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

Конденсатор — урок. Физика, 9 класс.

Конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля (от лат. kondensator — «уплотнять», «сгущать»).

Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых металлических пластин — обкладок — и  слоя диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами пластин.

 

 

На схемах электрических цепей  конденсатор обозначается:  .

 

Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника тока. При зарядке обе обкладки получают заряды, равные по модулю, но противоположные по знаку. Под зарядом конденсаторов понимают модуль заряда одной из его обкладок. Свойство конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной — электроёмкостью.

Электроёмкость  обозначается буквой \(C\) и определяется по формуле:

C=qU, где  \(q\) — заряд конденсатора, \(U\) — напряжение между обкладками конденсатора.

                

Электроёмкость конденсатора зависит от площади перекрытия пластин и расстояния между ними, а также от свойств используемого диэлектрика:

 

C∼Sd, где \(S\) — площадь каждой обкладки, \(d\) — расстояние между обкладками.

За единицу электроёмкости в СИ принимается Фарад (Ф).   

Она названа в честь Майкла Фарадея — английского физика. \(1\) Фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд \(1\) Кулон создаёт между его обкладками напряжение \(1\) Вольт:  1 Фарад=1 Кулон1 Вольт.

 

 

\(1\) Ф — это очень большая ёмкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроёмкость, равную дольным единицам Ф: микрофарад (мкФ) — 10−6Ф,  пикофарад (пФ) — 10−12 Ф.

 

Для получения требуемой ёмкости конденсаторы соединяют в батареи.

 

Если конденсаторы соединены параллельно, то общая ёмкость равна сумме ёмкостей: Cоб=C1+C2+C3.

 

  

Если конденсаторы соединены последовательно, то общая ёмкость будет равна: 1Cоб=1C1+1C2+1C3.

 

  

При зарядке конденсатора внешними силами совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов. По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора. При разрядке конденсатора за счёт этой энергии может быть совершена работа. Энергия конденсатора есть не что иное, как энергия заключённого внутри него электрического поля.

Энергию электрического поля конденсатора можно рассчитать по формуле: Eэл=q22C.

Из формулы видно, что энергия конденсатора данной электроёмкости тем больше, чем больше его заряд.

Конденсатор

Публикации по материалам Д. Джанколи. "Физика в двух томах" 1984 г. Том 2.

Конденсатор - это устройство для накопления электрического заряда; он состоит из двух проводников (обкладок), расположенных близко друг к другу, но не соприкасающихся. Типичный плоский конденсатор представляет собой пару параллельных пластин площадью А, разделенных небольшим промежутком d (рис. 25.1, а). Часто пластины, разделяют прокладкой из бумаги или другого диэлектрика (изолятора) и сворачивают в рулон (рис. 25.1,6).

Предположим, что конденсатор подключен к источнику напряжения, например к батарее. (Батарея - это устройство, на клеммах которого поддерживается относительно постоянная разность потенциалов). Подсоединенный к батарее конденсатор быстро заряжается: одна его обкладка приобретает положительный заряд, другая-равный по величине отрицательный (рис. 25.2).

Заряд, приобретаемый каждой из обкладок конденсатора, пропорционален разности потенциалов Vba:

Q = CVba (25.1)

Коэффициент пропорциональности С называется емкостью конденсатора. Единица емкости, кулон на вольт, называется фарад (Ф). На практике чаще всего применяются конденсаторы емкостью от 1 пФ (пикофарад, 10-12Ф) до 1 мкФ (микрофарад, 10-6 Ф). Формулу (25.1) впервые вывел Вольт в конце XVIII в.

Определение емкости конденсатора

Емкость С служит характеристикой данного конденсатора. Величина емкости С зависит от размеров, формы и взаимного расположения обкладок, а также от вещества, заполняющего промежуток между обкладками. В этом разделе мы будем считать, что между обкладками находится вакуум или воздух.

Емкость конденсатора, согласно (25.1), можно определить экспериментально, непосредственно измерив заряд Q пластины при известной разности потенциалов Vba.

Если геометрическая конфигурация конденсаторов достаточно проста, то можно определить емкость

С аналитически. Для иллюстрации рассчитаем емкость С конденсатора с параллельными пластинами площадью А, находящимися на расстоянии d друг от друга (плоский конденсатор) (рис. 25.3). Будем считать, что величина d мала по сравнению с размерами пластин, так что электрическое поле Е между пластинами однородно и искривлением силовых линий у краев пластин можно пренебречь. Ранее мы показали, что напряженность электрического поля между близко расположенными параллельными пластинами равна Е = ?/?0, а силовые линии перпендикулярны пластинам.
Поскольку плотность заряда равна ? = Q/A, то

Напряженность электрического поля связана с разностью потенциалов соотношением

Мы можем взять интеграл от одной пластины до другой вдоль траектории, направленной навстречу силовым линиям:

Установив связь между Q и Vba, выразим теперь емкость С через геометрические параметры:

Справедливость полученного вывода очевидна: чем больше площадь А, тем «свободнее» разместятся на ней заряды, отталкивание между ними будет меньше и каждая пластина сможет удерживать больший заряд. Чем больше расстояние

d между пластинами, тем слабее заряды на одной пластине будут притягивать заряды на другой: на пластины от батареи поступает меньше заряда и емкость оказывается меньше.

Обратим также внимание, что формула справедлива при использовании в качестве диэлектрика - вакуума. Для других изоляторов используется коэффициент диэлектрической проницаемости К.
Тогда, с учётом коэффициента, ёмкость конденсатора будет равна:

С = К?0 A/d , либо С = ?A/d

Например, для некоторых диэлектриков коэффициент К будет равен:

Вакуум: К = 1.0000
Воздух (1 атм): К = 1.0006
Парафин: К = 2.2
Эбонит: К = 2.8
Пластик (поливинильный): К = 2.8-4.5
Бумага: К = 3-7
Кварц: К = 4.3
Стекло: К = 4-7
Фарфор: К = 6-8
Слюда: К = 7
Более подробно это будет рассмотрено далее в публикации - "Диэлектрики".

Продолжение следует. Коротко о следующей публикации:

Последовательное и параллельное соединения конденсаторов.
Конденсаторы можно соединять различными способами. На практике это используют очень часто, и емкость комбинации конденсаторов зависит от того, как они соединены. Два основных способа соединения - параллельное и последовательное.

Альтернативные статьи:
Дизель-генератор, Асинхронный генератор.


Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Электроемкость конденсатора — формула и определение

Электроемкость проводников

Проводники умеют не только проводить через себя электрический ток, но и накапливать заряд. Эта способность характеризуется таким параметром, как электроемкость.

Электроемкость

C = q/φ

С — электроемкость [Ф]

q — электрический заряд [Кл]

φ — потенциал [В]

Особенность этой величины в том, что она зависит от формы проводника. Для каждого вида проводников есть своя формула расчета электроемкости. Самая популярная — формула электроемкости шара.

Электроемкость шара

C = 4πεε0r

С — электроемкость [Ф]

ε — относительная диэлектрическая проницаемость среды [-]

ε0 — электрическая постоянная

ε0 = 8,85 × 10-12 Ф/м

r — радиус шара [м]

Конденсаторы

Способность накапливать заряд — полезная штука, поэтому люди придумали конденсаторы. Это такие устройства, которые помогают применять электрическую емкость проводников в практических целях.

Конденсатор состоит из двух проводящих пластин (обкладок), разделенных диэлектриком. Между проводящими пластинами образуется электрическое поле, все силовые линии которого идут от одной обкладки к другой.

Когда заряд накапливается на обкладках, происходит процесс под названием зарядка конденсатора. Заряды на разных обкладках равны по величине и противоположны по знаку.

Электроемкость конденсатора измеряется отношением заряда на одной из обкладок к разности потенциалов между обкладками:

Электроемкость конденсатора

C = q/U

С — электроемкость [Ф]

q — электрический заряд [Кл]

U — напряжение (разность потенциалов) [В]

По закону сохранения заряда, если обкладки заряженного конденсатора соединить проводником, то заряды нейтрализуются, переходя с одной обкладки на другую. Так происходит

разрядка конденсатора.

Любой конденсатор имеет предел напряжения. Если оно окажется слишком большим, то случится пробой диэлектрика, то есть разрядка произойдет прямо через диэлектрик. Такой конденсатор больше работать не будет.

Виды конденсаторов



Энергия конденсатора

У конденсатора, как и у любой системы заряженных тел, есть энергия. Чтобы зарядить конденсатор, необходимо совершить работу по разделению отрицательных и положительных зарядов. По закону сохранения энергии эта работа будет как раз равна энергии конденсатора.

Доказать, что заряженный конденсатор обладает энергией, несложно. Для этого понадобится электрическая цепь, содержащая в себе лампу накаливания и конденсатор. При разрядке конденсатора вспыхнет лампа — это будет означать, что энергия конденсатора превратилась в тепло и энергию света.


Чтобы вывести формулу энергии плоского конденсатора, нам понадобится формула энергии электростатического поля.

Энергия электростатического поля

Wp = qEd

Wp — энергия электростатического поля [Дж]

q — электрический заряд [Кл]

E — напряженность электрического поля [В/м]

d — расстояние от заряда [м]

В случае с конденсатором d будет представлять собой расстояние между пластинами.


Заряд на пластинах конденсатора равен по модулю, поэтому можно рассматривать напряженность поля, создаваемую только одной из пластин.

Напряженность поля одной пластины равна Е/2, где Е — напряженность поля в конденсаторе.

В однородном поле одной пластины находится заряд q, распределенный по поверхности другой пластины.

Тогда энергия конденсатора равна:

Wp = qEd/2

Разность потенциалов между обкладками конденсатора можно представить, как произведение напряженности на расстояние:

U = Ed

Поэтому:

Wp = qU/2

Эта энергия равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин.

Заменив в формуле разность потенциалов или заряд с помощью выражения для электроемкости конденсатора C = q/U, получим три различных формулы энергии конденсатора:

Энергия конденсатора

Wp = qU/2

Wp — энергия электростатического поля [Дж]

q — электрический заряд [Кл]

U — напряжение на конденсаторе [В]

Энергия конденсатора

Wp = q2/2C

Wp — энергия электростатического поля [Дж]

q — электрический заряд [Кл]

C — электроемкость конденсатора [Ф]

Энергия конденсатора

Wp = CU2/2

Wp — энергия электростатического поля [Дж]

C — электроемкость конденсатора [Ф]

U — напряжение на конденсаторе [В]

Эти формулы справедливы для любого конденсатора.

Применение конденсаторов

Конденсатор есть в каждом современном устройстве. Без него не будет работать ни один прибор. Разберем два самых наглядных примера.

Пример раз — вспышка

Без конденсатора вспышка в фотоаппарате работала бы не так, как мы привыкли, а с большими задержками, и к тому же быстро разряжала бы аккумулятор. Конденсатор в этом случае работает как батарейка. Он накапливает заряд от аккумулятора и хранит его до востребования. Когда нам нужна вспышка, конденсатор разряжается, чтобы она сработала и вылетела птичка.

Пример два — тачскрин

Тачскрин на телефоне работает по принципу, схожему с конденсатором. В самом смартфоне, конечно, тоже есть множество конденсаторов, но этот принцип куда интереснее.

Дело в том, что тело человека тоже умеет проводить электричество — у него даже есть сопротивление и электроемкость. Так что можно считать человеческий палец пластиной конденсатора — тело же проводник, почему бы и нет. Но если поднести палец к металлической пластине, получится плохой конденсатор.

В экран телефона встроена матрица из микроскопических пластинок. Когда мы подносим палец к одной из них, получается своего рода конденсатор. Когда перемещаем палец ближе к другой пластинке — еще один конденсатор. Телефон постоянно проверяет пластинки, и если обнаруживает, что у какой-то из них внезапно изменилась электроемкость, значит, рядом есть палец. Координаты пластинки с изменившейся электроемкостью передаются операционной системе телефона, а она уже решает, что с этими координатами делать.

Кстати, то же самое можно проделать, если взять обычную сосиску и поводить ей по экрану смартфона. Тачскрин будет реагировать на все контакты, как реагирует на человеческий палец.

Это не единственный вариант реализации тачскрина, но один из лучших на сегодняшний день. В айфоне используется именно он.

Глава 20. Конденсаторы

Для накопления разноименных электрических зарядов служит устройство, которое называется конденсатором. Конденсатор — система двух изолированных друг от друга проводников (которые часто называют обкладками конденсатора), один из которых заряжен положительным, второй — таким же по величине, но отрицательным зарядом. Если эти проводники представляют собой плоские параллельные пластинки, расположенные на небольшом рас-стоянии друг от друга, то конденсатор называется плоским.

Для характеристики способности конденсатора накапливать заряд вводится понятие электроемкости (часто говорят просто емкости). Емкостью конденсатора называется отношение заряда конденсатора к той разности потенциалов , которая возникает между обкладками при их заряжении зарядами и (эту разность потенциалов проводников часто называют электрическим напряжением между обкладками и обозначают буквой ):

(20.1)

Поскольку величины и (или ) в формуле (20.1) зависимы, то емкость (20.1) не зависит от и , а является характеристикой геометрии системы проводников. Действительно, при сообщении проводникам зарядов и проводники приобретут потенциалы, разность которых будет пропорциональна заряду . Поэтому в отношении (20.1) заряд сокращается.

Выведем формулу для емкости плоского конденсатора (эта формула входит в программу школьного курса физики). При заряжении параллельных пластин, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, зарядами и , в пространстве между ними возникает однородное электрическое поле с напряженностью (см. гл. 18):

(20.2)

Разность потенциалов между пластинами равна

(20.3)

где — площадь пластин, — расстояние между ними. Отсюда, вычисляя отношение заряда к разности потенциалов (20.3), находим емкость плоского конденсатора

(20.4)

Если все пространство между обкладками заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью , то поле (20.2) и разность потенциалов (20.3) убывает в раз, а емкость конденсатора в раз взрастает

(20.5)

Для конденсаторов, соединенных в батареи, вводится понятие эквивалентной емкости, как емкости одного конденсатора, который при заряжении его тем же зарядом, что и батарея дает ту же разность потенциалов, что и батарея конденсаторов. Приведем формулы для эквивалентной емкости, а также для заряда и электрического напряжения на каждом конденсаторе при последовательном и параллельном их соединении.

Последовательное соединение (см. рисунок). При сообщении левой пластине левого конденсатора заряда , а правой пластине правого заряда , на внутренних пластинах благодаря поляризации будут индуцироваться заряды (см. рисунок; значения индуцированных зарядов приведены под пластинами). Можно доказать, что в результате поляризации каждый конденсатор будет заряжен такими же зарядами и , как и заряды крайних пластин, напряжение на всей батарее конденсаторов равно сумме напряжений на каждом, а обратная эквивалентная емкость батареи — сумме обратных емкостей всех конденсаторов

(20.6)

Параллельное соединение (см. рисунок). В этом случае если сообщить левому проводнику заряд , правому сообщить заряд , заряд распределится между конденсаторами, вообще говоря, не одинаково, но по закону сохранения заряда .

Поскольку правые пластины всех конденсаторов соединены между собой, левые — тоже, то они представляют собой единые проводники, и, следовательно, разность потенциалов между пластинами каждого конденсатора будет одинакова: . Можно доказать, что при таком соединении конденсаторов эквивалентная емкость батареи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов

(20.7)

Заряженный конденсатор обладает определенной энергией. Если конденсатор емкости заряжен зарядом , то энергия этого конденсатора (можно говорить энергия электрического поля конденсатора) равна

(20.8)

С помощью определения электрической емкости (20.1) можно переписать формулу (20.8) еще в двух формах:

(20.9)

Рассмотрим в рамках этого минимума сведений о конденсаторах типичные задачи ЕГЭ по физике, которые были предложены в первой части книги.

Электроемкость конденсатора — его геометрическая характеристика, которая при неизменной геометрии не зависит от заряда конденсатора (задача 20.1.1 — ответ 3). Аналогично не меняется емкость конденсатора при увеличении напряжения на конденсаторе (задача 20.1.2 — ответ 3).

Связь между единицами измерений (задача 20.1.3) следует из определения емкости (20.1). Единица электрической емкости в международной системе единиц измерений СИ называется Фарада. 1 Фарада — это емкость такого конденсатора, между пластинами которого возникает напряжение 1 В при зарядах пластин 1 Кл и -1 Кл (ответ 4).

Поскольку электрическое поле в плоском конденсаторе однородно, то напряженность поля в конденсаторе и напряжение между пластинами связаны соотношением (см. формулу (18.9)) , где — расстояние между пластинами. Отсюда находим напряженность поля между обкладками плоского конденсатора в задаче 20.1.4

(ответ 4).

Согласно определению электрической емкости имеем в задаче 20.1.5

(ответ 2).

Из формулы (20.4) для емкости плоского конденсатора заключаем, что при увеличении площади его пластин в 3 раза (задача 20.1.6) его емкость увеличивается в 3 раза (ответ 1).

При уменьшении в раз расстояния между пластинами емкость плоского конденсатора возрастет в раз. Поэтому новое напряжение на конденсаторе (задача 20.1.7) можно найти из следующей цепочки формул

где и — новый заряд конденсатора (ответ 3).

Так как конденсатор в задаче 20.1.8 подключен к источнику, то между его пластинами поддерживается постоянное напряжение независимо от расстояния между ними. Поэтому заряд конденсатора изменяется при раздвигании пластин так же, как изменяется его емкость. А поскольку при увеличении расстояния между пластинами вдвое емкость конденсатора уменьшается вдвое (см. формулу (20.4)), то вдвое уменьшается и заряд конденсатора (ответ 2).

В задаче 20.1.9 конденсатор отключен от источника в процессе сближения пластин. Поэтому не меняется их заряд. А поскольку напряженность электрического поля между пластинами определяется соотношением (20.2)

то напряженность электрического поля между пластинами также не изменяется (ответ 3). Этот же результат можно получить и через определение емкости с учетом того, что

произведение от расстояния между пластинами не зависит (см. формулу (20.4)).

Из формул (20.8), (20.9) видим, что только одно из приведенных в качестве ответов к задаче 20.1.10 соотношений (а именно — 2) определяет энергию конденсатора.

При последовательном соединении конденсаторов (задача 20.2.1) одинаковыми будут их заряды независимо от значений их электрических емкостей (ответ 2). При параллельном соединении конденсаторов (задача 20.2.2) одинаковыми будут напряжения на каждом из них (ответ 3).

Поскольку конденсатор в задаче 20.2.3 отключен от источ-ника напряжения, его заряд не меняется в процессе раздвигания пластин. Поэтому для исследования изменения энергии конденсатора удобно воспользоваться формулой (20.8)

(1)

Так как при увеличении расстояния между пластинами в раз электрическая емкость конденсатора уменьшается в раз, то согласно формуле (1) энергия конденсатора увеличится в раз (ответ 1).

В задаче 20.2.4 не изменяется напряжение на конденсаторе. Поэтому воспользуемся первой из формул (20.9)

Из этой формулы заключаем, что при увеличении в раз расстояния между пластинами энергия конденсатора уменьшится в раз — ответ 2. (Разница с предыдущей задачей связана с тем, что здесь кроме внешних сил, совершающих работу при раздвигании пластин, совершает работу источник напряжения.)

В задаче 20.2.5 изменяют расстояние между пластинами (и, следовательно, емкость) и заряд конденсатора. Поэтому удобно воспользоваться формулой (20.8)

Из этой формулы заключаем, что при увеличении расстояния между пластинами в 2 раза и увеличении заряда конденсатора в 2 раза его энергия возрастет в 8 раз (ответ 4).

Поскольку в задаче 20.2.6 конденсаторы соединены последовательно, емкость батареи конденсаторов можно найти по формуле (20.6), откуда находим емкость батареи конденсаторов (ответ 2).

В задаче 20.2.7 конденсаторы соединены параллельно, поэтому емкость батареи конденсаторов можно найти по формуле (20.7): (ответ 2).

Основной вопрос, на который нужно ответить в задаче 20.2.8, это как соединены конденсаторы? Последовательно, параллельно, по-другому? Попробуем по-другому расположить в пространстве и изменить длину соединительных проводов, чтобы схема стала более понятной. Очевидно, что можно соединить вершину 1 и вершину 3 («уменьшив» длину провода 1-3), а также вершины 2 и 4. При этом средний конденсатор разворачивается в пространстве, и схема приобретает вид, показанный на рисунке, откуда видно, что конденсаторы соединены параллельно. Поэтому (ответ 1).

Когда в заряженный плоский конденсатор вставляют металлическую пластинку (задача 20.2.9), параллельную обкладкам конденсатора, напряженность электрического поля внутри пластинки становится равным нулю, вне пластинки между обкладками конденсатора остается таким же, каким оно было в отсутствие пластинки , где — заряд конденсатора, — площадь его пластин. Поэтому напряжение между обкладками конденсатора определяется соотношением:

где — расстояние между обкладками конденсатора, — толщина пластинки. Отсюда находим емкость рассматриваемого конденсатора

(ответ 4).

Чтобы найти емкость сферического конденсатора (задача 20.2.10) сообщим его обкладкам заряды и , найдем напряжение между обкладками, вычислим отношение заряда к напряжению. Разность потенциалов двух концентрических сфер, заряженных зарядами и (напряжение между обкладками сферического конденсатора), определена в задаче 19.2.5., откуда находим электрическую емкость сферического конденсатора (ответ 3):

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ КОНДЕНСАТОРА | От урока до экзамена

конденсатор плоский

Электроемкость — это скалярная величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд.

Электроемкость
не зависит от q и U;
зависит от геометрических размеров проводника, их формы, взаимного расположения, электрических свойств среды между проводниками.

Электрической емкостью проводника наз. отношение заряда проводника к его потенциалу: . 

единица измерения емкости в СИ: Ф (фарад)

Конденсатор обладает свойством накапливать и сохранять электрическую энергию.

Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.  Проводники наз. обкладками  конденсатора. Если заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то  под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из его обкладок.

Электроемкостью конденсатора называют отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между обкладками: 

Обозначение на электрических схемах:
Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора.
Заряд конденсатора — это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.

Виды конденсаторов:
1. по виду диэлектрика — воздушные, слюдяные, керамические, электролитические
2. по форме обкладок — плоские, сферические.
3. по величине емкости — постоянные, переменные (подстроечные).

Электроемкость плоского конденсатора 

где S — площадь пластины (обкладки) конденсатора
d — расстояние между пластинами
εо — электрическая постоянная
                                 ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика

Конденсатор — это система заряженных тел обладает энергией.
Энергия любого конденсатора: 

где С — емкость конденсатора, (Ф)                     Wэнергия (Дж)
       q — заряд конденсатора, (Кл)
       U — напряжение на обкладках конденсатора, (В)
Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин конденсатора вплотную, или работе по разделению положительных и отрицательных зарядов  необходимой при зарядке конденсатора.

Конденсаторы применяются для накопления электрической энергии и использования ее при быстром разряде (фотовспышка), для разделения цепей постоянного и переменного тока, в радиотехнике: колебательный контур, выпрямитель и других радиоэлектронных устройствах.

 

Емкость конденсаторов: определение, формулы, примеры.

Определение 1

Конденсатор – это совокупность двух любых проводников, заряды которых одинаковы по значению и противоположны по знаку.

Его конфигурация говорит о том, что поле, созданное зарядами, локализовано между обкладками. Тогда можно записать формулу электроемкости конденсатора:

C=qφ1-φ2=qU.

Значением φ1-φ2=U обозначают разность потенциалов, называемую напряжением, то есть U. По определению емкость положительна. Она зависит только от размерностей обкладок конденсатора их взаиморасположения и диэлектрика. Ее форма и место должны минимизировать воздействие внешнего поля на внутреннее. Силовые линии конденсатора начинаются на проводнике с положительным зарядом, а заканчиваются с отрицательным. Конденсатор может являться проводником, помещенным в полость, окруженным замкнутой оболочкой.

Выделяют три большие группы: плоские, сферические, цилиндрические. Чтобы найти емкость, необходимо обратиться к определению напряжения конденсатора с известными значениями зарядов на обкладках.

Плоский конденсатор

Определение 2

Плоский конденсатор – это две противоположно заряженные пластины, которые разделены тонким слоем диэлектрика, как показано на рисунке 1.

Формула для расчета электроемкости записывается как

C=εε0Sd, где S является площадью обкладки, d – расстоянием между ними, ε - диэлектрической проницаемостью вещества. Меньшее значение d способствует большему совпадению расчетной емкости конденсатора с реальной.

Рисунок 1

При известной электроемкости конденсатора, заполненного N слоями диэлектрика, толщина слоя с номером i равняется di, вычисление диэлектрической проницаемости этого слоя εi выполняется, исходя из формулы:

C=ε0Sd1ε1+d2ε2+...+dNεN.

Сферический конденсатор

Определение 3

Когда проводник имеет форму шара или сферы, тогда внешняя замкнутая оболочка является концентрической сферой, это означает, что конденсатор сферический.

Он состоит из двух концентрических проводящих сферических поверхностей с пространством между обкладками, заполненным диэлектриком, как показано на рисунке 2. Емкость рассчитывается по формуле:

C=4πεε0R1R2R2-R1, где R1 и R2 являются радиусами обкладок.

Рисунок 2

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Цилиндрический конденсатор

Емкость цилиндрического конденсатора равняется:

C=2πεε0llnR2R1, где l - высота цилиндров, R1 и R2 - радиусы обкладок. Данный вид конденсатора имеет две соосные поверхности проводящих цилиндрических поверхности, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3

Определение 4

Важной характеристикой конденсаторов считается пробивное напряжение - напряжение, при котором происходит электрический разряд через слой диэлектрика.

Umax находится от зависимости от толщины слоя и свойств диэлектрика, конфигурации конденсатора.

Электроемкость плоского конденсатора. Формулы

Кроме отдельных конденсаторов используются их соединения. Наличие параллельного соединения конденсаторов применяют для увеличения его емкости. Тогда поиск результирующей емкости соединения сводится к записи суммы Ci, где Ci- это емкость конденсатора с номером i:

C=∑i=1NCi.

При последовательном соединении конденсаторов суммарная емкость соединения всегда будет по значению меньше, чем минимальная любого конденсатора, входящего в систему. Для расчета результирующей емкости следует сложить величины, обратные к емкостям отдельных конденсаторов:

Пример 1

Произвести вычисление емкости плоского конденсатора при известной площади обкладок
1 см2 с расстоянием между ними 1 мм. Пространство между обкладками находится в вакууме.

Решение

Чтобы рассчитать электроемкость конденсатора, применяется формула:

C=εε0Sd.

Значения:

ε=1, ε0=8,85·10-12 Фм;S=1 см2=10-4 м2;d=1 мм=10-3 м.

Подставим числовые выражения и вычислим:

C=8,85·10-12·10-410-3=8,85·10-13 (Ф).

Ответ: C≈0,9 пФ.

Пример 2

Найти напряженность электростатического поля у сферического конденсатора на расстоянии x=1 см=10-2 м от поверхности внутренней обкладки при внутреннем радиусе обкладки, равном R1=1 см=10-2 м, внешнем – R2=3 см=3·10-2 м. Значение напряжения - 103 В.

Решение

Производящая заряженная сфера создает напряженность поля. Его значение вычисляется по формуле:

E=14πεε0qr2, где q обозначают заряд внутренней сферы, r=R1+x - расстояние от центра сферы.

Нахождение заряда предполагает применение определения емкости конденсатора С:

q=CU.

Для сферического конденсатора предусмотрена формула вида

C=4πεε0R1R2R2-R1 с радиусами обкладок R1 и R2.

Производим подстановку выражений для получения искомой напряженности:

E=14πεε0U(x+R1)24πεε0R1R2R2-R1=U(x+R1)2R1R2R2-R1.

Данные представлены в системе СИ, поэтому достаточно заменить буквы числовыми выражениями:

E=103(1+1)2·10-4·10-2·3·10-23·10-2-10-2=3·10-18·10-6=3,45·104 Вм.

Ответ: E=3,45·104 Вм.

Электроемкость. Конденсаторы

Что такое электроемкость проводников

Если у нас есть два проводника, изолированных друг от друга, которым мы сообщаем некоторые заряды (обозначим их соответственно q1 и q2), то между ними возникнет определенная разность потенциалов. Ее величина будет зависеть от формы проводников, а также от исходных величин зарядов. Обозначим такую разность Δφ. Если мы говорим о разности, возникающей в электрическом поле между двумя точками, то ее обычно обозначают U.

В рамках темы данной статьи нам больше всего интересна такая разность потенциалов между проводниками, когда их заряды противоположны по знаку, но равны друг другу по модулю. В таком случае мы можем ввести новое понятие – электрическая емкость (электроемкость).

Определение 1

Электрической емкостью системы, состоящей из двух проводников, называется отношение заряда одного проводника (q) к разности потенциалов между этими двумя проводниками.

В виде формулы это записывается так: C=q∆φ=qU.

Для измерения электрической емкости применяется единица, называемая фарад. Она обозначается буквой Ф.

1Φ=1 Кл1 В.

Конфигурации и размеры проводников, а также свойства диэлектрика определяют величину электроемкости заданной системы. Наибольший интерес для нас представляют проводники особой формы, называемые конденсаторами.

Определение 2

Конденсатор – это проводник, конфигурация которого позволяет локализовать (сосредотачивать) электрическое поле в одной выделенной части пространства. Проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

Определение 3

Если мы возьмем две плоские пластины из проводящего материала, расположим их на небольшом расстоянии друг от друга и проложим между ними слой диэлектрика, то мы получим простейший конденсатор, называемый плоским. При его работе электрическое поле будет располагаться преимущественно в промежутке между пластинами, но небольшая часть этого поля будет рассеиваться вокруг них.

Определение 4

Часть электрического поля вблизи конденсатора называется полем рассеяния.

Иногда в задачах мы можем не учитывать его и работать только с той частью электрического поля, которое расположено между обкладками. Однако пренебрегать полем рассеяния допустимо далеко не всегда, поскольку это может привести к ошибочным расчетам из-за нарушения потенциального характера электрического поля.

Рисунок 1.6.1. Электрическое поле в плоском конденсаторе.

Рисунок 1.6.2. Электрическое поле конденсатора без учета поля рассеяния, не обладающее потенциальностью.

Модуль напряженности электрического поля, которое создает каждая обкладка в плоском конденсаторе, выражается соотношением следующего вида:

E1=σ2ε0.

Исходя из принципа суперпозиции, можно утверждать, что напряженность E→ поля, которое создают обе пластины конденсатора, будет равна сумме напряженностей E+→ и E-→ полей каждой пластины, то есть E→=E+→+E-→.

Векторы напряженностей обеих пластин во внутренней части конденсатора будут параллельны друг другу. Значит, мы можем выразить модуль напряженности их суммарного поля в виде формулы E=2E1=σε0.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Как рассчитать электроемкость конденсатора

Вне пластин векторы напряженности будут направлены в противоположные друг от друга стороны, значит, E будет равно нулю. Если мы обозначим заряд каждой обкладки как q, а ее площадь как S, то соотношение qS даст нам представление о поверхностной плотности. Умножив E на расстояние между обкладками (d), мы получим разность потенциалов между пластинами в однородном электрическом поле. Теперь возьмем оба этих соотношения и выведем из них формулу, по которой может быть рассчитана электрическая емкость конденсатора.

C=q∆φ=σ·SE·d=ε0Sd.

Определение 5

Электрическая емкость плоского конденсатора – величина, обратно пропорциональная расстоянию между обкладками и прямо пропорциональная их площади.

Заполнение пространства между проводниками диэлектрическим материалом может увеличить электроемкость плоского конденсатора в число раз, кратное undefined.

Определение 6

Введем обозначение емкости в виде буквы С и запишем это в виде формулы:

C=εε0Sd.

Данная формула называется формулой электроемкости плоского конденсатора.

Конденсаторы бывают не только плоскими. Возможны и другие конфигурации, также обладающие специфическими свойствами.

Определение 7

Сферическим конденсатором называется система из 2-х концентрических сфер, сделанных из проводящего материала, радиусы которых равны R1 и R2 соответственно.

Определение 8

Цилиндрическим конденсатором называется системы из двух проводников цилиндрической формы, длина которых равна L, а радиусы R1 и R2.

Обозначим проницаемость диэлектрического материала как ε и запишем формулы, по которым можно найти электрическую емкость конденсаторов:

  • C=4πε0εR1R2R2-R1(сферический конденсатор),
  • C=2πε0εLlnR2R1(цилиндрический конденсатор).

Как рассчитать электроемкость батареи конденсаторов

Определение 9

Если мы соединим несколько проводников между собой, то мы получим конструкцию, называемую батареей.

Способы соединения могут быть разными. Если соединение будет параллельным, то напряжение всех конденсаторов в системе будет одинаково: U1=U2 =U, а заряды можно найти по формулам q1=С1U и q2=C2U. При таком соединении вся система может считаться одним конденсатором, электроемкость которого равна C, заряд – q=q1+q2, а напряжение – U. В виде формулы это выглядит так:

С=q1+q2U или C=C1+C2

Определение 10

Если в батарее конденсаторов элементы соединены параллельно, то для нахождения общей электроемкости нам нужно сложить емкости ее отдельных элементов.

Рисунок 1.6.3. Конденсаторы, соединенные параллельно. C=C1+C2

Рисунок 1.6.4. Конденсаторы, соединенные последовательно: 1C=1C1+1C2

Если же батарея состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов, то заряды обоих будут одинаковы: q1=q2=q. Найти их напряжения можно так: U1=qC1 и U2=qC2. Такую систему тоже можно считать одним конденсатором, заряд которого равен q, а напряжение U=U1+U2.

C=qU1+U2 или 1C=1C1+1C2

Определение 11

Если конденсаторы в батарее соединены последовательно, то для нахождения общей электроемкости нам нужно сложить величины, обратные емкостям каждого из них.

Справедливость обеих формул, приведенных выше, не зависит от количества конденсаторов в батарее.

Рисунок 1.6.5. Смоделированное электрическое поле плоского конденсатора.

Конденсатор

и емкость - определение, типы и использование

Конденсатор - это электрический компонент, который имеет способность накапливать энергию в виде электрических зарядов, которые создают разность потенциалов, которая представляет собой статическое напряжение, очень похожее на небольшую перезаряжаемую батарею. .

Самая основная конструкция конденсатора состоит из двух параллельных проводников (металлическая пластина), разделенных диэлектрическим материалом. Когда к конденсатору подключается источник напряжения, пластина конденсатора заряжается.Металлическая пластина, прикрепленная к положительной клемме, будет заряжена положительно, а пластина, прикрепленная к отрицательной клемме, будет заряжена отрицательно.

Изображение будет загружено в ближайшее время

Символы конденсаторов

Типы конденсаторов

  1. Пленочные конденсаторы: Пленочные конденсаторы - это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрической среды используется пластиковая пленка. Они доступны практически любого номинала и напряжения до 1500 вольт. Они колеблются от 10% до 0,01% при любом допуске.Кроме того, пленочные конденсаторы бывают разных форм и стилей. Есть два типа пленочных конденсаторов: свинцовый радиальный и осевой.

  2. Керамические конденсаторы: керамические конденсаторы - это те конденсаторы, в которых в качестве диэлектрического материала используется керамика. Он используется в высокочастотных цепях, таких как аудио в RF. В керамических конденсаторах можно получить как высокую, так и низкую емкость, изменяя толщину керамического диска.

  3. Электролитические конденсаторы: Электролитические конденсаторы - это конденсаторы, в которых оксидный слой используется в качестве диэлектрического материала.Обладает большой переносимостью. В основном есть два типа электролитических конденсаторов: танталовые и алюминиевые. Они доступны с рабочим напряжением примерно до 500 В, но максимальные значения емкости недоступны при высоком напряжении, а устройства с более высокой температурой доступны, но встречаются редко.

  4. Конденсатор переменной емкости: в конденсаторах переменной емкости в качестве диэлектрической среды в основном используется воздух. Переменный конденсатор - это конденсатор, емкость которого можно механически регулировать несколько раз.Например, эта форма конденсатора используется для установки резонансной частоты в LC-цепях, чтобы изменить радио в соответствии с импедансом в устройствах антенных тюнеров.

Определение емкости конденсатора

Накопление зарядов в проводниках вызывает разность потенциалов на конденсаторе. Количество накопленного заряда называется удерживающей способностью конденсатора. Эта способность удержания заряда называется емкостью. Накопленный заряд в конденсаторе прямо пропорционален напряжению, развиваемому на конденсаторе:

Q ∝V

Q = C / V

C = Q / V

C - константа пропорциональности, также называемая емкостью конденсатор.Единица измерения емкости - Фарад (Ф) - 1 кулон на вольт.

Изображение будет скоро загружено

Значение емкости зависит от физических характеристик, площади пластин конденсатора «A», расстояния между пластинами «d», диэлектрической проницаемости диэлектрической среды «ε».

C = ε x \ [\ frac {A} {d} \]

Энергия конденсатора

Энергия сохраняется в джоулях и равна половине емкости, умноженной на квадрат напряжения конденсатора.

E = C × V2 / 2

Конденсатор в серии

Общая емкость конденсаторов, подключенных последовательно C1, C2, C3, ..:

Изображение будет скоро загружено

\ [\ frac {1} {C_ {Total}} \] = \ [\ frac {1} {C_ {1}} \] + \ [\ frac {1} {C_ {2}} \] + \ [\ frac {1} {C_ {3}} \] + ...

Конденсатор, подключенный параллельно

Общая емкость конденсаторов, подключенных параллельно C1, C2, C3, ..:

Изображение будет скоро загружено

CTotal = C1 + C2 + С3 +...

Факторы, влияющие на емкость

  • Площадь поверхности: Площадь поверхности двух пластин влияет на значение емкости. Чем выше значение площади поверхности, тем выше емкость.

  • Расстояние: Расстояние между пластинами влияет на значение емкости. Чем меньше значение расстояния, тем выше емкость.

  • Диэлектрическая среда: Тип материала, разделяющего две пластины, называемый «диэлектриком».«Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем выше значение емкости.

Использование конденсатора

Конденсаторы имеют как электрические, так и электронные приложения. Они используются для нескольких вещей, таких как фильтры, системы хранения энергии, стартеры двигателя, сигнальные устройства. устройства обработки и т. д.

  • Конденсаторы используются для хранения энергии, которая может использоваться устройством для временного отключения электроэнергии, когда им требуется дополнительная мощность.

  • Конденсаторы используются для блокировки постоянного тока после полной зарядки, но еще позволить переменному току проходить через определенную цепь.

  • Конденсаторы используются в качестве датчиков для нескольких вещей, таких как измерение влажности, уровня топлива, механической деформации и т. Д.

  • Конденсаторы могут использоваться в цепи, зависящей от времени. Его можно подключить к любому светодиоду или акустической системе, и вполне вероятно, что любой мигающий свет / регулярный звуковой сигнал использует конденсатор синхронизации.

Интересные факты

  • Конденсаторы с высокой емкостью изготовлены из материала с высокой диэлектрической проницаемостью.

  • Конденсатор может принимать и временно накапливать энергию от цепи. Затем конденсатор вернет энергию в схему позже.

Что такое конденсатор? Базовое определение

Конденсатор - это электрический компонент, который накапливает потенциальную энергию. Конденсаторы удерживают положительную и отрицательную энергию на двух отдельных пластинах, разделенных изолятором. Конденсатор (ы) для краткости называется конденсатор (ы).

Конденсаторы используются в блоках питания (блоки питания для подачи питания на компоненты ПК) и могут сглаживать напряжение с помощью процесса, также известного как пульсации фильтра.Конденсаторы также могут накапливать электрическую энергию и блокировать постоянный электрический ток, обеспечивая надежный поток энергии на ваш компьютер.

Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изолятором. Одна из наиболее важных характеристик конденсатора - способность противостоять изменениям напряжения. Это означает, что если напряжение, приложенное к конденсатору, изменяется внезапно, напряжение конденсатора будет изменяться медленнее, чем по сравнению с приложенным напряжением.

В блоках питания, которые обеспечивают питание компонентов, включая ЦП, GPU , жесткий диск и SSD (твердотельный накопитель) , лучшими электролитическими конденсаторами являются те, которые рассчитаны на 105 градусов Цельсия (221 градус Фаренгейта) , так как они имеют более длительный срок службы, чем те, которые рассчитаны на 85 градусов по Цельсию (185 градусов по Фаренгейту).Однако производитель конденсатора также играет роль. Конденсаторы японского производства являются предпочтительным выбором.

Ниже приведены наиболее важные характеристики конденсатора

  • Рабочее напряжение (при превышении в течение длительного времени конденсатор, скорее всего, выйдет из строя)
  • Рабочая температура
  • Емкость (способность накапливать электрический заряд)
  • Допуск (показывает насколько близка емкость конденсатора к его номинальному уровню, выраженная в процентах)
  • Полярность (для электролитических конденсаторов)
  • ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
  • Пульсации тока
  • Ток утечки (ток «утечки» через электрический изолятор из-за плохое сопротивление изоляции конденсатора).
  • Размер (конденсаторы большего размера могут легче рассеивать тепло и иметь большее количество диэлектрика)

Эта статья является частью Tom's Hardware Glossary .

Дополнительная литература:

Определение конденсатора по Merriam-Webster

ca · pac · i · tor | \ kə-ˈpa-sə-tər \

: устройство, которое используется для хранения электрической энергии.

Как работают конденсаторы | HowStuffWorks

В некотором смысле конденсатор немного похож на батарею.Хотя они работают совершенно по-разному, конденсаторы и аккумуляторы хранят электрическую энергию. Если вы прочитали «Как работают батареи», то знаете, что у батареи есть две клеммы. Внутри батареи химические реакции производят электроны на одном выводе, а другой вывод поглощает их, когда вы создаете цепь. Конденсатор намного проще, чем батарея, поскольку он не может производить новые электроны - он только хранит их. Конденсатор называется так потому, что он обладает «емкостью» для хранения энергии.

В этой статье мы точно узнаем, что такое конденсатор, для чего он нужен и как он используется в электронике.Мы также рассмотрим историю конденсатора и то, как несколько человек помогли сформировать его развитие.

Конденсаторы могут быть изготовлены для любых целей, от самого маленького пластикового конденсатора в вашем калькуляторе до сверхконденсатора, который может питать пригородную шину. Вот некоторые из различных типов конденсаторов и способы их использования.

  • Воздух: часто используется в схемах настройки радио
  • Майлар: чаще всего используется для схем таймера, таких как часы, сигнализация и счетчики
  • Стекло: подходит для высоковольтных приложений
  • Керамика: используется для высокочастотных целей, таких как антенны, X аппараты для лучевой диагностики и МРТ
  • Суперконденсатор: питает электрические и гибридные автомобили

Внутри конденсатора клеммы подключаются к двум металлическим пластинам, разделенным непроводящим веществом, или диэлектрику .Вы можете легко сделать конденсатор из двух кусков алюминиевой фольги и листа бумаги (и нескольких электрических зажимов). Это не будет особенно хороший конденсатор с точки зрения его емкости, но он будет работать.

Теоретически диэлектриком может быть любое непроводящее вещество. Однако для практического применения используются специальные материалы, которые лучше всего подходят для работы конденсатора. Слюда, керамика, целлюлоза, фарфор, майлар, тефлон и даже воздух - вот некоторые из используемых непроводящих материалов.Диэлектрик определяет, какой это конденсатор и для чего он лучше всего подходит. В зависимости от размера и типа диэлектрика, некоторые конденсаторы лучше подходят для высокочастотных применений, а некоторые - для высоковольтных применений.

4.1 Конденсаторы и емкость - Введение в электричество, магнетизм и схемы

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:
  • Объясните понятие конденсатора и его емкости
  • Опишите, как оценить емкость системы проводников

Конденсатор - это устройство, используемое для хранения электрического заряда и электрической энергии.Он состоит как минимум из двух электрических проводников, разделенных расстоянием. (Обратите внимание, что такие электрические проводники иногда называют «электродами», но, точнее, они «обкладки конденсатора».) Пространство между конденсаторами может быть просто вакуумом, и в этом случае конденсатор будет известен как «Вакуумный конденсатор». Однако пространство обычно заполняется изолирующим материалом, известным как диэлектрик . (Вы узнаете больше о диэлектриках в разделах, посвященных диэлектрикам, далее в этой главе.) Объем памяти в конденсаторе определяется свойством, называемым емкостью , , о котором вы узнаете больше чуть позже в этом разделе.

Конденсаторы

имеют различные применения: от фильтрации статического электричества от радиоприема до накопления энергии в дефибрилляторах сердца. Обычно у промышленных конденсаторов две проводящие части расположены близко друг к другу, но не соприкасаются, как на рисунке 4.1.1. В большинстве случаев между двумя пластинами используется диэлектрик. Когда клеммы батареи подключены к первоначально незаряженному конденсатору, потенциал батареи перемещает небольшой заряд величины от положительной пластины к отрицательной.Конденсатор в целом остается нейтральным, но заряжается и находится на противоположных пластинах.

(рисунок 4.1.1)

Рисунок 4.1.1 Оба конденсатора, показанные здесь, были изначально разряжены перед подключением к батарее. Теперь у них есть заряды и (соответственно) на своих тарелках. (a) Конденсатор с параллельными пластинами состоит из двух пластин противоположного заряда с площадью A, разделенной расстоянием d. (b) Катаный конденсатор имеет диэлектрический материал между двумя проводящими листами (пластинами).

Система, состоящая из двух идентичных параллельно проводящих пластин, разделенных расстоянием, называется конденсатором с параллельными пластинами (рисунок 4.1.2). Величина электрического поля в пространстве между параллельными пластинами равна, где обозначает поверхностную плотность заряда на одной пластине (напомним, что это заряд на площадь поверхности). Таким образом, величина поля прямо пропорциональна.

(рисунок 4.1.2)

Рисунок 4.1.2 Разделение зарядов в конденсаторе показывает, что заряды остаются на поверхности пластин конденсатора.Линии электрического поля в конденсаторе с параллельными пластинами начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами. Величина электрического поля в пространстве между пластинами прямо пропорциональна количеству заряда на конденсаторе.

Конденсаторы с разными физическими характеристиками (такими как форма и размер пластин) накапливают разное количество заряда для одного и того же приложенного напряжения на своих пластинах. Емкость конденсатора определяется как отношение максимального заряда, который может храниться в конденсаторе, к приложенному напряжению на его пластинах.Другими словами, емкость - это наибольшая величина заряда на вольт, которая может храниться на устройстве:

(4.1.1)

Единица измерения емкости в системе СИ - фарад (), названная в честь Майкла Фарадея (1791–1867). Поскольку емкость - это заряд на единицу напряжения, один фарад равен одному кулону на один вольт, или

.

По определению, конденсатор способен накапливать заряд (очень большое количество заряда), когда разность потенциалов между его пластинами равна всего.Следовательно, одна фарада - это очень большая емкость. Типичные значения емкости варьируются от пикофарад () до миллифарад (), включая микрофарады (). Конденсаторы могут изготавливаться различных форм и размеров (рисунок 4.1.3).

(рисунок 4.1.3)

Рисунок 4.1.3 Это некоторые типичные конденсаторы, используемые в электронных устройствах. Размер конденсатора не обязательно зависит от его емкости.

Расчет емкости

Мы можем рассчитать емкость пары проводов с помощью следующего стандартного подхода.


Стратегия решения проблем: расчет емкости

Чтобы показать, как работает эта процедура, мы теперь вычисляем емкости параллельных пластин, сферических и цилиндрических конденсаторов. Во всех случаях мы предполагаем вакуумные конденсаторы (пустые конденсаторы) без диэлектрического вещества в пространстве между проводниками.

Конденсатор с параллельными пластинами

Конденсатор с параллельными пластинами (рисунок 4.1.4) имеет две идентичные проводящие пластины, каждая из которых имеет площадь поверхности, разделенную расстоянием.Когда на конденсатор подается напряжение, он накапливает заряд, как показано на рисунке. Мы можем увидеть, как его емкость может зависеть от и , рассматривая характеристики кулоновской силы. Мы знаем, что сила между зарядами увеличивается с увеличением заряда и уменьшается с расстоянием между ними. Следует ожидать, что чем больше пластины, тем больше заряда они могут хранить. Таким образом, должно быть больше для большего значения. Точно так же, чем ближе пластины друг к другу, тем сильнее на них притяжение противоположных зарядов.Следовательно, должно быть больше для меньшего.

(рисунок 4.1.4)

Рис. 4.1.4 В конденсаторе с параллельными пластинами, обкладки которого разнесены на расстояние, каждая пластина имеет одинаковую площадь поверхности.

Определим поверхностную плотность заряда на пластинах как

Из предыдущих глав мы знаем, что когда оно мало, электрическое поле между пластинами довольно однородно (без учета краевых эффектов) и что его величина определяется как

.

где постоянная - диэлектрическая проницаемость свободного пространства,.Единица СИ эквивалентна. Поскольку электрическое поле между пластинами однородно, разность потенциалов между пластинами составляет

.

Следовательно, уравнение 4.1.3 дает емкость конденсатора с параллельными пластинами как

(4.1.3)

Обратите внимание на это уравнение, что емкость является функцией только геометрии и того, какой материал заполняет пространство между пластинами (в данном случае вакуум) этого конденсатора. Фактически, это верно не только для конденсатора с параллельными пластинами, но и для всех конденсаторов: емкость не зависит от или.Если заряд изменяется, соответственно изменяется и потенциал, так что он остается постоянным.

ПРИМЕР 4.1.1


Емкость и заряд в конденсаторе с параллельными пластинами

(a) Какова емкость пустого конденсатора с параллельными пластинами с металлическими пластинами, каждая из которых имеет площадь, разделенную на? (б) Сколько заряда хранится в этом конденсаторе, если к нему приложено напряжение?

Стратегия

Определение емкости - это прямое приложение уравнения 4.1.3. Как только мы найдем, мы сможем найти накопленный заряд, используя уравнение 4.1.1.

Решение

а. Ввод данных значений в уравнение 4.1.3 дает

Это небольшое значение емкости указывает на то, насколько сложно сделать устройство с большой емкостью.

г. Обращение уравнения 4.1.1 и ввод известных значений в это уравнение дает

Значение

Этот заряд лишь немного больше, чем в типичных приложениях статического электричества.Поскольку воздух разрушается (становится проводящим) при напряженности электрического поля около, на этом конденсаторе больше не может храниться заряд при увеличении напряжения.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.1


Емкость конденсатора с параллельными пластинами составляет. Если площадь каждой пластины равна, каково расстояние между пластинами?

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.2


Убедитесь, что у вас одинаковые физические единицы.

Сферический конденсатор

Сферический конденсатор - это еще один набор проводников, емкость которых можно легко определить (Рисунок 4.1.5). Он состоит из двух концентрических проводящих сферических оболочек радиусов (внутренняя оболочка) и (внешняя оболочка). Снарядам придаются равные и противоположные заряды и соответственно. Из-за симметрии электрическое поле между оболочками направлено радиально наружу. Мы можем получить величину поля, применив закон Гаусса к сферической гауссовой поверхности радиусом r , концентричной оболочкам. Вложенная плата есть; следовательно, у нас

Таким образом, электрическое поле между проводниками равно

Мы подставляем это в уравнение 4.1.2 и интегрировать по радиальному пути между оболочками:

В этом уравнении разность потенциалов между пластинами равна. Мы подставляем этот результат в уравнение 4.1.1, чтобы найти емкость сферического конденсатора:

(4.1.4)

(Рисунок 4.1.5)

Рисунок 4.1.5 Сферический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих сфер. Обратите внимание, что заряды на проводнике находятся на его поверхности.

ПРИМЕР 4.1,3


Емкость изолированной сферы

Рассчитайте емкость одиночной изолированной проводящей сферы радиуса и сравните ее с уравнением 4.1.4 в пределе как.

Стратегия

Мы предполагаем, что на сфере есть заряд, и поэтому выполняем четыре шага, описанные ранее. Мы также предполагаем, что другой проводник представляет собой концентрическую полую сферу бесконечного радиуса.

Решение

На внешней стороне изолированной проводящей сферы электрическое поле задается уравнением 4.1.2. Величина разности потенциалов между поверхностью изолированной сферы и бесконечностью составляет

.

Следовательно, емкость изолированной сферы составляет

.

Значение

Тот же результат можно получить, взяв предел уравнения 4.1.4 как. Таким образом, одиночная изолированная сфера эквивалентна сферическому конденсатору, внешняя оболочка которого имеет бесконечно большой радиус.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.3

Радиус внешней сферы сферического конденсатора в пять раз больше радиуса его внутренней оболочки.Какие размеры у этого конденсатора, если его емкость?

Цилиндрический конденсатор

Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров (рисунок 4.1.6). Внутренний цилиндр радиуса может быть либо оболочкой, либо полностью твердым. Внешний цилиндр представляет собой оболочку внутреннего радиуса. Мы предполагаем, что длина каждого цилиндра равна и что избыточные заряды и находятся на внутреннем и внешнем цилиндрах соответственно.

(рисунок 4.1.6)

Рисунок 4.1.6 Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров. Здесь заряд на внешней поверхности внутреннего цилиндра положительный (обозначен), а заряд на внутренней поверхности внешнего цилиндра отрицательный (обозначен).

Без учета краевых эффектов электрическое поле между проводниками направлено радиально наружу от общей оси цилиндров. Используя гауссову поверхность, показанную на рисунке 4.1.6, мы имеем

Следовательно, электрическое поле между цилиндрами равно

(4.1,5)

Здесь \ hat {\ mathrm {r}} - единичный радиальный вектор по радиусу цилиндра. Мы можем подставить в уравнение 4.1.2 и найти разность потенциалов между цилиндрами:

Таким образом, емкость цилиндрического конденсатора

(4.1.6)

Как и в других случаях, эта емкость зависит только от геометрии расположения проводников. Важным применением уравнения 4.1.6 является определение емкости на единицу длины коаксиального кабеля , который обычно используется для передачи изменяющихся во времени электрических сигналов.Коаксиальный кабель состоит из двух концентрических цилиндрических проводников, разделенных изоляционным материалом. (Здесь мы предполагаем наличие вакуума между проводниками, но физика качественно почти такая же, когда пространство между проводниками заполнено диэлектриком.) Эта конфигурация экранирует электрический сигнал, распространяющийся по внутреннему проводнику, от паразитных электрических полей, внешних по отношению к проводнику. кабель. Ток течет в противоположных направлениях во внутреннем и внешнем проводниках, при этом внешний проводник обычно заземлен.Теперь из уравнения 4.1.6 емкость коаксиального кабеля на единицу длины равна

.

В практических приложениях важно выбирать конкретные значения. Это может быть достигнуто за счет соответствующего выбора радиусов проводников и изоляционного материала между ними.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.4


Когда цилиндрический конденсатор заряжается, между цилиндрами измеряется разность потенциалов.а) Какова емкость этой системы? б) Если цилиндры длинные, каково соотношение их радиусов?

Несколько типов конденсаторов, которые можно использовать на практике, показаны на рисунке 4.1.3. Обычные конденсаторы часто состоят из двух небольших кусочков металлической фольги, разделенных двумя небольшими кусочками изоляции (см. Рисунок 4.1.1 (b)). Металлическая фольга и изоляция покрыты защитным покрытием, а два металлических вывода используются для подключения фольги к внешней цепи. Некоторые распространенные изоляционные материалы - это слюда, керамика, бумага и антипригарное покрытие Teflon ™.

Другой популярный тип конденсатора - электролитический конденсатор . Он состоит из окисленного металла в проводящей пасте. Основным преимуществом электролитического конденсатора является его высокая емкость по сравнению с другими распространенными типами конденсаторов. Например, емкость одного типа алюминиевого электролитического конденсатора может достигать. Однако вы должны быть осторожны при использовании электролитического конденсатора в цепи, потому что он работает правильно только тогда, когда металлическая фольга находится под более высоким потенциалом, чем проводящая паста.Когда возникает обратная поляризация, электролитическое действие разрушает оксидную пленку. Этот тип конденсатора не может быть подключен к источнику переменного тока, потому что в половине случаев переменное напряжение будет иметь неправильную полярность, поскольку переменный ток меняет свою полярность (см. Схемы переменного тока в цепях переменного тока).

Регулируемый воздушный конденсатор (рисунок 4.1.7) имеет два набора параллельных пластин. Один набор пластин закреплен (обозначен как «статор»), а другой набор пластин прикреплен к валу, который может вращаться (обозначается как «ротор»).Поворачивая вал, можно изменять площадь поперечного сечения в перекрытии пластин; следовательно, емкость этой системы может быть настроена на желаемое значение. Настройка конденсатора находит применение в любом типе радиопередачи и при приеме радиосигналов от электронных устройств. Каждый раз, когда вы настраиваете автомобильное радио на любимую станцию, думайте о емкости.

(рисунок 4.1.7)

Рисунок 4.1.7. В конденсаторе переменного тока емкость можно регулировать, изменяя эффективную площадь пластин.(кредит: модификация работы Робби Спроула)

Символы, показанные на рисунке 4.1.8, представляют собой схемные изображения различных типов конденсаторов. Обычно мы используем символ, показанный на рис. 4.1.8 (а). Символ на Рисунке 4.1.8 (c) представляет конденсатор переменной емкости. Обратите внимание на сходство этих символов с симметрией конденсатора с параллельными пластинами. Электролитический конденсатор представлен символом на рис. 4.1.8 (b), где изогнутая пластина обозначает отрицательный вывод.

(рисунок 4.1.8)

Рисунок 4.1.8 Здесь показаны три различных схемных представления конденсаторов. Символ в (а) является наиболее часто используемым. Символ в (b) представляет собой электролитический конденсатор. Символ в (c) представляет конденсатор переменной емкости.

Интересный прикладной пример модели конденсатора взят из клеточной биологии и имеет дело с электрическим потенциалом в плазматической мембране живой клетки (рис. 4.1.9). Клеточные мембраны отделяют клетки от окружающей их среды, но позволяют некоторым отобранным ионам проходить внутрь или из клетки.Разность потенциалов на мембране составляет около. Клеточная мембрана может быть слишком толстой. Рассматривая клеточную мембрану как конденсатор наноразмеров, оценка наименьшей напряженности электрического поля на ее «пластинах» дает значение.

Этой величины электрического поля достаточно, чтобы вызвать электрическую искру в воздухе.

(рисунок 4.1.9)

Рис. 4.1.9 Полупроницаемая мембрана биологической клетки имеет различные концентрации ионов на внутренней поверхности, чем на внешней.Диффузия перемещает ионы (калия) и (хлорида) в показанных направлениях, пока кулоновская сила не остановит дальнейший перенос. Таким образом, внешняя часть мембраны приобретает положительный заряд, а ее внутренняя поверхность приобретает отрицательный заряд, создавая разность потенциалов на мембране. Мембрана обычно непроницаема для (ионов натрия).

Candela Citations

CC лицензионного контента, конкретная атрибуция

  • Загрузите бесплатно с http: // cnx.org/contents/[email protected] Получено с сайта : http://cnx.org/contents/[email protected] Лицензия : CC BY: Атрибуция
Конденсаторы

- обзор | Темы ScienceDirect

Конденсатор

Конденсатор - это устройство с двумя выводами, схематически описанное на рис. 12.8.

Рис. 12.8. Символ конденсатора.

Емкость можно определить с помощью

(12.7) C = ε0εrAd

, где ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, εr - относительная диэлектрическая проницаемость материала между пластинами, A - площадь пластин, а d - расстояние между пластинами.

Заряд конденсатора описывается как

(12,8) q (t) = Cv (t)

, где C - емкость в кулонах. Мы можем определить ток как

(12.9) i = dq (t) dt⇒i = Cdv (t) dt

, что является идеальным соотношением напряжения и тока конденсатора.

Как уже упоминалось, закон Тевенина гласит, что сумма напряжений в замкнутой цепи должна равняться нулю.Если мы хотим узнать заряд конденсатора в некоторый момент времени t для схемы на рис. 12.9, мы можем написать

рис. 12.9. RC-цепь.

(12.10) (Vs − QC) −IR = 0

(12.11) ∴ (Vs − QC) −dQdtR = 0

Это линейное дифференциальное уравнение первого порядка, которое может быть решено путем разделения частей; он имеет вид dydx + P (x) y = Q (x) с Q (x) = 0.

(12.12) ⇒dQdtR = (Vs − QC)

(12.13) dQdt = 1R (Vs − QC)

(12.14) dQdtC = 1R (VsC − Q)

Разделим по частям и возьмем определенный интеграл для с обеих сторон:

(12.15) dQ (VsC − Q) ≡ − 1RCdt

(12.16) ∫Q = 0Q = Q (t) dQ (VsC − Q) ≡ − 1RC∫t = 0tdt

Вызов ln (m / n) = ln ( m) −ln (n)

(12,17) lnQ (t) −CVs − CVs = −tRC

(12,18) ∴Q (t) = CVs (1 − e − t / RC)

, что дает заряд на конденсаторе по прошествии времени t. Помня, что q (t) = Cv (t), мы также можем получить напряжение на нем.

Энергия, запасенная на конденсаторе, определяется как

(12.19) E = 12CV2

Конденсаторы в параллельной сети (рис. 12.10) эквивалентны по определению

рис.12.10. Конденсатор последовательно и параллельно.

(12.20) Ceq = C0 + C1 + C2 + ⋯ Cn

Последовательные конденсаторы (рис. 12.10) эквивалентны

(12.21) 1Ceq = 1C0 + 1C1 + 1C2 + ⋯ + 1Cn

Конденсаторы бывают разными параметров:

Емкость в фарадах (Ф), определенная ранее математически

Рабочее напряжение в вольтах (В), максимальное напряжение, которое можно безопасно приложить к клеммам устройства

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) в омах (Ом)

Конденсаторы также определяются их конструкцией, которая адаптируется к их применению.Что не было упомянуто в списке параметров, так это материал диэлектрика, который определяет характеристики накопления энергии устройства.

Керамика

Керамические конденсаторы состоят из слоев керамики, разделенных слоями металла. Керамические конденсаторы имеют самое низкое эквивалентное последовательное сопротивление.

Электролитический алюминий

Электролитические алюминиевые конденсаторы могут быть изготовлены с большой емкостью. Пластины конденсатора могут быть покрыты очень тонким слоем оксида алюминия, который имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость (~ 10).Таким образом, если мы посмотрим на уравнение. (12.21) мы видим, что мы можем построить большой диэлектрик, не занимая слишком много места и не слишком увеличивая расстояние между пластинами; это приравнивается к большей потенциальной емкости.

Электролитические конденсаторы имеют более высокий коэффициент рассеяния, чем другие конденсаторы. Коэффициент рассеяния - это совокупность всех потерь энергии в конденсаторе при неидеальной работе. Коэффициент рассеяния определяется как

(12,22) D = RsXc

, где Rs - последовательное эквивалентное сопротивление, а Xc - последовательное эквивалентное реактивное сопротивление, которое эквивалентно

(12.23) XcÀ1j2πfC

Именно по этой причине ток пульсаций является ограничивающим фактором как для алюминиевых, так и для танталовых конденсаторов (см. Далее). Переменный ток, возникающий из-за омических и диэлектрических потерь, вызывает повышение температуры в конденсаторе, что может значительно сократить срок его службы. Поэтому электролитическим конденсаторам часто дают номинальный пульсирующий ток, который нельзя превышать.

Тантал

Конденсаторы имеют конструкцию, аналогичную электролитическому алюминию, с точки зрения нанесенного тонкого слоя оксида тантала, который имеет высокую диэлектрическую проницаемость (приблизительно 27).Следовательно, танталовые конденсаторы, как правило, обладают теми же преимуществами большой емкости, что и электролитические алюминиевые конденсаторы. Кроме того, однако, они имеют более низкое ESR, что увеличивает стабильность конденсатора. В качестве компромисса для высокой емкости в небольшом пространстве, но с хорошей стабильностью, танталовые конденсаторы, как правило, имеют более высокую стоимость.

Пленочные

Пленочные конденсаторы - универсал в мире конденсаторов. Они обеспечивают недорогой стабильный конденсатор с хорошими характеристиками утечки.Они сформированы за счет использования слоев пластиковой пленки между слоями проводника. Современные конденсаторы имеют более сложные методы наслоения, которые обеспечивают эквивалентную последовательную емкость. Таким способом эквивалентное последовательное сопротивление в конденсаторах этого типа может быть значительно уменьшено. Пленочные конденсаторы - это гибкие неполяризованные конденсаторы, которые широко используются.

Глоссарий терминов по конденсаторам | Конденсатор Иллинойс | Определения | Терминология

Illinois Capacitor предоставляет этот список терминологии по конденсаторам, чтобы помочь нашим клиентам, студентам и преподавателям.Если у вас есть комментарий к определению или предложение по дополнению, сообщите нам об этом.

Пульсация переменного тока

Переменный ток, протекающий в конденсаторе, так называемый, потому что связанное с ним переменное напряжение перемещается, как рябь на воде, на напряжении смещения постоянного тока конденсатора. Пульсации тока вызывают нагрев конденсаторов. Максимально допустимый ток пульсаций - это допустимая величина, которая при этом соответствует спецификации срока службы конденсатора.

Старение

Изменение характеристик конденсатора с течением времени при определенных условиях.

Алюминиевый электролитический конденсатор

Конденсатор, состоящий из двух алюминиевых электродов, разделенных бумагой, пропитанной электролитом. Диэлектрик - это оксид анода.

Температура окружающей среды

Температура окружающей среды, обычно неподвижного воздуха, окружающего конденсатор.

Анод

Положительный электрод электролитического конденсатора.

Осевой

Тип конденсатора, в котором два вывода подключены к противоположным концам основного корпуса компонента.Обычно он припаивается горизонтально к монтажной плате или используется для двухточечной проводки между клеммами.

Блокировка

Ситуация, когда постоянный ток (DC) не попадает в элемент схемы из-за высокого последовательного сопротивления конденсатора.

Пробой (прокол)

Разрывная цепь мгновенного действия (разряд) через слои изоляции конденсатора. Если конденсаторы с простой диэлектрической пленкой, это приведет к выходу из строя. Типы металлизированных пленок являются самовосстанавливающимися и должны устранить неисправность, если конденсатор не подвергается нагрузке из-за состояния перенапряжения.

Напряжение пробоя

Рабочее напряжение, вызывающее разрыв изоляции между двумя проводниками.

Байпас (развязка)

Использование конденсатора для предотвращения части переменного тока сигнала от элемента схемы через путь с низким импедансом параллельно с элементом схемы.

Емкость

Мера способности конденсатора накапливать энергию при заданном напряжении, обычно выражается в фарадах, микрофарадах, нанофарадах или пикофарадах.

Емкостное реактивное сопротивление (Xc)

Сопротивление протеканию переменного или пульсирующего тока через конденсатор, измеряется в Ом. Воображаемый компонент импеданса конденсатора.

Конденсатор

Пассивный элемент схемы, способный накапливать электрическую энергию и высвобождать ее в заданное время и с заданной скоростью.

Конденсатор параллельно

При параллельном подключении конденсаторов общая емкость складывается из емкостей отдельных конденсаторов.Это также увеличивает возможность защиты от пульсаций.

Конденсатор серии

Конденсаторы, соединенные последовательно для более высокого общего номинального напряжения, хотя эта конфигурация будет иметь более низкую общую емкость, чем любой отдельный в цепи. Общее падение напряжения - это сумма падений напряжения на конденсаторе.

Катод

Отрицательный электрод конденсатора.

Заряд

Количество электричества, присутствующего на пластинах конденсатора.Кроме того, действие принуждения электронов к пластинам конденсатора. См. Кулон.

Кулон

Кулон - единица измерения электрического заряда в Международной системе единиц. Это заряд, переносимый постоянным током в один ампер за одну секунду.

Муфта

Ситуация, когда две цепи соединены вместе, и пропускается только переменное напряжение.

Коронный разряд

Корона - это небольшой, но локально интенсивный электрический разряд, который вводит заряд в изолирующую пленку, прилегающую к краям фольги / металлизации или в месте, где воздух задерживается между фольгой / металлизацией и пленкой.Разряд вызывается достаточно большим градиентом напряжения, чтобы ионизировать молекулы либо в пленке, либо в небольших воздушных карманах. Каждый разряд наносит небольшой, но совокупный ущерб пленке. Это приведет к короткому замыканию на плоской части пленки / фольги. Однако детали из металлизированной пленки самовосстанавливаются, но дополнительные разряды приведут к постепенной потере емкости.

Текущий

Количество заряда, перемещающегося за заданную контрольную точку с течением времени.

Развязка

Разделительный конденсатор - это конденсатор, который используется для развязки или отделения одной части схемы от другой, чтобы на нее не влияли другие переменные, такие как напряжение или ток.(См. Обход.)

Диэлектрик

Изолирующая или непроводящая среда между пластинами конденсатора.

Диэлектрическое поглощение

Это свойство несовершенного диэлектрика, при котором происходит накопление электрических зарядов в теле материала, когда он находится в электрическом поле.

Диэлектрическая проницаемость

Отношение емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости такого же конденсатора, имеющего вакуум в качестве диэлектрика.

Диэлектрическая прочность

Средний среднеквадратичный градиент напряжения между двумя электродами конденсатора в момент отказа.

Коэффициент рассеяния (D.F. или Tan delta)

Мера потерь в конденсаторе, выраженная как отношение E.S.R. конденсатора к его реактивному сопротивлению при определенной частоте и температуре.

dv / dt Рейтинг

Максимальное повышение или разрядка напряжения за определенный период времени, которое конденсатор может выдержать без повреждений.

EDLC

См. Суперконденсаторы

Конденсатор электролитический

Алюминиевый электролитический конденсатор состоит из намотанного конденсаторного элемента, пропитанного жидким электролитом, подключенного к клеммам и запечатанного в емкости. Элемент состоит из анодной фольги, бумажных сепараторов, пропитанных электролитом, и катодной фольги. Фольга изготовлена ​​из алюминия высокой чистоты и протравлена ​​миллиардами микроскопических туннелей для увеличения площади поверхности, контактирующей с электролитом.

Электролит

Токопроводящий раствор между электродами конденсатора, используемый для восполнения диэлектрика в алюминиевом электролитическом конденсаторе.

EMI

Аббревиатура от «Электромагнитные помехи». Генерация нежелательного радиочастотного шума, который может быть вызван работой импульсного источника питания или другого электрического или электронного оборудования. Также называется RFI

Эквивалентное последовательное сопротивление (E.S.R.)

Сумма всех внутренних сопротивлений конденсатора, измеренных в Ом.Выражается математически как ESR = D.F. * Xc.

85/85 Рейтинг стресс-теста

85/85 относится к компоненту, прошедшему стресс-тест на длительный срок службы при температуре 85 ° C и влажности 85%. Через 1000–2000 часов (обычно) детали проверяются на наличие признаков коррозии или других признаков потенциальной неисправности.

Фарад

Основная единица измерения конденсатора. Конденсатор, заряженный до 1 вольт с зарядом в 1 кулон, будет иметь емкость 1 фарад.1 мкФ = 0,000001 фарад.

Пленочные конденсаторы

Конденсатор, состоящий из двух металлических пластин, разделенных пластиковым (полимерным) диэлектрическим материалом.

Частота

Частота повторения переменной или пульсирующей волны, выраженная в циклах в секунду (C.P.S.) или герцах (Гц).

Гц

Единица измерения количества циклов в секунду сигнала переменного тока как показатель частоты.

Придерживающий конденсатор

Конденсатор, который обеспечивает выходное напряжение в течение короткого периода после снятия входного напряжения.

Импеданс (Zc)

Суммарное сопротивление переменного или пульсирующего тока, измеренное в Ом. Импеданс - это векторная сумма резистивной и реактивной составляющих конденсатора, математически выраженная как

.

Сопротивление изоляции

Отношение постоянного напряжения, приложенного к клеммам конденсатора, и результирующего тока утечки, протекающего через диэлектрик и по его поверхности после прекращения начального зарядного тока, выраженное в мегомах или как постоянная времени мегом x микрофарады.

Ток утечки

Измерение паразитного постоянного тока, протекающего через конденсатор после приложения к нему постоянного напряжения.

MTBF (Среднее время наработки на отказ)

MTBF (Средняя наработка на отказ) - это наиболее часто используемый сегодня рейтинг надежности. Алюминиевые электролитические конденсаторы не выходят из строя таким образом, чтобы можно было точно использовать MTBF. Вместо использования MTBF, срок службы нагрузки является обычным рейтингом надежности.

Металлизированный конденсатор

Конденсатор, в котором тонкий слой металла напыляется в вакууме непосредственно на диэлектрик.

Рабочая температура

Диапазон температур, обычно указываемый в градусах Цельсия, в котором конденсатор может работать в пределах номинальных характеристик.

Повышенное напряжение

Напряжение, приложенное к конденсатору, выше его номинального рабочего напряжения. При испытании на диэлектрическую стойкость конденсаторы испытываются на перенапряжение (испытание Hi-Pot) при напряжении в 1,5 или 2 раза выше номинального.

Полярность

Некоторые конденсаторы, такие как большинство алюминиевых электролитов, имеют полярность, ограничивающую направление, в котором ток имеет тенденцию течь.Другие специализированные электролиты (такие как пуск двигателя, пленочные и керамические конденсаторы) неполярны.

Радиальный

Конденсатор, в котором оба вывода подключены к одному концу основного компонента. Конденсаторы с радиальными выводами обычно устанавливаются на печатной плате вертикально.

Пульсация и шум

Суммарная амплитуда составляющих переменного тока на выходе постоянного тока источника питания, обычно выражаемая в милливольтах от пика до пика или RMS.

Пульсации тока

Общее количество переменного и постоянного тока, которое может быть приложено к конденсатору при определенных условиях, не вызывая отказа.(См. Пульсация переменного тока)

Демпферный конденсатор

Конденсаторы, используемые независимо или с другими элементами схемы для подавления переходных напряжений в электрических цепях.

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы, также называемые ультраконденсаторами или конденсаторами с двойным электрическим слоем (EDLC), представляют собой конденсаторы, состоящие из 2 металлических пластин с углеродным диэлектрическим материалом и проводящим электролитом.

Импульсное напряжение (SV)

Максимальное напряжение постоянного тока, которое конденсатор может выдерживать при любых обстоятельствах в течение короткого периода времени без каких-либо повреждений.

Температурный коэффициент

Ожидаемое изменение значения емкости при изменении температуры.

Снижение номинальных значений температуры

Когда конденсатор эксплуатируется при более низкой температуре окружающей среды, чем номинальные характеристики, его срок службы нагрузки может быть увеличен. Количество улучшений можно подсчитать.

Допуск

Максимальное отклонение от номинального значения емкости при определенных условиях, выраженное в процентах от номинальной емкости.

Напряжение

Сила или электрическое давление, заставляющее ток течь через проводник.

Ультра Конденсатор

См. Суперконденсаторы

Рабочее напряжение (WVDC)

Максимальное напряжение постоянного тока, подаваемое на конденсатор для непрерывной работы при максимальной номинальной температуре.

X Конденсатор

Утвержденный агентством по безопасности конденсатор, предназначенный для подключения к линиям питания для подавления электрических помех в нормальном режиме.

Новый Y-образный конденсатор

Утвержденный агентством по безопасности конденсатор, подключенный от линии к заземлению шасси для подавления электромагнитных помех.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *