ=10 -6 Ф), пикофарадой (1 пФ = 10 -12 мкФ).

Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его электродов, их взаимного расположения и свойств диэлектрика, разделяющего электроды. Различают плоские конденсаторы, электродами которых служат плоские параллельные пластины (рис. 182, а), и цилиндрические (рис. 182,б).

Свойствами конденсатора обладают не только специально изготовленные на заводе устройства, но и любые два проводника, разделенные диэлектриком. Емкость их оказывает существенное влияние на работу электротехнических установок при переменном токе. Например, конденсаторами с определенной емкостью являются два электрических провода, провод и земля (рис. 183, а), жилы электрического кабеля, жилы и металлическая оболочка кабеля (рис. 183,6).

Устройство конденсаторов и их применение в технике. В зависимости от применяемого диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, воздушными (рис. 184). Используя в качестве диэлектрика вместо воздуха слюду, бумагу, керамику и другие материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, удается при тех же размерах конденсатора увеличить в несколько раз его емкость. Для того чтобы увеличить площади электродов конденсатора, его делают обычно многослойным.

В электротехнических установках переменного тока обычно применяют силовые конденсаторы. В них электродами служат длинные полосы из алюминиевой, свинцовой или медной фольги, разделенные несколькими слоями специальной (конденсаторной) бумаги, пропитанной нефтяными маслами или синтетическими пропитывающими жидкостями. Ленты фольги 2 и бумаги 1 сматывают в рулоны (рис. 185), сушат, пропитывают парафином и помещают в виде одной или нескольких секций в металлический или картонный корпус. Необходимое рабочее напряжение конденсатора обеспечивается последовательным, параллельным или последовательно-параллельным соединениями отдельных секций.

Всякий конденсатор характеризуется не только значением емкости, но и значением напряжения, которое выдерживает его диэлектрик. При слишком больших напряжениях электроны диэлектрика отрываются от атомов, диэлектрик начинает проводить ток и металлические электроды конденсатора замыкаются накоротко (конденсатор пробивается). Напряжение, при котором это происходит, называют пробивным. Напряжение, при котором конденсатор может надежно работать неограниченно долгое время, называют рабочим. Оно в несколько раз меньше пробивного.

Конденсаторы широко применяют в системах энергоснабжения промышленных предприятий и электрифицированных железных дорог для улучшения использования электрической энергии при переменном токе. На э. п. с. и тепловозах конденсаторы используют для сглаживания пульсирующего тока, получаемого от выпрямителей и импульсных прерывателей, борьбы с искрением контактов электрических аппаратов и с радиопомехами, в системах управления полупроводниковыми преобразователями, а также для созда-

ния симметричного трехфазного напряжения, требуемого для питания электродвигателей вспомогательных машин. В радиотехнике конденсаторы служат для создания высокочастотных электромагнитных колебаний, разделения электрических цепей постоянного и переменного тока и др.

В цепях постоянного тока часто устанавливают электролитические конденсаторы. Их изготовляют из двух скатанных в рулон тонких алюминиевых лент 3 и 5 (рис. 185,б), между которыми проложена бумага 4, пропитанная специальным электролитом (раствор борной кислоты с аммиаком в глицерине). Алюминиевую ленту 3 покрывают тонкой пленкой окиси алюминия; эта пленка образует диэлектрик, обладающий высокой диэлектрической проницаемостью. Электродами конденсатора служат лента 3, покрытая окисной пленкой, и электролит; вторая лента 5 предназначена лишь для создания электрического контакта с электролитом. Конденсатор помещают в цилиндрический алюминиевый корпус.

При включении электролитического конденсатора в цепь постоянного тока необходимо строго соблюдать полярность его полюсов; электрод, покрытый окисной пленкой, должен быть соединен с положительным полюсом источника тока. При неправильном включении диэлектрик пробивается. По этой причине электролитические конденсаторы нельзя включать в цепи переменного тока. Их нельзя также использовать в устройствах, работающих при высоких напряжениях, так как окисная пленка имеет сравнительно небольшую электрическую прочность.

В радиотехнических устройствах применяют также конденсаторы переменной емкости (рис. 186). Такой конденсатор состоит из двух групп пластин: неподвижных 2 и подвижных 3, разделенных воздушными промежутками. Подвижные пластины могут перемещаться относительно неподвижных; при повороте оси 1 конденсатора изменяется площадь взаимного перекрытия пластин, а следовательно, и емкость конденсатора.

Способы соединения конденсаторов . Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном

соединении нескольких (например, трех), конденсаторов (рис. 187, а) эквивалентная емкость

1 /C эк = 1 /C 1 + 1 /C 2 + 1 /C 3

эквивалентное емкостное сопротивление

X C эк = X C 1 + X C 2 + X C 3

результирующее емкостное сопротивление

C эк = C 1 + C 2 + C 3

При параллельном соединении конденсаторов (рис. 187,б) их результирующая емкость

1 /X C эк = 1 /X C 1 + 1 /X C 2 + 1 /X C 3

Включение и отключение цепей постоянного тока с конденсатором. При подключении цепи R-C к источнику постоянного тока и при разряде конденсатора на резистор также возникает переходный процесс с апериодическим изменением тока i и напряжения u c При подключении к источнику постоянного тока цепи R-C выключателем В1 (рис. 188,а) происходит заряд конденсатора. В начальный момент зарядный ток I нач =U /R. Но по мере накопления зарядов на электродах конденсатора напряжение его и с будет возрастать, а ток уменьшаться (рис. 188,б). Если сопротивление R мало, то в начальный момент подключения конденсатора возникает большой екачок тока, значительно превышающий номинальный ток данной цепи. При разряде конденсатора на резистор R (размыкается выключатель В1 на рис. 189, а) напряжение на конденсаторе u с и ток i постепенно уменьшаются до нуля (рис. 189,б).

Скорость изменения тока i и напряжения ис при переходном процессе отделяется постоянной времени

Чем больше R и С, тем медленнее происходит заряд конденсатора.

Процессы заряда и разряда конденсатора широко используют в электронике и автоматике. С помощью их получают периодаческие несинусоидальные колебания, называемые релаксационными , и, в частности, пилообразное напряжение, необходимое для работы систем управления тиристорами, осциллографов и других устройств. Для получения пилообразного напряжения (рис. 190) периодически подключают конденсатор к источнику питания, а затем к разрядному резистору. Периоды Т 1 и T 2 , соответствующие заряду и разряду конденсатора, определяются постоянными времени цепей заряда Т 3 и разряда Т р, т. е. сопротивлениями резисторов, включенных в эти цепи.

Электрический конденсатор - это устройство, которое может накапливать заряд и энергию электрического поля. В основном он состоит из пары проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика. Толщина диэлектрика всегда намного меньше, чем размер обкладок. На электрических схемах замещения конденсатор обозначается 2-мя вертикальными параллельными отрезками (II).

Основные величины и единицы измерения

Существует несколько основных величин, определяющих конденсатор. Одна из них — это его емкость (латинская буква С), а вторая - рабочее напряжение (латинская U). Электроемкость (или же просто емкость) в системе СИ измеряется в фарадах (Ф). Причем как единица емкости 1 фарад - это очень много - на практике почти не применяется. Например, электрический заряд планеты Земля составляет всего 710 микрофарад. Поэтому в большинстве случаев из-меряется в производных от фарада величинах: в пикофарадах (пФ) при очень маленьком значении емкости (1 пФ=1/10 6 мкФ), в микрофарадах (мкФ) при достаточно большом ее значении (1 мкФ = 1/10 6 Ф). Для того чтобы рассчитать электроемкость, необходимо разделить величину заряда, накопленного между обкладками, на модуль разницы потенциалов между ними (напряжение на конденсаторе). Заряд конденсатора в данном случае - это заряд, накапливающийся на одной из обкладок рассматриваемого устройства. На 2-х проводниках устройства они одинаковы по модулю, но отличаются по знаку, поэтому сумма их всегда равняется нулю. Заряд конденсатора измеряется в кулонах (Кл), а обозначается буквой Q.

Напряжение на электроприборе

Одним из самых важных параметров рассматриваемого нами устройства является пробивное напряжение — разность значений потенциалов двух проводников конденсатора, приводящая к электрическому пробою слоя диэлектрика. Максимальное напряжение, при котором не происходит пробоя устройства, определяется формой проводников, свойствами диэлектрика и его толщиной. Условия работы, при которых напряжение на обкладках электроприбора близко к пробивному, недопустимы. Нормальное рабочее напряжение на конденсаторе меньше пробивного в несколько раз (в два-три раза). Поэтому при выборе следует обратить внимание на номинальное напряжение и емкость. В большинстве случаев значение этих величин указывается на самом устройстве или в паспорте. Включение конденсатора в сеть на напряжение, превышающее номинальное, грозит его пробоем, а отклонение значения емкости от номинального может привести к выбросу в сеть высших гармоник и перегреву устройства.

Внешний вид конденсаторов

Конструкция конденсато-ров может быть самой разнообразной. Она зависит от значения электроемкости устройства и его назначения. На параметры рассматриваемого устройства не должны влиять внешние факторы, поэтому обкладки имеют такую форму, при которой электрическое поле, созданное электрическими зарядами, сосредотачивается в небольшом зазоре между проводниками конденсатора. Поэтому они могут состоять из двух концентрических сфер, двух плоских пластин или двух коаксиальных цилиндров. Следовательно, конденсаторы могут быть цилиндрическими, сферическими и плоскими в зависимости от формы проводников.

Постоянные конденсаторы

По характеру изменения электроёмкости конденсаторы делят на устройства с постоянной, переменной ёмкостью или подстроечные. Разберем подробнее каждый из упомянутых типов. Приборы, чья ёмкость не меняется в процессе работы, то есть она является постоянной (значение емкости все-таки может колебаться в допустимых пределах в зависимости от температуры),- это постоянные конденсаторы. Существуют также электроприборы, меняющие свою электроемкость в процессе работы, они называются переменными.

От чего зависит С в конденсаторе

Электроемкость зависит от площади поверхности его проводников и расстояния между ними. Есть несколько способов изменения этих параметров. Рассмотрим конденсатор, который состоит из двух видов пластин: подвижных и неподвижных. Подвижные пластины перемещаются относительно неподвижных, в результате чего изменяется электроемкость конденсатора. Переменные аналоги используются для настроек аналоговых устройств. Причем емкость можно изменять в процессе работы. Подстроечные конденсаторы в большинстве случаев используют для настройки заводской аппаратуры, например для подбора емкости эмпирическим путем при невозможности расчета.

Конденсатор в цепи

Рассматриваемый прибор в цепи постоянного тока проводит ток только в момент включения его в сеть (при этом происходит заряд или перезаряд устройства до напряжения источника). Как только конденсатор полностью заряжается, ток через него не идет. При включении устройства в цепь с переменным током процессы разрядки и зарядки его чередуются друг с другом. Период их чередования равен приложенного синусоидального напряжения.

Характеристики конденсаторов

Конденсатор в зависимости от состояния электролита и материала, из которого он состоит, может быть сухим, жидкостным, оксидно-полупроводниковым, оксидно-металлическим. Жидкостные конденсаторы хорошо охлаждаются, эти устройства могут работать при значительных нагрузках и обладают таким важным свойством, как самовосстановление диэлектрика при пробое. У рассматриваемых электрических устройств сухого типа достаточно простая конструкция, немного меньше потери напряжения и ток утечки. На данный момент именно сухие приборы пользуются наибольшей популярностью. Основным достоинством электролитных конденсаторов являются дешевизна, компактные габариты и большая электроемкость. Оксидные аналоги - полярные (неверное подключение приводит к пробою).

Как подключается

Подключение конденсатора в цепь с постоянным током происходит следующим образом: плюс (анод) источника тока соединяется с электродом, который покрыт окисной пленкой. В случае несоблюдения этого требования может произойти Именно по этой причине жидкостные конденсаторы нужно подключать в цепь с переменным источником тока, соединяя встречно последовательно две одинаковые секции. Или нанести оксидный слой на оба электрода. Таким образом, получается неполярный электроприбор, работающий в сетях как с постоянным, так и с Но и в том и в другом случаях результирующая емкость становится в два раза меньше. Униполярные электрические конденсаторы обладают значительными размерами, зато могут включаться в цепи с переменным током.

Основное применение конденсаторов

Слово «конденсатор» можно услышать от работников различных промышленных предприятий и проектных институтов. Разобравшись с принципом работы, характеристиками и физическими процессами, выясним, зачем нужны конденсаторы, например, в системах энергоснабжения? В этих системах батареи широко применяют при строительстве и реконструкции на промышленных предприятиях для компенсации реактивной мощности КРМ (разгрузки сети от нежелательных ее перетоков), что позволяет уменьшить расходы на электроэнергию, сэкономить на кабельной продукции и доставить потребителю электроэнергию лучшего качества. Оптимальный выбор мощности, способа и места подключения источников (Q) в сетях электроэнергетических систем (ЭЭС) оказывает существенное влияние на экономические и технические показатели эффективности работы ЭЭС. Существуют два типа КРМ: поперечная и продольная. При поперечной компенсации батареи конденсаторов подключаются на шины подстанции параллельно нагрузке и называются шунтовыми (ШБК). При продольной компенсации батареи включают в рассечку ЛЭП и называют УПК (устройства продольной компенсации). Батареи состоят из отдельных приборов, которые могут соединяться различными способами: конденсаторы последовательного подключения или параллельного. При увеличении количества последовательно включенных устройств увеличивается напряжение. УПК также используются для выравнивания нагрузок по фазам, повышения производительности и эффективности дуговых и рудотермических печей (при включении УПК через специальные трансформаторы).

В бардачке каждого автолюбителя можно найти пару-тройку этих электроприборов. Зачем нужны конденсаторы в автомобиле? Там они используются в усиливающей аппаратуре акустических систем для качественного воспроизведения звука.

Практически во всех электронных устройствах, от самых простых до высокотехнологичных, таких как материнские платы компьютеров, можно встретить один неизменно присутствующий элемент, являющийся пассивным компонентом. Но к сожалению, мало кто знает как устроен и для чего нужен конденсатор, и какие виды этого накопителя бывают.

Просто о сложном

Итак, это небольшое устройство для накопления электрического поля или заряда похоже на обычную банку, ту, в которой маринуют помидоры или хранят муку. Она точно так же в себе накапливает сухое вещество или жидкость, которую в неё поместят. Аналогия проста: по цепи бегут электроны, а на своей дороге встречают проводников, которые ведут их в «банку», где они и накапливаются, усиливая заряд.

Для того чтобы выяснить, много ли элекрончиков так можно собрать, и в какой момент накопление прекратится (банка лопнет), электрический процесс обычно сравнивают с водопроводом. Если представить трубу, в которой течёт вода, закачиваемая туда насосом, то где-то в центре трубопровода нужно вообразить мягкую мембрану, растягивающуюся под давлением жидкости. Очевидно, что она будет растягиваться до определённого предела, пока не разорвётся или, если попалась очень крепкая, не уравновесит силу насоса.

Такой пример показывает, как работает конденсатор, только мембрана заменяется электрическим полем, которое увеличивается по мере зарядки накопителя (работы насоса), уравновешивая напряжение источника питания. Очевидно, что этот процесс не бесконечный, и предельный заряд существует, по достижении которого «банка» выйдет из строя и перестанет выполнять свои функции.

Устройство и принцип работы

Конденсатор - устройство, состоящее из двух пластин (обкладок), имеющих между собой пустоту. Напряжение к нему подаётся через проводки, подсоединённые к пластинкам. Современные приборы, по сути, не сильно отличаются от макетов на уроках физики, они также состоят из диэлектрика и обкладок. Следует отметить, что именно вещество или его отсутствие (вакуум), плохо проводящее электричество, изменяет характеристики накопителя.

Суть принципа работы конденсатора проста: дали напряжение, и заряд начал накапливаться. Для примера следует рассмотреть как ведёт себя накопитель в двух вариантах электрической цепи:

  • Постоянный ток . Если в цепь с подключённым к ней конденсатором подать ток, то можно увидеть, что стрелка на амперметре начнёт двигаться, а потом быстро вернётся в исходное положение. Это объясняется просто: устройство быстро зарядилось, то есть источник питания был уравновешен обкладками накопителя, и тока не стало. Поэтому часто говорят, что в условиях постоянного тока конденсатор не работает. Такое утверждение неправильное, всё функционирует, но очень непродолжительное время.
  • Переменный ток - это когда электроны двигаются сначала в одну, а затем в другую сторону. Если представить такую цепь с подключённым к ней накопителем, то на обеих обкладках конденсатора будут попеременно накапливаться положительные и отрицательные заряды. Это говорит о том, что переменный ток свободно протекает через устройство.

Поскольку конденсатор задерживает постоянный ток, но пропускает переменный, отсюда формируются и сферы его назначения, например, для устройств, в которых нужно убрать постоянную составляющую в сигнале. Вполне очевидно, что накопитель обладает сопротивлением, а вот мощность на нём не выделяется, поэтому он не греется.

Основные виды

Рядовой пользователь не всегда знает о том, каким конденсатором снабжено его устройство. А ведь каждый вид имеет свои недостатки и преимущества, а также эксплуатационные особенности. Существуют две большие группы этих устройств, предназначенные для электрической цепи с переменным и постоянным током. Но всё-таки основная классификация ведётся по типу диэлектрика, который находится между облатками конденсатора. Основные виды:

Отдельно стоит отметить электролитические конденсаторы. Главное их отличие от других видов - подключения только к цепи постоянного или пульсирующего тока. Такие накопители имеют полярность - это особенность их конструкции, поэтому неправильное подключение ведёт к вздутию или взрыву устройства. Они обладают большой ёмкостью, что делает конденсатор электролитический пригодным для применения в выпрямительных цепях.

Сферы применения

Можно смело сказать, что конденсаторы используют практически во всех электронных и радиотехнических схемах. Чтобы иметь представление о том, где и зачем нужен конденсатор, следует вспомнить его способность сохранять заряд и разряжаться в нужное время, а также пропускать переменный ток и не пропускать постоянный. А это значит, что такие устройства используются во многих технических сферах, например:

Электрические накопители можно встретить как в телевизорах, так и в приборах радиолокации, где необходимо формировать импульс большой мощности, для чего и служит конденсатор. Невозможно встретить блок питания без этих устройств или сетевой фильтр.

Нужно сказать, что накопители применяют и в сферах, не связанных с электрикой, например, в производстве металла и добыче угля, где используют конденсаторные электровозы.

Для чего нужен конденсатор?

Начнем с ответа на второй вопрос. Конденсатор – это система из двух проводников, которые называют обкладками конденсатора, разделенных слоем диэлектрика. Эти проводники несут равные по модулю и противоположные по знаку заряды имеют такую форму и расположены так, по отношению друг к другу, что поле, которое они создают, локализовано в ограниченной пространственной области. Характеризуют конденсатор при помощи емкости (). Емкость конденсатора – это взаимная емкость обкладок.
В задачах чаще всего рассматривают плоские, цилиндрические и сферические конденсаторы. Например, емкость цилиндрического конденсатора вычисляют при помощи формулы:

   

где — электрическая постоянная; — диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками конденсатора; и — радиусы цилиндров (внешнего и внутреннего).
Для конденсатора важной характеристикой служит пробивное напряжение – это разность потенциалов его обкладок, при которой происходит электрический разряд через слой диэлектрика. Этот параметр зависит от толщины слоя диэлектрика, его свойств и формы обкладок конденсатора.
Теперь перейдем к вопросу: для чего нужен конденсатор. Конденсаторы применяют в электронике и радиотехнике в схемах. В совокупности с сопротивлениями и транзисторами конденсаторы – основа радиотехники. В цепях переменного тока конденсатор может выступать как емкостное сопротивление. Если последовательно соединить конденсатор, лампу и источник переменного тока, то лампа будет гореть тем ярче, чем больше емкость конденсатора. Конденсаторы могут выступать как фильтры, подавляющие частотные помехи, скачки напряжения и тока. Конденсаторы могут долго копить заряд и быстро отдавать его. Так в цепях с низким сопротивлением создают сильный импульс. Этот эффект имеет применение при изготовлении лазеров, фотовспышек т.п. Конденсаторы могут копить и хранить заряд долгое время, что позволяет применять их в устройствах для хранения информации и как источники питания в устройствах низкой мощности. Надо сказать, что конденсаторы существенно уступают аккумуляторным батареям в способности копить электрическую энергию, так как они не могут аккумулировать большие энергии и способны к саморазряду. При помощи конденсаторов подключают трехфазные двигатели к однофазной сети, так как при  подключении конденсатора к третьему выводу сети осуществляется сдвиг фазы на .  Установки конденсаторов используют в промышленности для того, чтобы компенсировать реактивную энергию.

Конденсатор для сабвуфера, что это, как установить, и зарядить

Работа мощных автомобильных сабвуферов может сопровождаться проблемами, связанными с большим потреблением тока этими устройствами. Заметить это можно на пиках НЧ, когда сабвуфер «захлебывается».


Это объясняется просадками напряжения на входе питания саба. Исправить проблему помогает накопитель энергии, роль которого играет емкость конденсатора, включенного в цепь питания сабвуфера.

Зачем нужен конденсатор для сабвуфера

Электрический конденсатор представляет собой двухполюсное устройство, способное накапливать, сохранять и отдавать электрический заряд. Конструктивно он состоит из двух пластин (обкладок), разделенных диэлектриком. Важнейшей характеристикой конденсатора является его емкость, отражающая величину энергии, которую он способен накопить. Единицей измерения емкости служит фарада. Из всех типов конденсаторов, наибольшей емкостью обладают электролитические конденсаторы, а также их дальнейшие усовершенствованные родственники – ионисторы.

Чтобы понять, для чего нужен конденсатор, разберемся, что происходит в электрической сети автомобиля при включении в нее низкочастотной автоакустики, имеющей мощность 1 кВт и более. Простой подсчет показывает, что ток, потребляемый такими устройствами, достигает 100 ампер и выше. Нагрузка имеет неравномерный характер, максимумы достигаются в моменты басовых ударов. Просадка напряжения в момент прохождения автозвуком пика громкости НЧ обусловлена двумя факторами:

  • Наличием внутреннего сопротивления аккумулятора, ограничивающим его способность к быстрой отдаче тока;
  • Влиянием сопротивления соединительных проводов, вызывающим падение напряжения.

Аккумулятор и конденсатор имеют функциональную схожесть. Оба устройства способны накапливать электрическую энергию, впоследствии отдавая ее нагрузке. Конденсатор это делает значительно быстрее и «охотнее» аккумулятора. Такое свойство и лежит в основе идеи его применения.


Конденсатор подсоединяется параллельно аккумулятору. При резком увеличении потребления тока увеличивается падение напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора и, соответственно, уменьшается на выходных клеммах. В этот момент включается в работу конденсатор. Он отдаёт накопленную энергию, и тем самым компенсирует падение отдаваемой мощности.

Как подобрать конденсатор

Требуемая емкость конденсатора зависит от мощности сабвуфера. Чтобы не вдаваться в сложные вычисления, можно пользоваться простым эмпирическим правилом: на 1 кВт мощности необходима емкость 1 фарада. Превышение этого соотношения идет только на пользу. Поэтому, наиболее распространенный в продаже конденсатор большой емкости в 1 фараду, можно использовать и для сабвуферов мощностью менее 1 кВт. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 14 – 18 вольт. Некоторые модели оборудованы цифровым вольтметром – индикатором. Это создает дополнительные удобства в эксплуатации, а электроника, контролирующая заряд конденсатора, позволяет облегчить эту процедуру.

Как подключить конденсатор к сабвуферу

Установка конденсатора не относится к сложным процедурам, но при ее выполнении нужно быть внимательным и соблюдать некоторые правила:

  1. Чтобы избежать заметного падения напряжения, провода, соединяющие конденсатор и усилитель, не должны быть длиннее 50 см.По этой же причине, сечение проводов нужно выбрать достаточно большим;
  2. Следует соблюдать полярность. Плюсовой провод от аккумулятора соединяют с плюсовой клеммой питания усилителя саба и с выводом конденсатора, обозначенным знаком «+». Вывод конденсатора с обозначением «-», соединяется с кузовом автомобиля и с минусовой клеммой питания усилителя. Если усилитель до этого уже был подключен к «массе», минусовой вывод конденсатора можно зажать той же гайкой, соблюдая при этом длину проводов от конденсатора к усилителю в указанных пределах 50 см;
  3. Подключая конденсатор для усилителя, лучше воспользоваться штатными зажимами для присоединения проводов к его выводам. Если они не предусмотрены, можно воспользоваться пайкой. Следует избегать соединения скруткой, ток через конденсатор протекает значительный.


На рисунке 1 проиллюстрировано подключение конденсатора к сабвуферу.

Как зарядить конденсатор для сабвуфера

Подключать к электрической сети автомобиля, следует уже заряженный автомобильный конденсатор. Необходимость выполнения этого действия объясняется свойствами конденсатора, о которых упоминалось выше. Конденсатор заряжается так же быстро, как и разряжается. Поэтому, в момент включения разряженного конденсатора, токовая нагрузка будет чересчур велика.

Если купленный конденсатор на сабвуфер оснащен электроникой, контролирующей зарядный ток, можно не беспокоиться, смело подсоединяйте его к цепям питания. В противном случае, конденсатор следует заряжать до подключения, ограничивая ток. Удобно использовать для этого обыкновенную автомобильную лампочку, включив ее вразрез цепи питания. Рисунок 2 показывает, как правильно заряжать конденсаторы большой ёмкости.


В момент включения, лампа загорится в полный накал. Максимальный скачок тока будет ограничен при этом мощностью лампы и будет равен ее номинальному току. Далее, в процессе заряда, накал лампы будет ослабевать. По окончании процесса зарядки, лампа потухнет. После этого надо отключить конденсатор от зарядной цепи. Затем можно подключить заряженный конденсатор к цепи питания усилителя.

Если после прочтения статьи остались вопросы по подключению, советуем ознакомится со статьей «Как подключить усилитель в автомобиле».

Дополнительные плюсы установки конденсаторов в автомобилях

Кроме решения проблем с работой сабвуфера, подключаемый в сеть автомобиля конденсатор оказывает положительное влияние на режим работы электрооборудования в целом. Проявляется это следующим образом:

  • Конденсатор является хорошим фильтром высокочастотных составляющих сетевого напряжения, возникающих при коммутации нагрузок и работе некоторых электронных приборов, его функции благоприятно сказываются на работе всех систем автомобиля;
  • Применение конденсатора позволяет сгладить скачки напряжения, возникающие при включении и отключении потребителей бортовой сети, что позволяет генератору работать в более ровном режиме;
  • При запуске автомобиля стартером, конденсатор, безусловно, принимает в нем дополнительное участие, отдавая свой заряд в бортовую сеть. Особенно это актуально зимой, когда возможность аккумулятора отдавать ток снижается, а свойства конденсатора не изменяются.

Конденсатор установлен, и вы заметили, что ваш сабвуфер начал играть интересней. Но если маленько постараться можно заставить его играть еще лучше, предлагаем вам ознакомиться со статьей «Как настроить сабвуфер».

Зачем нужен конденсатор

Когда говорят о конденсаторах применительно к автомобилям, в первую очередь имеют в виду систему зажигания. В ней конденсаторы начали применять тогда, когда она была контактной, и применяют до сих пор.

В классической контактной системе зажигания конденсатор подключен параллельно прерывателю. Катушка зажигания (бобина) является автотрансформатором, коэффициент трансформации которого не так уж велик. Поэтому при замыкании контактов прерывателя, когда напряжение на ее первичной обмотке скачком возрастает от нуля до напряжения бортовой сети, амплитуды импульса, вырабатываемого вторичной обмоткой, для пробоя свечи не хватает. Одновременно с этим в катушке начинает накапливаться энергия в виде магнитного поля. Когда же контакты размыкаются, эта энергия выделяется, и на выводах первичной обмотки появляется напряжение самоиндукции, превышающее напряжение бортовой сети почти в 20 раз. Но напряжения для возникновения тока недостаточно - нужна также замкнутая цепь. Без конденсатора ее образовывали бы аккумуляторная батарея и искра между контактами прерывателя, отчего последние бы сильно изнашивались. Если же параллельно прерывателю подключен конденсатор, ток идет через него. На вторичной обмотке бобины возникает напряжение, превышающее напряжение самоиндукции на коэффициент трансформации, пробивающее искровой промежуток свечи.

Принципы действия электронных систем зажигания различны. В одних из них, как и в контактных, происходит коммутация первичной обмотки катушки зажигания, питаемой от бортовой сети, только эта коммутация производится бесконтактным способом. В других напряжение бортовой сети заранее повышается приблизительно в 20 раз преобразователем. Этим напряжением заряжается конденсатор. В момент, когда требуется искра, конденсатор замыкается на бобину и разряжается на нее, затем отключается от нее и снова заряжается от преобразователя. В системах второго типа искрообразование происходит не в момент размыкание, а в момент замыкания.

Находят применение конденсаторы и во вспомогательных узлах электронных системы зажигания. Таковы, например, фильтры питания, частотозадающие цепи преобразователей, а в микропроцессорных системах - тактовых генераторов. Здесь применяются низковольтные конденсаторы малых емкостей, поэтому они малогабаритны. Но для бесперебойной работы системы зажигания и двигателя в целом они не менее важны. Если бы любой из них внезапно исчез, двигатель бы тотчас остановился.

Что такое развязывающий конденсатор и как узнать, нужен ли он мне?

Люди обычно дают одно объяснение, когда их спрашивают, какова функция развязки конденсаторов, но на самом деле они выполняют несколько задач.

Вот список вещей, которые я знаю:

Они уменьшают отскок земли

Отскок земли - это явление, при котором изменение разности напряжений на плоскости заземления отрицательно влияет (в основном) на аналоговые и (иногда) цифровые сигналы. Для аналоговых сигналов, таких как, например, аудио, это может проявляться в виде высоких частот. Для цифровых сигналов это может означать отсутствие / задержку / ложные переходы сигнала.

Изменение разности напряжений вызвано созданием и коллапсом магнитных полей, вызванным изменением протекания тока.

Чем длиннее путь, по которому должен идти поток тока, тем выше индуктивность, связанная с ним, и тем хуже становится отскок от земли. Несколько путей прохождения тока также усугубляют проблему, а также скорость, с которой изменяется ток.

Поток тока, очевидно, происходит между источником питания и подключенной интегральной схемой, но несколько менее очевидно также между "связывающими" интегральными схемами. Текущий поток, связанный с двумя микросхемами, выглядит следующим образом; источник питания -> IC 1 -> IC 2 -> Земля -> источник питания.

Разъединяющий конденсатор эффективно уменьшает длину пути тока, функционируя как источник питания, тем самым уменьшая индуктивность и, таким образом, отскок от земли.

Предыдущий пример становится; Крышка -> IC 1 -> IC 2 -> Земля -> Крышка

Они поддерживают стабильный уровень напряжения

Есть две причины, почему уровни напряжения колеблются:

  • Индуктивность трассы / провода уменьшает максимальную скорость изменения тока через эту трассу / провод; внезапное увеличение «спроса» на ток приведет к падению напряжения; внезапное снижение «спроса» на ток приведет к скачку напряжения.
  • Источники питания (особенно переключающие) нуждаются во времени для ответа и будут немного отставать от текущего спроса.

Разъединяющий конденсатор сгладит потребление тока и уменьшит любые падения или скачки напряжения.

Они МОГУТ уменьшить EMI (передачу)

Когда мы говорим об электромагнитных помехах, мы имеем в виду либо передачу непреднамеренных электромагнитных помех, либо получение преднамеренных или непреднамеренных электромагнитных сигналов, которые влияют на работу вашего устройства. Обычно это относится к самой передаче.

Расположение (развязки) конденсаторов между силовой и заземляющей плоскостями изменяет коэффициент передачи в диапазоне частот. Очевидно, что использование только одного значения для ваших конденсаторов для всей печатной платы, а также для конденсаторов с потерями / высоким сопротивлением - это путь, если вам нужно уменьшить электромагнитные помехи, однако это идет вразрез с обычной практикой (которая поощряет увеличение порядка емкости, чем ближе вы находитесь к источнику питания). Большинство людей на самом деле не заботятся о EMI, если они делают схемы для своего хобби (хотя обычно это делают радиолюбители), но это становится неизбежным, когда вы создаете схему для массового производства.

Конденсатор (разъединяющий) МОЖЕТ уменьшить непреднамеренное электромагнитное излучение, создаваемое вашей цепью.

Чтобы ответить на ваши оставшиеся вопросы ..

Как узнать, нужен ли он мне, и если да, то какого размера и куда он должен идти?

Обычно вы устанавливаете развязывающий конденсатор, когда это возможно, выбирая наименьший физический размер с наибольшим значением, как можно ближе к выводу блока питания микросхемы.

Нужен ли 4-битный регистр сдвига параллельного доступа SN74195N, используемый с Arduino? (Чтобы использовать мой текущий проект в качестве примера) Почему или почему нет?

Вероятно, это будет работать нормально, но зачем беспокоиться о «вероятно», если вы можете увеличить шансы, разместив компонент, который стоит несколько центов, в некоторых случаях даже один цент?

Для чего нужен автомобильный конденсатор для сабвуфера

Конденсаторы для сабвуфера в последнее время все чаще встречаются не только в эксклюзивных “хайэндовских” аудиоинсталяциях, но и в “классических” комплектах автомобильных аудиосистем, использующих внешний усилитель звука. Такой конденсатор заметно улучшает параметры усилителя и качество звучания сабвуфера.

Дело в том, что современные сабвуферы на кратковременных пиках сигнала могут потреблять значительный ток, который не в состоянии мгновенно обеспечить даже самый мощный аккумулятор. И какими бы толстыми ни были звуковые провода, питающие усилитель сабвуфера, они все равно обладают сопротивлением, вызывающим в момент импульса падение напряжения. В результате этого в работе усилителя могут возникать, так называемые, провалы.

Не стоит также сбрасывать со счетов и работающий в летнее время кондиционер, "съедающий" до 30% энергии генератора, если он, конечно же, исправен. Поэтому, когда аудиосистема воспроизводит, например, мощные басы, то возможны искажения звука, вызванные неспособностью аккумуляторной батареи обеспечить необходимую скорость нарастания выходного сигнала (тока потребления).

Для устранения этого явления и нужен так называемый автомобильный конденсатор для сабвуфера, представляющий собой электролитический конденсатор большой емкости, подключаемый параллельно цепи питания усилителя. Внутреннее сопротивление такого конденсатора настолько мало, что импульсный ток отдается усилителю моментально, тем самым, сглаживая возможные провалы. С той же быстротой конденсатор снова заряжается, готовясь “выдать порцию” для нового баса из сабвуфера.

Как выбрать хороший конденсатор для сабвуфера

Мы уже давали свои рекомендации о том, какой сабвуфер купить в машину. А в этот раз мы расскажем об основных критериях при выборе автомобильного конденсатора для сабвуфера.

Большинство современных автомобильных конденсаторов имеют огромную электрическую емкость – несколько фарад, сопоставимую с емкостью земного шара. Поскольку они конструктивно компонуются рядом с усилителями, то, помимо нарядного и современного дизайна, эти элементы нередко снабжаются цифровыми вольтметрами и световой индикацией заряда (в начале статьи изображен типичный конденсатор для сабвуфера).

При выборе конденсатора, обратите внимание на следующие моменты:

  • В комплекте поставки должно входить всё необходимое для его установки и подключения вблизи усилителя. Причем имейте ввиду, что расстояние между конденсатором и усилителем не должно превышать пятидесяти сантиметров.
  • Мощные разъемы практически всех конденсаторов для сабвуфера имеют позолоту, уменьшающую сопротивление току, а их рабочее напряжение достигает 24 вольт.
  • Чем выше мощность усилителя, тем большей емкости нужно выбирать конденсатор для сабвуфера.

Если же вы не являетесь музыкальным гурманом, но вас просто не устраивает звучание штатной аудиосистемы, мы рекомендуем для начала задуматься над заменой автомагнитолы и акустики на более качественные модели (кстати, наша инструкция по установке автомагнитолы своими руками). Если и после этого вам захочется чего-то большего, тогда можно рассматривать вариант подключения внешнего усилителя и качественной акустики с мощным сабвуфером.

В качестве бонуса к этой статье предлагаем посмотреть видео, на котором специалист компании "Чип и Дип" очень подробно рассказывает зачем нужен конденсатор для сабвуфера в автомобильной аудиосистеме.

Зачем нужен конденсатор для сабвуфера в машине

Дизайн печатной платы

- Почему компьютерные схемы имеют так много резисторов и конденсаторов?

У них гораздо больше транзисторов, чем резисторов и конденсаторов, просто транзисторы в основном интегрированы как часть интегральных схем (а когда они не интегрированы, визуальная разница между дискретным транзистором и ИС с малым количеством выводов незначительна), так что вы их действительно не видите.

С другой стороны, резисторы и конденсаторы

сложно интегрировать в ИС, поэтому они, скорее всего, будут дискретными компонентами.

Конденсаторы

в основном используются для поддержания стабильности источника питания. Каждый раз, когда логический вентиль переключается, он потребляет всплеск тока, в основном из-за зарядки и разрядки паразитной емкости в проводке, а иногда также из-за частичного одновременного включения как верхнего, так и нижнего транзисторов. Каждый фронт тактовой частоты вызывает переключение большого количества логики в основном в одно и то же время, поэтому источник питания для чипа в целом также показывает всплески.

Итак, «развязывающие конденсаторы» используются для подачи этих всплесков тока и поддержания стабильного напряжения источника питания.Из-за паразитной индуктивности дорожек на печатной плате конденсаторы должны быть расположены близко к микросхемам, для которых они защищают источник питания, отсюда их большое количество.

Конденсаторы большего размера, но более медленные (с более высоким ESR и / или ESL) часто рассматриваются как часть силовой схемы, где они служат для сглаживания колебаний тока от переключающего действия понижающих преобразователей, которые понижают напряжение 12 В от источника питания до напряжение или около того, используемое основной логикой.

Резисторы

встречаются гораздо реже, чем конденсаторы, но у них есть несколько важных применений, одна из которых - оконцовка высокоскоростных сигнальных линий, чтобы предотвратить помехи сигналу от отражений.Другой обеспечивает «подтягивание» или «снижение», так что сигнал переходит в известное состояние, когда он активно не используется. Существует также определенное количество «аналоговых» схем (например, источников питания), для которых, вероятно, потребуются резисторы.

Также иногда встречаются «перемычки с нулевым сопротивлением», которые иногда классифицируются как резисторы. Они используются, когда дизайнер хочет разрешить несколько вариантов построения платы с немного разными соединениями.

Почему конденсаторы являются важными компонентами электронных схем

С развитием технологий конденсаторы стали важными компонентами почти каждого электронного устройства.Они способны накапливать электрический заряд, но ненадолго.

По Потшангбаму, июль

Подобно перезаряжаемой батарее, конденсаторы накапливают и выделяют энергию. Конденсаторы хранят потенциальную энергию в электрическом поле, тогда как батареи накапливают энергию в форме химической энергии, которая позже превращается в электрическую. Конденсаторы обладают такими функциями, как возможность простой зарядки и разрядки. Сегодня растет спрос на более качественные конденсаторы для носимых устройств, бытовой электроники и промышленного применения.

Важность конденсаторов
Конденсатор, также известный как конденсатор, является одним из основных компонентов, необходимых для построения электронных схем. Конструкция схемы является неполной или она не будет функционировать должным образом без базовых компонентов, таких как резисторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы и т. Д. Основная функция конденсаторов заключается в хранении электростатической энергии в электрическом поле и передаче этой энергии в цепь. , когда необходимо. Они пропускают переменный ток, но блокируют прохождение постоянного тока, чтобы избежать опасного выхода из строя цепи.

Хотя конденсаторы крошечные, они обеспечивают различные преимущества в электронных схемах.

  • Они накапливают энергию непосредственно на пластинах, что значительно ускоряет процесс зарядки / разрядки.
  • Они эффективны при фильтрации нежелательных частот.
  • Конденсаторы
  • могут эффективно справляться с потерями мощности и делать производство электроэнергии более экономичным.
  • Они менее чувствительны к температуре.
  • Конденсаторы разряжают ток практически мгновенно.
  • Конденсаторы предпочтительнее для приложений переменного тока.
  • Они способны работать с приложениями с высоким напряжением и, следовательно, подходят для высокочастотных сценариев использования.
  • Конденсаторы
  • имеют длительный жизненный цикл, составляющий от десяти до 15 лет.

Типы конденсаторов и их применение
Существует несколько типов конденсаторов разной конструкции, для разных применений и функций. Ниже приведены наиболее распространенные типы конденсаторов, используемых в электронных схемах.

Пленочные конденсаторы: К ним относятся полиэфирная пленка, металлизированная пленка, полипропиленовая пленка, пленка PTE и конденсаторы на основе полистирольной пленки. Что отличает их друг от друга, так это материал, используемый в качестве диэлектрика.

] Диэлектрик следует выбирать с осторожностью, исходя из его свойств. Пленочные конденсаторы имеют несколько преимуществ - они очень надежны и имеют длительный срок службы. Их предпочитают в условиях высоких температур.

Конденсаторы на основе пленки используются в автомобильных электронных блоках, поскольку они демонстрируют стабильность при работе при высоких температурах и в условиях вибрации.Широкое применение пленочных конденсаторов также можно объяснить их способностью выдерживать высокое напряжение.

Керамические конденсаторы: Эти конденсаторы не имеют полярности и имеют фиксированную емкость. В качестве диэлектрического материала они используют керамическое вещество. Обычно используются два типа керамических конденсаторов - многослойный керамический конденсатор (MLCC) и керамический дисковый конденсатор. Следует отметить, что керамические материалы плохо проводят электричество; поэтому электрические заряды не могут проходить через них.Обратной стороной керамических конденсаторов является то, что незначительное изменение температуры приводит к изменению их емкости.

Низкая индуктивность керамических конденсаторов делает их пригодными для высокочастотных применений. Они бывают небольших размеров и используются в различных электронных продуктах, включая телевизоры, мобильные телефоны, цифровые видеокамеры, ноутбуки и т. Д.

Электролитические конденсаторы: Их можно разделить на две категории: материал электрода (алюминий, тантал или ниобий) и свойства электролитов (влажный, твердый или гибрид влажный / твердый).Большинство электролитических конденсаторов имеют полярность; поэтому при постоянном напряжении важно исправлять полярность на обоих концах. Из-за своего небольшого размера и высокой емкости электролитические конденсаторы подходят для использования в цепях питания постоянного тока. Их применения - соединение и развязка. Недостатком электролитических конденсаторов является их относительно низкое напряжение.

Бумажные конденсаторы: Они сконструированы с использованием бумаги в качестве диэлектрика и способны накапливать достаточный электрический заряд.Диапазон емкости для них варьируется от 0,001 до 2 000 мкФ, а напряжение очень высокое - до 2000 В. Этот конденсатор поглощает влагу из воздуха, что снижает сопротивление изоляции диэлектрика. Бумажные конденсаторы используются в приложениях фильтрации. Их также можно использовать для приложений, требующих высокого напряжения и большого тока.

Общие проблемы при использовании неподходящих конденсаторов
Плохой конденсатор может привести к различным проблемам. Когда в цепи используется неправильный конденсатор, он не может стабилизировать высокое напряжение, что может отрицательно повлиять на систему, вызывая ее выход из строя раньше ожидаемого срока службы.Следует помнить, что все конденсаторы не сделаны из одних и тех же материалов. Следовательно, использование конденсатора плохого качества или конденсатора с неправильным номиналом может серьезно повлиять на работу схемы.

Другие проблемы, которые возникают из-за неправильного выбора конденсаторов, - это ненужная потеря мощности и нестабильные цепи. Кроме того, неправильный физический размер и тип конденсатора могут вызвать такие проблемы, как нежелательный шум, механическое напряжение, отказ цепи и т. Д. Также следует учитывать толщину внешнего слоя диэлектрика конденсатора.На этом слое обычно появляются трещины; поэтому толщина диэлектрика имеет большое значение для увеличения механической прочности, а также увеличения срока службы изделий.

Также, когда конденсатор низкого качества или когда в цепи более высокое напряжение, высока вероятность протечки химического изолятора. В таких случаях на печатную плату воздействует слабореактивное соединение, которое, в свою очередь, может повлиять на близлежащие компоненты и медную фольгу печатной платы.

Некоторые конденсаторы, имеющиеся на рынке
Модель: Конденсаторы полипропиленовые пленочные; Производитель: Panasonic
В этих конденсаторах, специально разработанных для подавления помех, используется негорючий пластиковый корпус
и негорючая смола; они полностью соответствуют требованиям RoHS. Серия оснащена механизмом безопасности
, который соответствует требованиям UL / CSA и европейского стандарта безопасности класса X2.
Основные характеристики
  • Влагостойкость проверена при 240 В переменного тока при 85 ° C / 85% в течение 1000 часов (C <1.0 мкФ)
  • Имеет номинальное напряжение 275 В переменного тока, номинальную емкость от 0,10 мкФ до 4,7 мкФ и допуск емкости
    ± 10% (K), ± 20% (M).
  • Диапазон температур категории от -40 ° C до + 110 ° C

Контакт: www.panasonic.eu

Модель: Серия пленочных конденсаторов EPCOS B3277X / Y / Z; Производитель: TDK
Серия подходит для использования в цепях промежуточного контура, в качестве фильтров постоянного тока, для коррекции коэффициента мощности в промышленных преобразователях, а также для источников питания с повышенными требованиями к надежности.Эти области применения включают рентгеновское оборудование, светодиодное уличное освещение, индукционные плиты и электрические зарядные устройства
.
Основные характеристики
  • Разработан для напряжений от 500 В до 1200 В постоянного тока со стандартной емкостью от 1,5 до 170 мкФ
  • Максимальный ток до 36,5 А
  • Максимальная рабочая температура компонентов, совместимых с RoHS, составляет 105 ° C.

Контакт: www.tdk-electronics.tdk.com

Модель: керамический конденсатор MLCC, 100 нФ; Производитель: Murata
Компания утверждает, что это самый маленький в мире керамический конденсатор MLCC 100 нФ для смартфонов 5G.Его максимальная емкость составляет 0,1 мкФ (100 нФ). Компания добилась площади монтажной поверхности, которая примерно на 50 процентов меньше, а объем - примерно на 80 процентов меньше, чем у ее собственных обычных продуктов (размер 2552,7 см) с емкостью 0,1 мкФ. Более того, емкость этого продукта примерно в десять раз больше, чем у других продуктов такого же размера (размер 20330,16 см), изначально выпускаемых компанией серийно.
Контакт: www.murata.com
Модель: Vishay BC Компоненты 257 серии PRM-SI; Производитель: Vishay Intertechnology
Эта серия миниатюрных вставных алюминиевых электролитических конденсаторов позволяет создавать конструкции с более высокой плотностью мощности.Серия представляет собой цилиндрический алюминиевый корпус, изолированный синей гильзой. Конденсаторы серии 257 PRM-SI имеют номинальное напряжение до 500 В в 25 компактных корпусах размером от 22 мм x 25 мм до 35 мм x 60 мм. Устройства, соответствующие требованиям RoHS, также доступны с защелкивающимися клеммами с 3-контактным ключом.

Основные характеристики

• Размер корпуса (Д x Д в мм): от 22 x 25 до 35 x 60
• Диапазон емкости: от 56 мкФ до 3300 мкФ
• Допуск: ± 20%
• Срок службы при + 85 ° C: 5 000 часов.vishay.com
Модель: серия KXF; Производитель: United Chemi-Con
Серия KXF включает сверхминиатюрные алюминиевые электролитические сквозные конденсаторы. Гарантия на эту серию составляет от 15 000 до 20 000 часов работы для цепей светодиодного освещения и других долговечных высоковольтных источников питания. Эти конденсаторы идеально подходят для высоконадежных приложений, таких как светодиоды, зарядные устройства, повышающие преобразователи и миниатюрные импульсные источники питания.

Основные характеристики
• Диапазон номинального напряжения от 160 до 450 В постоянного тока
• Диапазон емкости от 5,6 мкФ до 68 мкФ
• Поляризованные конденсаторы, не устойчивые к растворителям
• Диаметр от 10 до 18 мм
• Соответствует RoHS2

Контакт: www.chemi-con.com

Конденсатор - энергетический, электрический, конденсаторы и заряженные

Конденсатор накапливает электрическую энергию . Он заряжается путем подключения к электрической цепи.Когда конденсатор полностью заряжен, переключатель размыкается, и электрическая энергия сохраняется до тех пор, пока она не понадобится. Когда энергия необходима, выключатель замыкается, и происходит выброс электрической энергии.

Конденсатор состоит из двух не соприкасающихся электрических проводников. Жилы обычно разделены слоем изоляционного материала, диэлектрика. Диэлектрик не важен, но он защищает проводники от соприкосновения. Когда конденсатор подключен к электрической цепи с током, один проводник становится положительно заряженным, а другой отрицательно заряженным .Проводники не соприкасаются, поэтому ток не может течь через конденсатор. Конденсатор заряжен, и переключатель может быть разомкнут. Конденсатор накапливает электрическую энергию. Когда требуется энергия, конденсатор подключается к цепи, которой требуется энергия. Ток быстро течет в противоположном направлении, разряжая конденсатор всплеском электрической энергии.

Конденсаторы

могут иметь разные формы, но самая простая - это параллельный пластинчатый конденсатор . Он состоит из двух плоских проводников, расположенных параллельно друг другу.Пластины большего размера могут хранить больше заряда и, следовательно, больше энергии. Расположение пластин близко друг к другу также позволяет конденсатору накапливать больше энергии. Емкость конденсатора представляет собой заряд проводника, деленный на напряжение, и используется для измерения способности конденсатора накапливать энергию. Емкость конденсатора с параллельными пластинами пропорциональна площади пластин, деленной на расстояние между ними. Затем это число необходимо умножить на постоянную, которая является свойством диэлектрика между пластинами.Диэлектрик увеличивает емкость.

Конденсаторы

бывают разных размеров. Банки больших конденсаторов могут накапливать и быстро выделять большие всплески электрической энергии. Среди прочего, инженеры могут использовать такие устройства для проверки работоспособности схемы при ударе молнии . В промежуточном масштабе вспышка камеры работает, накапливая энергию в конденсаторе, а затем высвобождая ее, вызывая быструю яркую вспышку света . В электронных схемах используется большое количество малогабаритных конденсаторов.Например, в микросхеме RAM (оперативной памяти) используются сотни тысяч очень маленьких конденсаторов, соединенных с переключающими транзисторами в памяти компьютера. Компьютерная информация хранится в двоичном коде единиц и нулей. Заряженный конденсатор - единица, а незаряженный - ноль . Это всего лишь несколько примеров из множества применений конденсаторов.

энергии, накопленной в конденсаторе - University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, как энергия хранится в конденсаторе
  • Использование соотношений энергии для определения энергии, запасенной в конденсаторной сети

Большинство из нас видели, как медицинский персонал использует дефибриллятор, чтобы пропустить электрический ток через сердце пациента, чтобы заставить его нормально биться.Часто реалистичный в деталях, человек, применяющий электрошок, просит другого человека «сделать на этот раз 400 джоулей». Энергия, передаваемая дефибриллятором, накапливается в конденсаторе и может регулироваться в зависимости от ситуации. Часто используются единицы СИ - джоули. Менее драматично использование конденсаторов в микроэлектронике для подачи энергии при зарядке аккумуляторов ((рисунок)). Конденсаторы также используются для питания импульсных ламп на камерах.

Конденсаторы на печатной плате электронного устройства следуют соглашению о маркировке, при котором каждый из них обозначается кодом, начинающимся с буквы «C.”(Источник: Винделл Оскей)

Энергия, запасенная в конденсаторе, является электростатической потенциальной энергией и, таким образом, связана с зарядом Q и напряжением В между пластинами конденсатора. Заряженный конденсатор накапливает энергию в электрическом поле между пластинами. По мере зарядки конденсатора нарастает электрическое поле. Когда заряженный конденсатор отключается от батареи, его энергия остается в поле в пространстве между пластинами.

Чтобы понять, как можно выразить эту энергию (в терминах Q и В ), рассмотрим заряженный пустой конденсатор с параллельными пластинами; то есть конденсатор без диэлектрика, но с вакуумом между пластинами.Пространство между его пластинами имеет объем Ad и заполнено однородным электростатическим полем E . Полная энергия конденсатора содержится в этом пространстве. Плотность энергии в этом пространстве просто делится на объем Ad . Если мы знаем плотность энергии, ее можно найти как. В разделе «Электромагнитные волны» мы узнаем (после завершения изучения уравнений Максвелла), что плотность энергии в области свободного пространства, занятой электрическим полем E , зависит только от величины поля и составляет

Если мы умножим плотность энергии на объем между пластинами, мы получим количество энергии, хранящейся между пластинами конденсатора с параллельными пластинами :.

В этом выводе мы использовали тот факт, что электрическое поле между пластинами однородно, так что и Поскольку, мы можем выразить этот результат в других эквивалентных формах:

Выражение на рисунке (рисунок) для энергии, запасенной в конденсаторе с параллельными пластинами, обычно справедливо для всех типов конденсаторов. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим любой незаряженный конденсатор (не обязательно с параллельными пластинами). В какой-то момент мы подключаем его к батарее, давая ему разность потенциалов между пластинами.Первоначально заряд на пластинах равен По мере того, как конденсатор заряжается, заряд постепенно накапливается на его пластинах и через некоторое время достигает значения Q . Чтобы переместить бесконечно малый заряд dq с отрицательной пластины на положительную (от более низкого к более высокому потенциалу), объем работы dW , который должен быть выполнен на dq , составляет.

Эта работа становится энергией, запасенной в электрическом поле конденсатора. Чтобы зарядить конденсатор до заряда Q , требуется общая работа

.

Поскольку геометрия конденсатора не указана, это уравнение справедливо для любого типа конденсатора.Общая работа Вт, , необходимая для зарядки конденсатора, представляет собой запасенную в нем электрическую потенциальную энергию, или. Когда заряд выражается в кулонах, потенциал выражается в вольтах, а емкость выражается в фарадах, это соотношение дает энергию в джоулях.

Зная, что энергия, запасенная в конденсаторе, равна, теперь мы можем найти плотность энергии, запасенную в вакууме между пластинами заряженного конденсатора с параллельными пластинами. Нам просто нужно разделить на объем Ad пространства между его пластинами и учесть, что для конденсатора с параллельными пластинами мы имеем и.Следовательно, получаем

Мы видим, что это выражение для плотности энергии, запасенной в конденсаторе с параллельными пластинами, соответствует общему соотношению, показанному на (Рисунок). Мы могли бы повторить этот расчет либо для сферического конденсатора, либо для цилиндрического конденсатора - или для других конденсаторов - и во всех случаях мы получили бы общее соотношение, представленное (рисунок).

Проверьте свое понимание Разность потенциалов на конденсаторе 5,0 пФ составляет 0,40 В.а) Какая энергия хранится в этом конденсаторе? (b) Теперь разность потенциалов увеличена до 1,20 В. В какой раз увеличивается запасенная энергия?

а .; б. 9 раз

При неотложной сердечной недостаточности портативное электронное устройство, известное как автоматический внешний дефибриллятор (AED), может быть спасением. Дефибриллятор ((Рисунок)) подает большой заряд коротким импульсом или разрядом в сердце человека, чтобы исправить нарушение сердечного ритма (аритмию). Сердечный приступ может возникнуть в результате быстрого, нерегулярного сердцебиения, называемого фибрилляцией сердца или желудочков.Применение большого разряда электрической энергии может прекратить аритмию и позволить естественному кардиостимулятору организма вернуться к своему нормальному ритму. Сегодня машины скорой помощи носят с собой AED. AED также можно найти во многих общественных местах. Они предназначены для использования непрофессионалами. Устройство автоматически диагностирует сердечный ритм пациента, а затем применяет разряд с соответствующей энергией и формой волны. Во многих случаях перед использованием дефибриллятора рекомендуется сердечно-легочная реанимация.

Автоматические внешние дефибрилляторы можно найти во многих общественных местах. Эти портативные устройства предоставляют устные инструкции по использованию в первые несколько важных минут для человека, страдающего сердечным приступом. (кредит: Оуайн Дэвис)

Емкость дефибриллятора сердца Дефибриллятор сердца доставляет энергию путем первоначального разряда конденсатора. Какова его емкость?

Стратегия Нам дается В и , и нас просят найти емкость C .Решаем (рисунок) вместо C и подставляем.

Решение Решение этого выражения для C и ввод данных значений дает

Сводка

  • Конденсаторы используются для подачи энергии к различным устройствам, включая дефибрилляторы, микроэлектронику, такую ​​как калькуляторы, и лампы-вспышки.
  • Энергия, запасенная в конденсаторе, - это работа, необходимая для зарядки конденсатора, начиная с нулевого заряда на его пластинах. Энергия накапливается в электрическом поле в пространстве между пластинами конденсатора.Это зависит от количества электрического заряда на пластинах и от разности потенциалов между пластинами.
  • Энергия, запасенная в конденсаторной сети, представляет собой сумму энергий, сохраненных на отдельных конденсаторах в сети. Его можно вычислить как энергию, запасенную в эквивалентном конденсаторе сети.

Концептуальные вопросы

Если вы хотите хранить большое количество энергии в конденсаторной батарее, подключите ли вы конденсаторы последовательно или параллельно? Объяснять.

Глоссарий

плотность энергии
энергия, запасенная в конденсаторе, деленная на объем между пластинами

Что такое конденсатор? - Основы схемотехники

Конденсатор - это электрический компонент, используемый для хранения энергии в электрическом поле. Он имеет два электрических проводника, разделенных диэлектрическим материалом, которые накапливают заряд при подключении к источнику питания. Одна пластина получает отрицательный заряд, а другая - положительный.

Конденсатор не рассеивает энергию, в отличие от резистора. Его емкость характеризует идеальный конденсатор. Это количество электрического заряда на каждом проводнике и разность потенциалов между ними. Конденсатор отключает ток в цепях постоянного и короткого замыкания в цепях переменного тока. Чем ближе два проводника и чем больше площадь их поверхности, тем больше его емкость.

Общие типы конденсаторов

  • В керамических дисковых конденсаторах в качестве диэлектрического материала используется керамика.Керамический конденсатор заключен в капсулу с двумя выводами, которые выходят снизу и образуют диск. Керамический дисковый конденсатор не имеет полярности и подключается в любом направлении на печатной плате. В керамических конденсаторах относительно высокая емкость достигается при небольшом физическом размере из-за их высокой диэлектрической проницаемости. Его значение колеблется от пикофарад до одной или двух микрофарад, но его номинальное напряжение относительно низкое.

Трехзначный код, напечатанный на их корпусе, используется для определения емкости конденсатора в пикофарадах.Буквенные коды используются для обозначения их значения допуска, например: J = 5%, K = 10% или M = 20%. Например, керамический дисковый конденсатор выше с маркировкой 154 указывает на то, что имеется 15 и 4 нуля пикофарад, или 150 000 пФ (150 нФ).


Значение допуска керамического дискового конденсатора
  • Электролитические конденсаторы часто используются, когда требуются большие значения емкости. Они обычно используются для уменьшения пульсаций напряжения или для приложений связи и развязки.Электролитические конденсаторы изготовлены из двух тонких пленок алюминиевой фольги с оксидным слоем в качестве изолятора. Они поляризованы и при неправильном подключении могут выйти из строя или взорваться. Этот тип конденсатора имеет большой допуск, но плохо работает на высоких частотах.
Электролитический конденсатор
  • Танталовые конденсаторы обычно используются для средних значений емкости. Их лучше всего использовать, когда имеют значение размер и производительность, но они обычно не имеют высоких рабочих напряжений и не обладают очень высокой допустимой нагрузкой по току.Танталовые конденсаторы поляризованы и могут взорваться под нагрузкой. У них очень низкая терпимость к обратному смещению.
Маркировка танталовых конденсаторов с выводами Маркировка танталовых конденсаторов SMD

Маркировка танталовых конденсаторов SMD обычно состоит из трех цифр. Последний - множитель, а первые два - значащие цифры. Его значения указаны в пикофарадах. Следовательно, танталовый конденсатор SMD, показанный выше, имеет значение 47 x 10 6 пФ, что соответствует 47 мкФ.

Маркировка танталовых конденсаторов SMD Танталовые конденсаторы

также могут иметь прямую маркировку, как показано на рисунке выше.

  • Серебряные слюдяные конденсаторы используются во многих радиочастотных цепях, таких как генераторы и фильтры. Серебряная слюда дает очень высокие характеристики с жесткими допусками, но с небольшими изменениями температуры. В нем используются серебряные электроды, которые наносятся непосредственно на слюду. Несколько слоев помогают получить требуемый уровень емкости, и на эту емкость влияет площадь, покрытая электродами.
Серебряный слюдяной конденсатор
  • В пленочных конденсаторах в качестве диэлектрика используется тонкая пластиковая пленка. Пленочные конденсаторы используются во многих приложениях из-за их стабильности, низкой индуктивности и низкой стоимости. Они не поляризованы, поэтому подходят для сигналов переменного тока и питания. Они также сделаны с очень точными значениями емкости и сохраняют ее дольше, чем любой другой тип конденсатора.
Пленочный конденсатор
  • Конденсаторы переменной емкости - это конденсаторы с емкостью, которую можно изменять в зависимости от требований к определенному диапазону значений.Переменные конденсаторы состоят из металлических пластин. Среди этих пластин одна неподвижная, а другая подвижная. Емкость Thier может составлять от 10 до 500 пикофарад. Эти переменные резисторы находят множество применений, например, для настройки LC-цепей в радиоприемниках, для согласования импеданса в антеннах и т. Д. Есть два типа переменных конденсаторов - настроечный конденсатор и подстроечный конденсатор.
Конденсатор настройки

Каркас в этом конденсаторе обеспечивает поддержку конденсатора, сделанного из слюды, и находящегося в нем «статора».С помощью вала ротор стремится вращаться, когда статор неподвижен. Когда пластины подвижного ротора входят в неподвижный статор, емкость, возможно, достигает максимального уровня. В противном случае значение емкости будет минимальным.

Подстроечный конденсатор

Конденсатор этого типа имеет три вывода. Один соединен с неподвижной частью, другой - с частью, которая отвечает за движение, называемое поворотным, а другой вывод является общим.

Поляризованные и неполяризованные конденсаторы

Когда дело доходит до хранения и разгрузки, оба они работают по одному и тому же принципу.Однако есть много факторов, которые отличают их друг от друга.

  • Различные диэлектрики - Диэлектрик - это материал между двумя пластинами конденсатора. В поляризованных конденсаторах в качестве диэлектрика используется электролит, что дает им большую емкость, чем у других конденсаторов того же объема. Однако полярные конденсаторы, произведенные из разных материалов и процессов электролита, будут иметь разные значения емкости. Использование полярных и неполяризованных конденсаторов зависит от обратимых свойств диэлектрика.
  • Различные конструкции - чаще всего используются электролитические конденсаторы круглой формы; квадратные конденсаторы встречаются редко. Существуют также невидимые конденсаторы или распределенные конденсаторы, которые нельзя игнорировать в устройствах высокой и промежуточной частоты.
  • Условия использования и использование - внутренние материалы и конструкции обеспечивают большую емкость и высокочастотные характеристики полярных конденсаторов, что делает их очень подходящими для фильтров источников питания и т.п.Однако есть полярные конденсаторы с хорошими высокочастотными характеристиками - танталовый электролизный, который обычно не используется из-за своей дороговизны.
  • Различная производительность - Максимальная производительность - одно из основных требований при выборе конденсатора. Если в источнике питания телевизора в качестве фильтра используется металлооксидный пленочный конденсатор, емкость и выдерживаемое напряжение должны соответствовать требованиям фильтра; внутри корпуса можно установить только блок питания.Следовательно, в фильтре можно использовать только полярные конденсаторы, а полярная емкость необратима. Обычно электролитические конденсаторы имеют емкость более 1 МФ; лучше всего использовать для связи, развязки, фильтрации источника питания и т. д. Неполярные конденсаторы, как правило, менее 1 MF, что включает только резонанс, связь, выбор частоты, ограничение тока и т. д. Однако есть также большие емкости, высоковольтные. неполярные конденсаторы, в основном используемые для компенсации реактивной мощности, фазового сдвига двигателя и фазового сдвига мощности преобразования частоты.
  • Различная емкость - конденсаторы одинакового объема имеют разную емкость в зависимости от их диэлектриков.

Общее применение конденсаторов

  • Связь по переменному току / блокировка по постоянному току - компонент позволяет только сигналам переменного тока проходить от одного участка цепи к другому, блокируя любое статическое напряжение постоянного тока. Они обычно используются для разделения компонентов переменного и постоянного тока в сигнале. В этом методе необходимо убедиться, что полное сопротивление конденсатора достаточно низкое.Номинальное напряжение конденсатора должно быть больше пикового напряжения на конденсаторе. Обычно конденсатор может выдерживать напряжение питающей шины с некоторым запасом для обеспечения надежности.
  • Развязка источника питания - Конденсатор используется для развязки одной части схемы от другой. Развязка выполняется, когда входящий линейный сигнал проходит через трансформатор и выпрямитель; результирующая форма волны не является гладкой. Оно варьируется от нуля до пикового напряжения.При применении к цепи маловероятно, что это сработает, потому что обычно требуется постоянное напряжение.
  • Фильтрация шума переменного тока от цепей постоянного тока - Любые сигналы переменного тока, которые могут быть в точке смещения постоянного тока, шине питания или других узлах, которые должны быть свободны от конкретного изменяющегося сигнала, должны быть удалены конденсатором. Он также должен выдерживать напряжение питания, подавая и поглощая уровни тока, возникающие из-за шума на рельсе.
  • Фильтрация аудиосигнала - необходимо учитывать ВЧ характеристики конденсатора.Эта производительность может отличаться на более низких частотах. Здесь обычно используются керамические конденсаторы, поскольку они имеют высокую частоту собственного резонанса, особенно конденсаторы для поверхностного монтажа, которые очень малы и не имеют выводов, которые могут вызвать какую-либо индуктивность.

Что такое суперконденсаторы?

Он также известен как двухслойный электролитический конденсатор или ультраконденсатор. Суперконденсатор может хранить большое количество энергии. В частности, от 10 до 100 раз больше энергии на единицу массы или объема по сравнению с электролитическими конденсаторами.Он имеет более низкие пределы напряжения, которые перекрывают разрыв между электролитическими конденсаторами и аккумуляторными батареями.

Некоторые общие области применения суперконденсаторов

  • Ветряные турбины - суперконденсаторы помогают сгладить прерывистую энергию, вырабатываемую ветром.
  • Двигатели, приводящие в движение электромобили, работают от источников питания, рассчитанных на сотни вольт, что означает, что для хранения нужного количества энергии в типичном рекуперативном тормозе необходимы сотни последовательно соединенных суперконденсаторов.
  • Электрические и гибридные транспортные средства - суперконденсаторы используются в качестве временных накопителей энергии для рекуперативного торможения, при этом энергия транспортного средства обычно расходуется впустую, когда дело доходит до остановки, ненадолго сохраняется, а затем повторно используется, когда он снова начинает движение.

Суперконденсаторы и кривая разряда батареи

Кривая разряда батареи экспоненциальная. Как видите, экспоненциальный разряд обеспечивает стабильную мощность до конца. Энергия остается высокой на протяжении большей части заряда, а затем быстро падает по мере истощения заряда .

Кривая разряда суперконденсатора линейная. Как видите, линейный разряд не позволяет полностью использовать энергию. Он обеспечивает самую высокую мощность в начале .


Как конденсатор накапливает энергию? - Onlinecomponents.com

Конденсатор - это электрическое устройство, которое используется для хранения электрической энергии в виде электрического поля. Добавление электрической энергии к конденсатору называется «зарядкой», а получение энергии от конденсатора называется «разрядкой».Это пассивное устройство, которое не дает никакой выгоды.

Типичный конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных каким-либо изоляционным материалом или вакуумом, называемым диэлектриком. Диэлектрик, используемый в конденсаторах, может быть стеклянным, бумажным, керамическим, вакуумным или полупроводниковым. Способность конденсатора накапливать заряд называется емкостью, и эта емкость зависит от типа диэлектрического материала, используемого при производстве конденсатора. Кроме того, емкость прямо пропорциональна площади металлических пластин и обратно пропорциональна расстоянию между металлическими пластинами, которые являются частью конденсатора.

C = ɛ A / d

где

A = Площадь пластины конденсатора

d = расстояние между пластинами

ɛ = диэлектрическая постоянная

В идеале емкость конденсатора считается постоянной и равна заряду, накопленному на любой пластине конденсатора, и напряжению, приложенному между пластинами конденсатора [1].

C = Q / V

Где

Q = заряд

В = Напряжение

Поскольку конденсаторы являются элементами накопления энергии, работу конденсаторов как элемента накопления энергии можно понять, подумав о гравитации.Предположим, вы стоите возле лестницы и вам нужно подняться наверх, для этого вам нужно работать против гравитационного поля и требуется энергия. После того, как вы примените необходимую энергию и поднимитесь по лестнице, использованная энергия не теряется, она фактически сохраняется как гравитационная потенциальная энергия.

Аналогично, когда конденсатор подключен к источнику напряжения, энергия сохраняется в конденсаторе из-за работы, выполняемой источником напряжения или аккумулятором.

Как только источник подключен, электроны отталкиваются от одной пластины конденсатора, вызывая чистый положительный заряд на этой пластине, и для достижения равновесия такое же количество электронов отталкивается к другим пластинам, вызывая результирующий отрицательный заряд на этой пластине, в результате, между двумя пластинами создается разность потенциалов.

Как только конденсатор остается подключенным к батарее, эти положительно и отрицательно заряженные пластины сохраняют свой уровень заряда. Однако, поскольку аккумулятор удален и из-за разомкнутой цепи заряды не могут перемещаться и уже существует разность потенциалов, между пластинами возникает электрическое поле, и энергия, запасенная в конденсаторе, остается там.

Когда резистор или любое другое устройство подключено к конденсатору, теперь у зарядов есть путь для прохождения тока, который вызывает ток.Следовательно, энергия, запасенная в конденсаторе, преобразуется в тепло или в какую-либо форму работы. По мере того, как ток течет через конденсатор, заряд возвращается в свое положение равновесия, разность потенциалов уменьшается, напряженность электрического поля ослабевает и конденсатор считается разряженным.

Конденсатор может хранить только конечное количество энергии, которое зависит от диэлектрической прочности диэлектрического материала, который устанавливает напряжение пробоя конденсатора. Работа, необходимая для перемещения заряда dQ от положительной пластины к отрицательной, равна VdQ, где V - сила, необходимая для перемещения заряда.V▒ 〖VC dV〗

Вт = ½ CV2

Из вышеупомянутого уравнения можно сказать, что энергия, запасенная в конденсаторе, выражается в джоулях, если емкость конденсатора находится в фарадах, а приложенная разность потенциалов - в вольтах.

Физика - Конденсаторы - Бирмингемский университет

Батарея накапливает электрическую энергию и высвобождает ее в результате химических реакций, это означает, что ее можно быстро зарядить, но разряжается медленно. В отличие от батареи, конденсатор - это компонент схемы, который временно накапливает электрическую энергию, распределяя заряженные частицы на (обычно двух) пластинах для создания разности потенциалов.Конденсатору требуется меньше времени для зарядки, чем аккумулятору, и он может очень быстро высвободить всю энергию.

Сколько мы можем взимать?

При подключении к элементу или другому источнику питания электроны будут вытекать из отрицательного конца клеммы и накапливаться на одной пластине конденсатора. Другая пластина будет иметь чистый положительный заряд, поскольку электроны теряются в батарее, что приводит к разности потенциалов, эквивалентной напряжению элемента.

Конденсатор характеризуется своей емкостью ( C ), которая обычно выражается в единицах Фарад .Это отношение заряда ( Q ) к разности потенциалов ( V ), где C = Q / V

Чем больше емкость, тем больше заряда может удерживать конденсатор. Используя показанную установку, мы можем измерить напряжение во время зарядки конденсатора через резистор как функцию времени (t).

Как мы проверяем поведение конденсатора?

Как мы проверяем поведение конденсатора?

Как найти постоянную времени?

Здесь вы можете увидеть график зависимости напряжения от времени для зарядки и разрядки конденсатора.

Уравнения кривых V-t для заряда и разряда конденсатора являются экспоненциальными, где напряжение пропорционально начальному напряжению в зависимости от мощности времени. Таким образом, с помощью некоторых математических манипуляций мы можем построить логарифмический график напряжение-время разряжающегося конденсатора, чтобы легко получить постоянную времени ( τ = RC ) из ​​градиента (-1 / RC ) и начальное напряжение от точки пересечения по оси y.

Очень важно, чтобы используемый конденсатор имел большее номинальное напряжение, чем у элемента, и чтобы он был подключен с правильной полярностью (отрицательная пластина должна быть подключена к отрицательной клемме элемента), в противном случае он может взорваться.Отрицательный конец обычно обозначается чертой на корпусе конденсатора и обычно является более коротким контактом. Учтите, однако, что не все конденсаторы поляризованы (обычно меньшие мкФ и ) и могут быть подключены любым способом. Еще одна важная вещь, о которой нужно позаботиться, - это проводить измерения напряжения через заданные промежутки времени. Один из вариантов - использовать осциллограф или конденсатор / резистор большего размера для увеличения времени зарядки / разрядки.

Что означают ваши измерения?

Конденсаторы являются обычным компонентом большинства электронных устройств и наиболее важны для накопления энергии.Поэтому разработка конденсаторов важна для технического прогресса батарей. Хотя в настоящее время накопление энергии в значительной степени зависит от аккумуляторов, это может измениться в будущем, поскольку они медленно заряжаются и разряжаются, а химические процессы обычно вызывают потерю энергии из-за тепла. Хотя конденсаторы должны быть намного больше, чем батареи, чтобы сохранять такое же количество заряда, они имеют значительные преимущества, включая гораздо более длительный срок службы и нетоксичные компоненты.Попытки заменить батареи этими суперконденсаторами и ультраконденсаторами - постоянная область исследований.

Ранее мы говорили, что конденсаторы, в отличие от батарей, могут очень быстро разряжаться. По этой причине они находят широкое применение в нашей повседневной жизни и встречаются почти во всех бытовых электронных устройствах. Они особенно полезны в устройствах, где требуется быстрый отклик, например в лазерах и вспышках фотоаппаратов.

В эксперименте в видео выше мы продемонстрировали использование осциллографа для измерения постоянной времени конденсатора и узнали о важности полярности.Если у вас будет время, было бы интересно добавить в схему дополнительные компоненты. Добавив амперметр, мы можем измерить заряд и, следовательно, проделанную работу.

Если мы добавим несколько конденсаторов последовательно, общая емкость составит 1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + ... + 1 / CN , где CN - емкость N-го конденсатора. . Добавление дополнительных конденсаторов параллельно дает общую емкость C = C1 + C2 + C3 + ... + CN

.

Следующие шаги

Эти ссылки предоставлены только для удобства и в информационных целях; они не означают одобрения или одобрения Бирмингемским университетом какой-либо информации, содержащейся на внешнем веб-сайте.Бирмингемский университет не несет ответственности за точность, законность или содержание внешнего сайта или последующих ссылок. Пожалуйста, свяжитесь с внешним сайтом для получения ответов на вопросы относительно его содержания.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *