Работа конденсатора: Принцип работы и маркировка конденсаторов ⋆ diodov.net

принцип работы устройства, реактивная электроэнергия

Конденсатор в цепи переменного тока или постоянного, который нередко называется попросту кондёром, состоит из пары обкладок, покрытых слоем изоляции. Если на это устройство будет подаваться ток, оно будет получать заряд и сохранять его в себе некоторое время. Емкость его во многом зависит от промежутка между обкладками.

• Принцип работы
• Описание конденсатора постоянного тока
• Особенности устройства с переменным электротоком

Принцип работы

Конденсатор может быть выполнен по-разному, но суть работы и основные его элементы остаются неизменными в любом случае. Чтобы понять принцип работы, необходимо рассмотреть самую простую его модель.

У простейшего устройства имеются две обкладки: одна из них заряжена положительно, другая — наоборот, отрицательно. Заряды эти хоть и противоположны, но равны. Они притягиваются с определенной силой, которая зависит от расстояния. Чем ближе друг к другу располагаются обкладки, тем больше между ними сила притяжения.

Благодаря этому притяжению заряженное устройство не разряжается.

Однако достаточно проложить какой-либо проводник между двумя обкладками и устройство мгновенно разрядится. Все электроны от отрицательно заряженной обкладки сразу же перейдут на положительно заряженную, в результате чего заряд уравняется. Иными словами, чтобы снять заряд с конденсатора, необходимо лишь замкнуть две его обкладки.

Описание конденсатора постоянного тока

Электрические цепи бывают двух видов — постоянными или переменными. Все зависит от того, как в них протекает электроток. Устройства в этих цепях ведут себя по-разному.

Чтобы рассмотреть, как будет вести себя конденсатор в цепи постоянного тока, нужно:

1. Взять блок питания постоянного напряжения и определить значение напряжения. Например, «12 Вольт».
2. Установить лампочку, рассчитанную на такое же напряжение.
3. В сеть установить конденсатор.

Никакого эффекта не будет: лампочка так и не засветится, а если убрать из цепи конденсатор, то свет появится. Если устройство будет включено в сеть переменного тока, то она попросту не будет замыкаться, поэтому и никакой электроток здесь пройти не сможет. Постоянный — не способен проходить по сети, в которую включен конденсатор. Всему виной обкладки этого устройства, а точнее, диэлектрик, который разделяет эти обкладки.

Убедиться в отсутствии напряжения в сети постоянного электротока можно и другими способами. Подключать к сети можно, что угодно, главное, чтобы в цепь был включен источник постоянного электротока. Элементом же, который будет сигнализировать об отсутствии напряжения в сети или, наоборот, о его присутствии, также может быть любой электроприбор. Лучше всего для этих целей использовать лампочку: она будет светиться, если электроток есть, и не будет гореть при отсутствии напряжения в сети.

Можно сделать вывод, что конденсатор не способен проводить через себя постоянный ток, однако это заключение неправильное. На самом деле электроток сразу после подачи напряжения появляется, но мгновенно и исчезает. В этом случае он проходит в течение лишь нескольких долей секунды. Точная продолжительность зависит от того, насколько емким является устройство, но это, как правило, в расчет не берется.

Особенности устройства с переменным электротоком

Чтобы определить, будет ли проходить переменный электроток, необходимо устройство подключить в соответствующую цепь. Основным источником электроэнергии в таком случае должно являться устройство, генерирующее именно переменный электроток.

Постоянный электрический ток не идет через конденсатор, а вот переменный, наоборот, протекает, причем устройство постоянно оказывает сопротивление проходящему через него электротоку. Величина этого сопротивления связана с частотой. Зависимость здесь обратно пропорциональная: чем ниже частота, тем выше сопротивление. Если к источнику переменного электротока подключить кондер, то наибольшее значение напряжения здесь будет зависеть от силы тока.

Убедиться в том, что конденсатор может проводить переменный электроток, наглядно поможет простейшая цепь, составленная из:

• Источника тока. Он должен быть переменным.
• Конденсатора.
• Потребителя электротока. Лучше всего использовать лампу.

Однако стоит помнить об одном: лампа загорится лишь в том случае, если устройство имеет довольно большую емкость. Переменный ток оказывает на конденсатор такое влияние, что устройство начинает заряжаться и разряжаться. А ток, который проходит по сети во время перезарядки, повышает температуру нити накаливания лампы. В результате она и светится.

От емкости устройства, подключенного к сети переменного тока, во многом зависит электроток перезарядки. Зависимость прямо пропорциональная: чем большей емкостью обладает, тем больше величина, характеризующая силу тока перезарядки. Чтобы в этом убедиться, достаточно лишь повысить емкость. Сразу после этого лампа начнет светиться ярче, так как нити ее будут больше накалены. Как видно, конденсатор, который выступает в качестве одного из элементов цепи переменного тока, ведет себя иначе, нежели постоянный резистор.

При подключении конденсатора переменного тока начинают происходить более сложные процессы. Лучше их понять поможет такой инструмент, как вектор. Главная идея вектора в этом случае будет заключаться в том, что можно представить значение изменяющегося во времени сигнала как произведение комплексного сигнала, который является функцией оси, отображающей время и комплексного числа, которое, наоборот, не связано со временем.

Поскольку векторы представляются некоторой величиной и некоторым углом, начертить их можно в виде стрелки, которая вращается в координатной плоскости. Напряжение на устройстве немного отстает от тока, а оба вектора, которыми они обозначаются, вращаются на плоскости против часовых стрелок.

Конденсатор в сети переменного тока может периодически перезаряжаться: он то приобретает какой-то заряд, то, наоборот, отдает его. Это означает, что кондер и источник переменного электротока в сети постоянно обмениваются друг с другом электрической энергией. Такой вид электроэнергии в электротехнике носит название реактивной.

Конденсатор не позволяет проходить по сети постоянному электротоку. В таком случае он будет иметь сопротивление, приравнивающееся к бесконечности. Переменный же электроток способен проходить через это устройство. В этом случае сопротивление имеет конечное значение.

как работает и зачем нужен в цепи переменного и постоянного тока

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
• Устройство и принцип работы
• Основные виды
• Сферы применения

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:

• Керамические. Имеют маленький размер, малый ток утечки и небольшую индуктивность. Отлично работают в условиях высоких частот, в цепях пульсирующего, постоянного и переменного тока. Представлены в различном диапазоне напряжений и ёмкостей, в зависимости от того, для чего конденсатор предназначен.
• Слюдяные. В настоящее время почти не используются и не выпускаются. В накопителях такого типа диэлектриком служит слюда. Рабочее напряжение таких конденсаторов в диапазоне — 200−1500 В.
• Бумажные. В алюминиевых облатках заключена конденсаторная бумага. Выдерживают напряжение 160−1500 В.
• Полиэстеровые. Максимальная ёмкость не превышает 15 мФ, рабочее напряжение — 50−1500 В.
• Полипропиленовые. Выгодно выделяются на фоне остальных собратьев двумя преимуществами. Первое — маленький допуск ёмкости (+/- 1%), второе — до 3 кВ рабочего напряжения.

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:

• телефонии;
• в производстве счётных и запоминающих устройств;
• автоматике;
• при создании измерительных приборов и многих других.

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.

Теория и работа конденсаторов

Конденсаторы представляют собой компоненты, сконструированные путем размещения двух проводящих пластин (обычно металлических) вплотную друг к другу. близость друг к другу. Есть много разных стилей конденсаторов. конструкции, каждая из которых подходит для определенных рейтингов и целей.

Для очень маленьких конденсаторов две круглые пластины, расположенные между изолирующим материала будет достаточно. Для больших номиналов конденсаторов «пластины» могут быть полоски металлической фольги, зажатые вокруг гибкого изолирующего материала и свернут для компактности.

Наибольшие значения емкости полученный с использованием слоя изолирующего оксида микроскопической толщины разделение двух проводящих поверхностей. Однако в любом случае генерал идея та же: два проводника, разделенные изолятором.

Схематическое обозначение конденсатора довольно простое, маленькое более двух коротких параллельных линий (представляющих пластины), разделенных по пробелу.

Провода крепятся к соответствующим пластинам для соединения с другими компоненты. Старое, устаревшее схематическое обозначение конденсаторов показано чередующиеся пластины, что на самом деле является более точным способом представляющая реальную конструкцию большинства конденсаторов:

Когда к двум пластинам конденсатора приложено напряжение, между ними создается концентрированный поток поля, позволяющий значительно разница свободных электронов (заряд), чтобы развиться между двумя тарелки:

Поскольку электрическое поле определяется приложенным напряжением, доп. свободные электроны вынуждены собираться на отрицательном проводнике, а свободные электроны «отбираются» у положительного проводника.

Этот дифференциальный заряд соответствует накоплению энергии в конденсаторе, представляет собой потенциальный заряд электронов между двумя тарелки. Чем больше разница электронов на противоположных пластинах конденсатор, тем больше поток поля и тем больше «заряд» энергия, которую конденсатор будет хранить.

Поскольку конденсаторы хранят потенциальную энергию накопленных электронов в виде электрического поля, они ведут себя вполне иначе, чем резисторы (которые просто рассеивают энергию в виде тепла) в цепи.

Накопление энергии в конденсаторе зависит от напряжение между пластинами, а также другие факторы, которые мы будем обсудим далее в этой главе.

Способность конденсатора накапливать энергию в виде функция напряжения (разность потенциалов между двумя отведениями) приводит к тенденции пытаться поддерживать напряжение на постоянном уровне. Другими словами, конденсаторы имеют тенденцию сопротивляться заменяет падением напряжения.

Когда напряжение на конденсаторе увеличивается или уменьшается, конденсатор «сопротивляется» изменению , потребляя ток или подавая ток к источнику изменения напряжения, в отличие от изменения .

Чтобы накопить больше энергии в конденсаторе, напряжение на нем должно быть повысился. Это означает, что больше электронов должно быть добавлено к (-) пластина и многое другое отбирается от (+) пластины, что требует тока в этом направлении.

И наоборот, чтобы высвободить энергию из конденсатора, напряжение на нем должно быть уменьшено. Это означает некоторое превышение электроны на (-) пластине должны быть возвращены на (+) пластину, требует течения в другом направлении.

Так же, как первый закон движения Исаака Ньютона («объект в движении стремится оставаться в движении; объект в состоянии покоя стремится оставаться в состоянии покоя”) описывает тенденцию массы противостоять изменениям скорости, мы можем констатировать склонность конденсатора сопротивляться изменению напряжения как таковому: «Заряженный конденсатор имеет тенденцию оставаться заряженным; разряженный конденсатор имеет тенденцию оставаться выписан».

Гипотетически нетронутый конденсатор будет бесконечно поддерживать любое состояние заряда напряжения, которое было Оставь это. Только внешний источник (или сток) тока может изменить заряд напряжения, запасаемый идеальным конденсатором:

На практике, однако, конденсаторы со временем теряют свою заряды накопленного напряжения из-за внутренних путей утечки для электронов перетекать с одной пластины на другую. В зависимости от конкретного вида конденсатор, время, необходимое для заряда накопленного напряжения до саморассеиваться может быть долгое время (несколько лет с конденсатором, лежащим на полке!).

Когда напряжение на конденсаторе увеличивается, он потребляет ток от остальная часть схемы, действующая как силовая нагрузка. В этом состоянии говорят, что конденсатор заряжается , потому что в нем накапливается все больше энергии. электрическое поле. Обратите внимание на направление электронного тока относительно полярность напряжения:

И наоборот, когда напряжение на конденсаторе уменьшается, конденсатор подает ток на остальную часть цепи, действуя как источник питания. В этом случае емкость конденсатора равна 9.0005 выгрузка . Его запас энергии, хранящийся в электрическом поле, сейчас уменьшается. по мере того, как энергия передается остальной части цепи. Обратите внимание на направление электронный ток в зависимости от полярности напряжения:

Если источник напряжения внезапно подается на незаряженный конденсатор (внезапное повышение напряжения), конденсатор будет потреблять ток от этот источник, поглощая из него энергию, до тех пор, пока напряжение на конденсаторе равно исходному.

Как только напряжение на конденсаторе достигнет этого В конечном (заряженном) состоянии его ток спадает до нуля. И наоборот, если сопротивление нагрузки подключено к заряженному конденсатору, конденсатор будет подавать ток на нагрузку, пока она не высвободит всю накопленную энергию и его напряжение падает до нуля.

Как только напряжение на конденсаторе достигает В конечном (разряженном) состоянии его ток спадает до нуля. В их способности заряжаться и разряжаться, конденсаторы можно рассматривать как действующие что-то вроде батарей с вторичными элементами.

Выбор изоляционного материала между пластинами, как было упоминалось ранее, оказывает большое влияние на то, насколько большой поток поля (и поэтому сколько заряда) разовьется при любом заданном количестве напряжение, приложенное к пластинам.

Из-за роли этого изоляционный материал, воздействующий на поток поля, имеет специальное название: диэлектрик . Не все диэлектрические материалы одинаковы: в какой степени материалы тормозить или стимулировать формирование потока электрического поля, называется диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Мера способности конденсатора накапливать энергию при заданной величине падения напряжения называется емкостью . Неудивительно, что емкость также является мерой интенсивности противодействие изменениям напряжения (сколько именно тока будет производить при заданной скорости изменения напряжения). Емкость символически обозначается заглавной «С» и измеряется в единицах Фарада, сокращенно «Ф».

Конвенция по какой-то странной причине предпочла метрическую приставку «микро». при измерении больших емкостей, и так много конденсаторов оценивается с точки зрения запутанно больших значений микрофарад: например, один Большой конденсатор, который я видел, был рассчитан на 330 000 микрофарад! Почему нет укажите это как 330 миллифарад? Я не знаю.

Устаревшее название конденсатора конденсатор или конденсатор . Эти термины не используются ни в каких новых книгах или схематических диаграммах (на мой взгляд). знаний), но они могут встречаться и в старой электронике. литература. Возможно, наиболее известное использование термина «конденсатор». находится в автомобильной технике, где небольшой конденсатор, называемый тем название было использовано для уменьшения чрезмерного искрения на контактах переключателя. (называемые «точками») в электромеханических системах зажигания.

• ОБЗОР:
• Конденсаторы реагируют на изменения напряжения, подавая или потребляя ток в направлении, необходимом для противодействия изменению.
• Когда конденсатор сталкивается с возрастающим напряжением, он действует как нагрузка : потребляет ток, поскольку он поглощает энергию (ток проходит через отрицательную сторону и выходит из положительной стороны, как резистор).
• Когда конденсатор сталкивается с уменьшающимся напряжением, он действует как источник : подает ток по мере того, как он высвобождает накопленную энергию (ток, выходящий из отрицательной стороны и в положительную сторону, как батарея).
• Способность конденсатора накапливать энергию в виде электрическое поле (и, следовательно, противостоять изменениям напряжения) называется емкостью . Измеряется в единицах фарад (F).
• Конденсаторы раньше были широко известны под другим термином: конденсатор (альтернативно пишется «конденсатор»).

---

Существуют три основных фактора конструкции конденсатора, определяющие количество создаваемой емкости. Все эти факторы определяют емкость влияет на то, сколько потока электрического поля (относительная разница электронов между обкладками) будет развиваться при данном количестве электрического сила поля (напряжение между двумя пластинами):

PLATE AREA: При прочих равных условиях большая площадь пластины дает большую емкость; меньшая площадь пластины дает меньшую емкость.

Объяснение: Большая площадь пластины приводит к большему магнитному потоку (заряд, собранный на пластинах) при заданной силе поля (напряжение по тарелкам).

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАСТИН: При прочих равных условиях большее расстояние между пластинами дает меньшую емкость; более близкое расстояние между пластинами дает большую емкость.

Объяснение: Более близкое расстояние приводит к большей силе поля (напряжение на конденсаторе, деленное на расстояние между пластины), что приводит к большему потоку поля (заряд, собранный на пластины) для любого заданного напряжения, приложенного к пластинам.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ: При прочих равных условиях больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика дает большую емкость; меньше диэлектрическая проницаемость диэлектрика дает меньшую емкость.

Объяснение: Хотя это сложно объяснить, некоторые материалы обеспечивают меньшее сопротивление потоку поля при заданной силе поля. Материалы с большей диэлектрической проницаемостью допускают больший поток поля (предлагают меньше оппозиции) и, таким образом, больший сбор за любой заданный величина силы поля (приложенное напряжение).

“Относительная” диэлектрическая проницаемость означает диэлектрическую проницаемость материала, по сравнению с чистым вакуумом. Чем больше число, тем больше диэлектрическая проницаемость материала. Стекло, например, с родственником диэлектрическая проницаемость 7, в семь раз больше диэлектрической проницаемости чистого вакуума, и, следовательно, позволит установить электрическое поле поток в семь раз сильнее, чем у вакуума, все остальные факторы быть равным.

Ниже приведена таблица с относительными диэлектрическими проницаемостями (также известная как «диэлектрическая проницаемость») различных распространенных веществ:

При последовательном соединении конденсаторов общая емкость меньше чем отдельные емкости любого из последовательных конденсаторов. Если два или более конденсаторов соединены последовательно, общий эффект заключается в том, что одиночного (эквивалентного) конденсатора, имеющего общую сумму пластин расстояние между отдельными конденсаторами. Как мы только что видели, увеличение расстояние между пластинами при неизменности всех остальных факторов приводит к уменьшенная емкость.

Таким образом, общая емкость меньше любой из отдельных емкости конденсаторов. Формула расчета итога серии емкость имеет ту же форму, что и для расчета параллельных сопротивлений:

При параллельном соединении конденсаторов общая емкость сумма емкостей отдельных конденсаторов. Если два и более конденсаторы соединены параллельно, общий эффект один эквивалентный конденсатор, имеющий общую площадь пластин отдельные конденсаторы. Как мы только что видели, увеличение плиты площади при неизменности всех остальных факторов приводит к увеличению емкость.

Таким образом, общая емкость больше, чем любая из отдельных емкости конденсаторов. Формула расчета параллели общая емкость имеет тот же вид, что и для расчета серии сопротивления:

Как вы, несомненно, заметите, это прямо противоположно явление, демонстрируемое резисторами. С резисторами, последовательное соединение приводят к аддитивным значениям, в то время как параллельные соединения приводят к пониженные значения. С конденсаторами все наоборот: параллельно соединения приводят к аддитивным значениям, в то время как последовательные соединения приводят к в уменьшенных значениях.

• ОБЗОР:
• Емкости последовательно уменьшаются.
• Емкости добавляются параллельно.

---

Конденсаторы, как и все электрические компоненты, имеют ограничения, которые должны следует соблюдать ради надежности и правильной работы схемы.

Рабочее напряжение : Поскольку конденсаторов не более двух проводники, разделенные изолятором (диэлектриком), необходимо оплатить Обратите внимание на максимально допустимое напряжение на нем. Если слишком большое напряжение применяется, показатель «пробоя» диэлектрического материала может быть превышается, что приводит к внутреннему короткому замыканию конденсатора.

Полярность : Некоторые конденсаторы изготавливаются таким образом, что они могут допускают приложенное напряжение в одной полярности, но не в другой. Это до к их конструкции: диэлектрик представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесенной на одну из пластин постоянным напряжением во время производство. Они называются электролитическими конденсаторами , и их полярность четко обозначена.

Изменение полярности напряжения на электролитическом конденсаторе может привести к разрушение этого сверхтонкого диэлектрического слоя, тем самым разрушая устройство. Однако тонкость этого диэлектрика позволяет значения емкости при относительно небольшом размере корпуса. Для того же Причина, электролитические конденсаторы имеют тенденцию к низкому номинальному напряжению, поскольку по сравнению с другими типами конденсаторов.

Эквивалентная схема: Поскольку пластины конденсатора имеют некоторое сопротивления, а поскольку ни один диэлектрик не является идеальным изолятором, такая вещь, как «идеальный» конденсатор. В реальной жизни конденсатор имеет оба последовательное сопротивление и параллельное сопротивление (утечке), взаимодействующие с его чисто емкостными характеристиками:

К счастью, конденсаторы с очень маленькое последовательное сопротивление и очень высокое сопротивление утечки!

Физический размер : Для большинства применений в электронике минимум размер является целью разработки компонентов. Более мелкие компоненты могут быть сделано, тем больше схем может быть встроено в меньший корпус, и обычно также сохраняется вес.

Конденсаторы имеют два основных Факторы, ограничивающие минимальный размер блока: рабочее напряжение и емкость. И эти два фактора, как правило, противоречат друг другу. другой. При любом заданном выборе диэлектрических материалов единственный способ увеличить номинальное напряжение конденсатора, чтобы увеличить толщину диэлектрика.

Однако, как мы видели, это имеет эффект уменьшающаяся емкость. Емкость может быть восстановлена ​​с помощью увеличение площади плиты. но это делает для большей единицы. Вот почему вы не можете судить о номинале конденсатора в фарадах просто по размеру.

Конденсатор любого заданного размера может иметь относительно большую емкость и низкое рабочее напряжение, наоборот, или какой-то компромисс между двумя крайности. Возьмем, к примеру, следующие две фотографии:

Это довольно большой конденсатор по физическим размерам, но у него довольно низкое значение емкости: всего 2 мкФ. Однако его рабочее напряжение довольно высокий: 2000 вольт! Если бы этот конденсатор был переработан, чтобы иметь слой диэлектрика между его пластинами тоньше, по крайней мере, в сто раз увеличение емкости может быть достижимо, но ценой значительно снижает его рабочее напряжение. Сравните выше фото с тем, что ниже.

Конденсатор, показанный на нижнем рисунке представляет собой электролитическую установку, похожую по размеру на вышеприведенную, но с очень различными значениями емкости и рабочего напряжения:

Более тонкий диэлектрический слой дает гораздо большую емкость (20 000 мкФ) и резко сниженным рабочим напряжением (35 вольт). непрерывное, 45 вольт прерывистое).

Вот несколько образцов различных типов конденсаторов, все меньше, чем показано ранее:

Электролитические и танталовые конденсаторы поляризованные (чувствительны к полярности) и всегда имеют соответствующую маркировку. электролитический устройства имеют свои отрицательные (-) выводы, отмеченные символами стрелки на их дела. На некоторых поляризованных конденсаторах указана полярность. пометив плюсовую клемму.

Большой, 20 000 мкФ, электролитический блок, показанный в вертикальном положении, имеет положительную (+) клемму отмечен знаком «плюс». Керамика, майлар, пластиковая пленка и воздух конденсаторы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы неполяризованный (они не чувствительны к полярности).

Опубликовано в соответствии с положениями и условиями лицензии Creative Commons Attribution License

Изменено Льюисом Лофлином

Исходный URL http://www. allaboutcircuits.com/ (изменено)
Copyright 1999-2000 Michael Stutz [email protected]

• Веб-мастер
• Хобби-электроника
• Электронная почта

Дата: июль 2021 г.

В процессе публикации новых гаджетов и схемных идей. Плюс новые уроки и видео. Они будут опубликованы здесь, на этом сайте.

• Управление двигателем постоянного тока высокого напряжения на базе IGBT H-Bridge
• Управление высоковольтным двигателем H-Bridge на базе IR2110, управляемое Arduino
• Понимание теории работы однопереходных транзисторов
• Arduino измеряет ток от источника постоянного тока
• Теоретические испытания источника постоянного тока
• Ознакомьтесь с законом Ома для устранения неисправностей цепей CCS
• Arduino Power Magnetic Driver Board для шаговых двигателей
• Источник постоянного тока, управляемый Arduino
• Теория и работа конденсаторов

• Связанный с вышеуказанным:
• Использование униполярного шагового двигателя с Arduino
• ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем
• Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125
• Ютуб
• Транзисторная матрица ULN2003A с Arduino
• Управление шаговым двигателем Arduino
• Использование транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125 с Arduino

• Цепи компаратора:
• Учебное пособие по теории компараторов
• Гистерезис компаратора и триггеры Шмитта
• Информация и схемы компаратора напряжения
• Проверка цепей оконного компаратора
• Аналоговое зарядное устройство использует компараторы
• YouTube:
• Схема компаратора Введение

• Фотодетекторы:
• LM334 CCS схемы с термисторами, фотоэлементами
• Фотодиодные схемы Работа и использование
• Учебное пособие по схемам фотодиодных операционных усилителей
• Photo Voltaic Tutorial Твердотельные реле с выходом MOSFET
• YouTube:
• Фотодиоды и принципы их работы
• Схемы фотодиодных операционных усилителей
• Использование драйверов фотогальванических МОП-транзисторов

• Цифровые схемы:
• Простой триггер Шмитта SN74HC14 Генератор прямоугольных импульсов
• Введение в схемы RC-дифференциаторов и их использование
Генератор прямоугольных импульсов
• SN74HC14 использует триггер JK SN7476
• Схема генератора импульсов с тремя выходами для цифровых схем
• Нестабильный блок питания счетчика Гейгера CD4047
• CD4047 Схема моностабильного мультивибратора
• Примеры базовой схемы буфера с тремя состояниями TTL
• Учебное пособие NOR Gate SR Latch Circuits
• Учебное пособие NAND Gate SR Latch Circuit
• Учебное пособие по схемам ИЛИ-НЕ, включая моностабильный мультивибратор
• Краткое руководство по логическим элементам XOR и XNOR
• LM555-NE555 Однотактный мультивибратор Регулятор мощности переменного тока
• YouTube:
• Генератор цифровых импульсов с тремя выходами

• Испытание силовых МОП-транзисторов, IGBT Результаты, наблюдения
• Сильноточная схема драйвера TTL MOSFET
• Схемы биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT
• Оптопары для TTL-CMOS со сдвигом логического уровня
• Примеры цепей оптопар на основе SCR, активируемых светом
• Схемы двунаправленного твердотельного реле
• Сборка двунаправленного переключающего реле MOSFET высокой мощности
• Цифровые схемы
• Примеры базовой схемы буфера с тремя состояниями TTL
• Учебное пособие NOR Gate SR Latch Circuits
• Учебное пособие NAND Gate SR Latch Circuit

• Магнитные переключатели и датчики на эффекте Холла
• Схемы стабилизатора транзистор-стабилитрон
• Создание регулируемого источника питания 0–34 В с помощью LM317

• Катушки для High Selective Crystal Radio
• Неоновые (NE-2) схемы, которые можно собрать
• Общие сведения о ксеноновых импульсных лампах и схемах

Веб-сайт Copyright Lewis Loflin, Все права защищены.
Если вы используете этот материал на другом сайте, укажите ссылку на мой сайт.

 

Физика — Конденсаторы — Университет Бирмингема

Батарея накапливает электрическую энергию и высвобождает ее в результате химических реакций, это означает, что ее можно быстро заряжать, но разряжать медленно. В отличие от батареи, конденсатор представляет собой компонент схемы, который временно накапливает электрическую энергию за счет распределения заряженных частиц на (обычно двух) пластинах для создания разности потенциалов. Для зарядки конденсатора может потребоваться меньше времени, чем для зарядки аккумулятора, и он может очень быстро высвобождать всю энергию.

Перейти к:

Введение

Видео

В фокусе

Заключение

Следующие шаги

Сколько мы можем взимать?

При подключении к ячейке или другому источнику питания электроны будут течь с 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 ) , обычно выражаемой в единицах фарад . Это отношение заряда ( Â ) к разности потенциалов ( В ), где Кл = Кл/В

Чем больше емкость, тем больший заряд может удерживать конденсатор. Используя показанную установку, мы можем измерить напряжение, когда конденсатор заряжается через резистор, как функцию времени (t).

 Как проверить поведение конденсатора?

 

Как проверить поведение конденсатора?

 Как найти постоянную времени?

 

Здесь вы можете увидеть график зависимости напряжения от времени при зарядке и разрядке конденсатора.

Уравнения кривых V-t для зарядки и разрядки конденсатора являются экспоненциальными, где напряжение пропорционально начальному напряжению в степени времени над емкостью. Таким образом, с небольшими математическими манипуляциями мы можем построить логарифмический график зависимости напряжения от времени разряжающегося конденсатора, чтобы легко получить постоянную времени ( τ = RC ) из градиента (-1/ RC ) и начальное напряжение из точки пересечения y.

Очень важно, чтобы используемый конденсатор имел большее номинальное напряжение, чем у элемента, и чтобы он был подключен с соблюдением полярности (отрицательная пластина должна быть подключена к отрицательному выводу элемента), иначе он может взорваться. Отрицательный конец обычно обозначается тире на корпусе конденсатора и обычно представляет собой более короткий контакт. Обратите внимание, однако, что не все конденсаторы поляризованы (обычно меньшие 9 конденсаторов).0472 мкФ шт.) и могут быть подключены любым способом. Еще одна важная вещь, о которой нужно позаботиться, это измерение напряжения через установленные промежутки времени. Одним из вариантов может быть использование осциллографа или использование конденсатора/резистора большего размера для увеличения времени зарядки/разрядки.

 

Что означают ваши измерения?

Конденсаторы являются обычным компонентом большинства электронных устройств и наиболее важны для хранения энергии. Поэтому разработка конденсаторов важна для технического прогресса аккумуляторов. Хотя текущее хранение энергии в значительной степени зависит от батарей, это может измениться в будущем, поскольку они медленно заряжаются и разряжаются, а вовлеченные химические процессы обычно вызывают потерю энергии за счет тепла. Хотя конденсаторы должны быть намного больше, чем батареи, чтобы хранить такое же количество заряда, они имеют значительные преимущества, включая гораздо более длительный срок службы и нетоксичные компоненты. Попытка заменить батареи этими суперконденсаторами и ультраконденсаторами является постоянной областью исследований.

Ранее мы говорили, что конденсаторы, в отличие от аккумуляторов, способны очень быстро разряжаться. По этой причине они находят широкое применение в нашей повседневной жизни и присутствуют почти во всех бытовых электронных устройствах. Они особенно полезны в устройствах, где требуется быстрый отклик, таких как лазеры и фотовспышки.

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

Если последовательно добавить конденсаторы, общая емкость составит 1/C = 1/C1+1/C2+1/C3+…+1/CN Где CN — емкость N-го конденсатора. . Добавление большего количества конденсаторов параллельно дает общую емкость C = C1+C2+C3+…+CN

Следующие шаги

 

Эти ссылки предоставляются для удобства и только в информационных целях; они не являются подтверждением или одобрением Бирмингемским университетом какой-либо информации, содержащейся на внешнем веб-сайте. Университет Бирмингема не несет ответственности за точность, законность или содержание внешнего сайта или последующих ссылок.