Страница не найдена – РОО “Ассоциация победителей олимпиад”
Ваши ФИО*
Ваш email*
Ваш номер телефона*
Какой предмет вы хотели бы преподавать?*
Расскажите кратко о своих олимпиадных достижениях*
Приложите резюме*
Объём файлов не должен превышать 20 Мбайт / Доступные форматы: doc / docx / rtf / pdf / html / txt
Please leave this field empty.
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
Ваша электронная почта*
Из какого вы региона?*
Расскажите, как мы могли бы сотрудничать*
Please leave this field empty.
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
ФИО*
Ваша электронная почта*
Ваш номер телефона*
Образовательное учреждение*
Расскажите кратко, какая у вас сложилась ситуация с олимпиадным движением в школе и какого результата вы ожидаете от сотрудничества с АПО*
Please leave this field empty.
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
Ваш email
Каким предметом вы интересуетесь
Выберите наиболее подходящий статус Статус не выбранУченикРодительПредставитель школыПедагог
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
ФИО ученика
Дата рождения ученика
Класс
Образовательное учреждение
Город образовательного учреждения
ФИО родителя
Телефон родителя
Email родителя
Выберите группу Группа не выбрана
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
ФИО ученика
Дата рождения ученика
Класс
Образовательное учреждение
Город образовательного учреждения
ФИО родителя
Телефон родителя
Email родителя
Выберите группу Группа не выбрана
Мотивационное письмо Объём файла не должен превышать 2 Мбайт / Доступные форматы: doc / docx / rtf / pdf / html / txt
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
ФИО
Телефон
Образовательное учреждение
Город образовательного учреждения
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
ФИО
Телефон
Проект / отдел
Должность
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
ФИО ребенка
Название образовательного учреждения
Город образовательного учреждения
ФИО родителя
Телефон родителя
Email родителя
Нажимая на кнопку, вы принимаете положение и согласие на обработку персональных данных.
Войти
Родитель
Буду покупать курсы для своего ребёнка ЗарегистрироватьсяОбучающийся
Сам буду проходить курсы ЗарегистрироватьсяПредставитель школы
Буду заказывать услуги для своего образовательного учреждения и контролировать их исполнение ЗарегистрироватьсяСлушатель КПК
Буду проходить курсы повышения квалификации для учителей ЗарегистрироватьсяЕмкость и заряд конденсатора
Емкость конденсатора определяется как способность конденсатора накапливать максимальный электрический заряд (Q) в своем теле.
Заряд хранится в виде электростатической энергии. Емкость конденсаторов измеряется в единицах СИ- фарадах. Эти единицы могут быть обозначены в микрофарадах, нанофарадах, пикофарадах или фарадах. Формула для определения емкости конденсатора следующая:
C = Q/V = εA/d = ε0 εr A/d
Где,
C — емкость,
Q — заряд,
V — разность потенциалов между пластинами,
А — площадь между пластинами,
d — расстояние между пластинами.
ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика
ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства
εr — относительная диэлектрическая проницаемость свободного пространства
Собственная емкость
Свойство собственной емкости относится к конденсаторам с изолированным проводником. Как видно из названия, емкость — это свойство изолированного проводника повышать разность потенциалов до одного В.
Обычно нормальные проводники имеют взаимную емкость. Это также измеряется в единицах СИ, то есть в фарадах.
Собственная емкость проводящей сферы радиусом R определяется выражением:
C = 4 π ɛ o R
Ниже приведены некоторые примеры значения собственной емкости:
- Для верхней пластины генератора Ван де Графа, имеющей радиус 20 см, собственная емкость составляет 22,24 пФ.
- Для планеты Земля собственная емкость составляет 710 мкФ.
Паразитная емкость
Паразитная емкость — это нежелательная емкость, т.е. шум. Даже такие компоненты, как резисторы, катушки индуктивности и провод, имеют свою некоторую емкость. Обычно на высоких частотах это приводит к появлению шума в цепи.
Паразитную емкость нельзя полностью устранить, но ее можно уменьшить. Разработчики схем должны позаботиться о паразитной емкости при проектировании схемы. Разделение и расстояние между компонентами и дорожками платы должно строго соблюдаться для уменьшения нежелательной емкости.
Она также измеряется в единицах СИ, то есть в фарадах.
Примерами являются: емкость между витками катушки, емкость между двумя соседними проводниками.
Емкость простых схем
Расчет емкости не что иное , как решение теоремы Лапласа ∇ 2 φ = 0 с постоянным потенциалом на поверхности конденсатора. Ниже приведены значения емкости для некоторых простых схем:
Заряд конденсатора
Способность конденсатора накапливать максимальный заряд (Q) на своих металлических пластинах называется его значением емкости (C). Полярность накопленного заряда может быть отрицательной или положительной, например, положительный заряд (+ ve) на одной пластине и отрицательный заряд (-ve) на другой пластине конденсатора. Выражения для заряда, емкости и напряжения приведены ниже.
C = Q/V, Q = CV, V = Q/C
Таким образом, заряд конденсатора прямо пропорционален его емкости и разности потенциалов между пластинами конденсатора.
Заряд измеряется в кулонах. Один кулон заряда конденсатора можно определить как емкость в одну фараду между двумя проводниками, которые работают с напряжением в один вольт.
Заряд Q, накопленный в конденсаторе, имеющем емкость C, разность потенциалов V и воздух в качестве его диэлектрика, определяется выражением:
Q = CV = (ε × (A × V))/d
Где,
ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства,
εr — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала,
ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала.
Из двух вышеупомянутых случаев мы можем наблюдать:
Заряд конденсатора прямо пропорционален площади пластин, диэлектрической проницаемости диэлектрического материала между пластинами и обратно пропорционален расстоянию между пластинами. Таким образом, чем больше площадь пластин, тем больше заряд конденсатора, а чем больше расстояние между пластинами, тем меньше заряд конденсатора.
Параллельный пластинчатый конденсатор
На приведенном выше рисунке показана схема конденсатора с параллельными пластинами. Как мы знаем, емкость прямо пропорциональна площади пластин (A) и обратно пропорциональна расстоянию (d) между двумя металлическими пластинами. Значение емкости конденсатора с параллельными пластинами определяется выражением:
C = k ε0A/d
Где, k — диэлектрическая проницаемость, а ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, равная 8,854 · 10 -12 Ф/м. Диэлектрическая постоянная (k) — это параметр, связанный с диэлектрическим материалом, который увеличивает емкость по сравнению с воздухом. Чем больше площадь поверхности пластин, тем больше значение емкости, и наоборот. Еще один пример схемы конденсатора с параллельными пластинами показан на рисунке ниже.
Пример емкости №1
Теперь мы рассчитаем емкость конденсатора с параллельными пластинами в пикофарадах, у которого площадь поверхности пластин составляет 200 см2, и они разделены воздухом в качестве его диэлектрического материала с расстоянием 0,4 см.
Уравнение емкости конденсатора с параллельными пластинами выглядит следующим образом:
C = A/d
ε = 8,854 X 10-12Ф / м.
A = 200 см2 = 0,02 м2
D = 0,4 см = 0,004 м
Теперь мы подставляем эти значения в приведенное выше уравнение:
C = 8,854 X 10-12 * (0,02 м2 / 0,004 м) = 44,27 пФ
И получаем, емкость конденсатора с параллельными пластинами составляет 44,27 пФ.
Зарядка и разрядка конденсатора
Схема ниже используется для объяснения заряда и разряда конденсатора. Предположим, что конденсатор, который показан на схеме, полностью разряжен. В этой схеме емкость конденсатора составляет 100 мкФ, а напряжение питания, подаваемое на эту схему, составляет 12 В.
Теперь переключатель, который подключен к конденсатору в цепи, перемещается в точку A. Затем конденсатор начинает заряжаться зарядным током (i). Напряжение зарядки на конденсаторе равно напряжению питания, когда конденсатор полностью заряжен, то есть VS = VC = 12 В.
Когда конденсатор полностью заряжен, это означает, что конденсатор поддерживает заряд с постоянным напряжением, даже если напряжение питания отключено от цепи.
В случае идеальных конденсаторов, заряд на конденсаторе остается постоянным, но в случае обычных конденсаторов полностью заряженный конденсатор медленно разряжается из-за его тока утечки.
Когда переключатель перемещается в положение B, конденсатор медленно разряжается за счет включения лампы, которая помещена в цепь. Наконец-то он полностью разряжен до нуля. Сначала лампа ярко светится, когда конденсатор полностью заряжен, но яркость лампы уменьшается по мере уменьшения заряда конденсатора.
Пример заряда конденсатора №2
Теперь давайте вычислим заряд конденсатора в приведенной выше схеме. Уравнение заряда конденсатора имеет следующий вид:
Q = CV
C = 100 мкФ
V = 12V
Теперь мы подставляем эти значения в приведенное выше уравнение:
Q = 100 мкФ * 12 В = 1,2 мкФ
Следовательно, заряд конденсатора в приведенной выше схеме составляет 1,2 мКл.
Ток протекающий через конденсатор
Ток (i), протекающий через любую электрическую цепь, — это скорость заряда (Q), протекающего через нее, относительно времени. Но заряд конденсатора прямо пропорционален приложенному через него напряжению. Соотношение между зарядом, током и напряжением конденсатора приведено в уравнении ниже:
I (t) = d Q (t) / dt = C dV (t) / dt
Мы знаем, что:
Q = CV
V = Q / C
V (t) = Q (t) / C
Q (t) = CV (t)
Отношение тока к напряжению определяется выражением:
I (t) = C dV (t) / dt
Из этого соотношения мы можем заметить, что ток, протекающий через конденсатор в цепи, является произведением емкости и скорости изменения напряжения, приложенного к цепи. Ток, протекающий через конденсатор, прямо пропорционален емкости конденсатора и величине напряжения.
Чем больше ток, тем выше емкость цепи и чем выше приложенное напряжение, тем больше ток, протекающий по цепи.
Если напряжение постоянное, то и заряд постоянен, поэтому заряд не протекает. Следовательно, ток, протекающий по цепи, станет нулевым.
Единица емкости (Фарад)
Джозия Латимер Кларк в 1861 году впервые использовал термин Фарад. Фарад — стандартная единица измерения емкости. Это очень большая единица измерения емкости.
Емкость одна фарада определяется как емкость с одним кулоном заряда, работающая при напряжении в один вольт.
C = Q / V
1Фарад = 1Кулон / 1В
Сейчас доступны конденсаторы с большой емкостью в сотни фарад. Эти конденсаторы с высокими значениями емкости называются «суперконденсаторами». В этих конденсаторах используется большая площадь поверхности для передачи высокой энергии, поскольку они имеют высокие значения емкости.
При низком напряжении суперконденсаторы обладают способностью накапливать большую энергию с высокими значениями емкости. Эти высокоэнергетические суперконденсаторы используются в переносных портативных устройствах для замены больших, тяжелых и дорогих конденсаторов литиевого типа, поскольку они хранят большую энергию, как батареи.
Эти конденсаторы также используются в аудио- и видеосистемах в транспортных средствах для замены высоковольтных батарей.
Разделение Фарада
Стандартная единица измерения емкости — фарады. Но это очень большая единица измерения емкости. В этом фараде есть несколько дополнительных единиц; это микрофарады (мкФ), нанофарады (нФ) и пикофарады (пФ).
1 мкФ (мкФ) = (1/1000000) Ф = 10-6 Ф
1нано-Фарад (мкФ) = (1/1000000000) Ф = 10-9 Ф
1 пико-Фарад (мкФ) = (1/1000000000000) Ф = 10-12 Ф
Теперь мы увидим некоторые преобразования между единицами измерения емкости,
(i) преобразование 33 пФ в нФ => 33 пФ = 0,033 нФ
(ii) преобразование 22 нФ в мкФ => 22 нФ = 0,022 мкФ
(iii) преобразование 11 мкФ в Ф => 11 мкФ = 0,11 Ф
Энергия в конденсаторе
Энергия — это количество некоторой работы против электростатического поля для полной зарядки конденсатора. В конденсаторе на начальной стадии зарядки заряд Q передается между пластинами с одной пластины на другую.
Этот заряд либо + Q, либо –Q меняется местами между двумя пластинами конденсатора. После преобразования некоторого заряда между пластинами образуется электрическое поле, в этом случае нам потребуется дополнительная работа, чтобы зарядить конденсатор полностью. Эта дополнительная работа называется энергией, запасенной в конденсаторе. Энергия измеряется в джоулях (Дж). Теперь мы приведем уравнения для этой энергии и работы:
dW = V dQ
dW = (Q / C) dQ
После интегрирования приведенного выше уравнения:
W = Q 2 / 2C
W = (CV) 2 / 2C
W = CV 2 /2 Джоулей
Наконец, мы получаем, что энергия, хранящаяся в конденсаторе, равна:
Энергия (W) = CV 2 /2 Джоулей
Теперь посчитаем энергию, запасенную в конденсаторе емкостью 200 мкФ, работающего с напряжением 12 В.
W = CV 2 /2
W = (200 × 10-6 × 12 2 ) / 2 = 14,4 м Дж
Вот и все, что вам нужно было знать о емкости и заряде конденсатора.
Если вам нравятся наши статьи, то оставляйте свои комментарии.
С Уважением, МониторБанк
Калькулятор заряда конденсатора: что такое заряд конденсатора и как он рассчитывается?
bydosupply
Supply Voltage
Volts (V)
V
Capacitance
Farad (F) milliFarad (mF) microFarad (µF) nanoFarad (nF) picoFarad (pF)
Series Resistance
Ohms (Ω)
Ом
Результаты
| Энергия (Э) | |
| Постоянная времени (τ) |
Конденсатор с параллельными пластинами Когда дело доходит до электронных устройств и электрических цепей, энергия обычно хранится либо в батареях, либо в конденсаторах.
В своей базовой форме типичный конденсатор состоит из двух параллельных металлических (проводящих) пластин, электрически разделенных вакуумом, воздухом или диэлектриком; разделение гарантирует, что две пластины не соприкасаются и не соединяются. Конденсатор с плоскими пластинами (показан на схеме справа) представляет собой простейшую конструкцию конденсатора.
Существует множество других встроенных конденсаторов различных форм, длины, стиля, обхвата и из различных материалов. Например, в резонансных схемах используются очень маленькие конденсаторные шарики, тогда как конденсаторы для коррекции коэффициента мощности очень большие, хотя все они имеют одинаковую функциональность — накопление электрической энергии. Кроме того, диэлектрический материал в используемом конденсаторе может быть керамикой, слюдой, пластиком, вощеной бумагой или какой-либо формой жидкого геля в электролитических конденсаторах. Кроме того, используемые проводящие металлические пластины могут быть прямоугольными, круглыми, квадратными, сферическими или цилиндрическими.
Чтобы лучше объяснить, как работает конденсатор, давайте рассмотрим базовый конденсатор с параллельными пластинами с двумя параллельными проводящими металлическими пластинами, разделенными диэлектриком.
Когда источник постоянного напряжения подключен к конденсатору, так что его положительный конец подключен к пластине I, а его отрицательный конец подключен к пластине II; как показано на диаграмме ниже. Диэлектрик будет блокировать ток через конденсатор, потому что он сделан из непроводящего материала (изолятора), вместо того, чтобы позволить напряжению присутствовать на двух параллельных пластинах в виде электрического заряда.Однако, когда вы подключаете конденсатор к цепи переменного или переменного тока, кажется, что поток тока проходит через конденсатор с небольшим сопротивлением или нулевым сопротивлением (беспрепятственно). Это объясняет, почему конденсаторы способны накапливать электрические заряды только при подключении к источнику постоянного напряжения.
Обычно существует два типа электрического заряда: отрицательный (-ve) заряд в виде электронов и положительный (+ve) заряд в виде протонов. Таким образом, при размещении источника постоянного напряжения на конденсаторе возникает электрическое поле на конденсаторе.
Это приводит к тому, что положительные (+ve) заряды батареи быстро накапливаются на пластине I, в то время как соответствующие противоположные и отрицательные (-ve) заряды накапливаются на пластине II, как показано на диаграмме выше. Следовательно, пластина I становится положительно заряженной по отношению к пластине II, которая становится отрицательно заряженной.
Заметьте, для каждой положительно заряженной частицы, попадающей на пластину I, от отрицательно заряженной пластины II уйдет заряд того же знака. Поток электронов (заряд -ve) на две проводящие пластины известен как зарядный ток конденсатора. Этот ток продолжает течь до тех пор, пока напряжение на пластинах I и II не сравняется с напряжением, подаваемым источником постоянного тока (Vc). Через некоторое время конденсатор будет удерживать максимальное количество электрического заряда в соответствии с его емкостью по отношению к приложенному напряжению. Этот промежуток времени называется временем зарядки конденсатора, и в этот момент мы можем сказать, что конденсатор «полностью заряжен» электронами.
Итак, конденсатор накапливает энергию, разделяя пары положительных и отрицательных зарядов. Две пластины остаются нейтральными по заряду, и из-за заряда, установленного между двумя проводящими пластинами, возникает разность потенциалов (напряжение). Как только конденсатор достигает стационарного состояния, электрический ток пытается протекать через конденсатор от положительной пластины I к отрицательной пластине II. Однако этот поток невозможен из-за диэлектрического разделения.
Когда источник постоянного напряжения отключается от конденсатора, две пластины удерживают положительный и отрицательный заряд в течение заданного времени. В течение этого времени конденсатор может действовать как источник электрической энергии. Однако, если вы подключите конденсатор к нагрузке, накопленная энергия будет течь в виде тока к нагрузке от пластины I к пластине II до тех пор, пока положительный и отрицательный заряды не рассеются с двух пластин. Этот временной интервал известен как время разрядки конденсатора.
Сила зарядного тока конденсатора с параллельными пластинами считается максимальной, когда две проводящие пластины полностью разряжены или находятся в исходном состоянии. Его сила постепенно уменьшается до нуля по мере того, как две пластины заряжаются до напряжения (разности потенциалов) на конденсаторе, равного напряжению источника. Обратите внимание, что величина напряжения, генерируемого на конденсаторе, зависит от емкости конденсатора и количества заряда, нанесенного на пластины напряжением, подаваемым источником постоянного тока.
Свойства заряда/разряда конденсаторов делают их очень полезными в различных приложениях в электротехнике. Вот некоторые из них:
A) Лампа-вспышка: Конденсаторы используются для накопления электрического заряда для высокоскоростного использования в лампах-вспышках. Обычно схема лампы-вспышки состоит из огромного высоковольтного поляризованного электролитического конденсатора, который накапливает необходимый заряд.
Сохраненный электрический заряд затем преобразуется в несколько тысяч вольт за очень короткий промежуток времени, чтобы зажечь лампу-вспышку. Большие лазеры также используют конденсаторную технику для генерации очень ярких мгновенных вспышек.
B) Устройство защиты от перенапряжения: Большинство бытовой электроники, такой как телевизоры, проигрыватели компакт-дисков, компьютеры и другие чувствительные приборы, оснащены сетевыми стабилизаторами напряжения. Помимо защиты электроники от неожиданных скачков напряжения и тока, большинство качественных стабилизаторов напряжения также отфильтровывают радиочастотные помехи (RFI) и электромагнитные помехи (EMI). Эта фильтрация возможна при правильном сочетании конденсатора и резистора, образующих RC-цепь. Следовательно, зарядка и разрядка конденсатора означает, что он не будет допускать ложных электрических сигналов и быстрых скачков напряжения, которые в противном случае могли бы повредить чувствительные электрические цепи и компоненты.
C) Кондиционирование питания: Конденсаторы в основном применяются для кондиционирования источников питания. Известно, что при зарядке конденсаторы блокируют сигналы постоянного тока, но пропускают сигналы переменного тока. Следовательно, они могут очищать источник питания, эффективно разделяя типы сигналов переменного и постоянного тока. Это характерное свойство конденсаторов широко используется для разделения или развязки различных частей электрических цепей для устранения/уменьшения электрических помех, которые могут снизить эффективность цепи. Кроме того, вы найдете конденсаторы на подстанциях электросетей, где они используются для противодействия индуктивной нагрузке, создаваемой линиями электропередачи.
D) Обработка сигналов: Сектор информационных технологий является одной из отраслей, которые все чаще применяют конденсаторные технологии для передовых приложений. Например, электронные устройства с оперативной памятью (DRAM) используют конденсаторы для представления двоичной информации в виде битов.
Когда конденсатор полностью заряжен, устройство DRAM считывает заданное значение, а когда оно разряжено, устройство считывает другое. Конденсаторы также используются в аналоговой форме в устройствах с зарядовой связью (ПЗС). Кроме того, конденсаторы используются вместе с катушками индуктивности для настройки электрических цепей на определенные частоты, эффект, который широко используется в аналоговых эквалайзерах, динамиках и радиоприемниках.
E) Датчики: Датчики, состоящие из конденсаторов, используются для измерения различных физических величин, таких как механическое напряжение, уровень топлива и влажность воздуха. Два аспекта конденсаторов, которые делают их полезными в датчиках, включают диэлектрический материал между ними и расстояние между двумя параллельными пластинами в случае конденсаторов с параллельными пластинами. Например, датчики влажности воздуха основаны на том факте, что даже незначительного изменения количества диэлектрического материала между пластинами достаточно, чтобы изменить емкость сенсорного устройства.
Как обсуждалось в предыдущих разделах, конденсатор представляет собой устройство, которое накапливает энергию в виде электрического заряда и состоит из двух проводящих металлических пластин, расположенных в непосредственной близости друг от друга, но разделенных диэлектрическим материалом. Таким образом, всякий раз, когда вы подключаете постоянное напряжение к конденсатору, в диэлектрическом материале возникает электрическое поле, в результате чего положительные заряды (+Q) накапливаются на одной пластине, а отрицательные заряды (-Q) накапливаются на другой пластине. Если положительные заряды с зарядом +Q собираются на одной из проводящих пластин, а равное количество отрицательных зарядов с общим зарядом -Q накапливается на втором проводнике, мы можем сказать, что конденсатор имеет заряд Q. Этот заряд Q называется зарядом конденсатора. . Заряд конденсатора или, точнее, электрический заряд, хранящийся в конденсаторе, обозначается Q и измеряется в кулонах (Кл).
Обратите внимание, что способность конденсатора (емкость которого в фарадах известна) накапливать электрический заряд (Q) между его проводящими пластинами пропорциональна приложенному напряжению V.
Кроме того, чем больше площадь пластин и/или меньше расстояние между пластинами, тем больше электрический заряд, который может хранить конденсатор, и его емкость определенно будет высокой.
Электрический заряд, хранящийся на проводящих металлических пластинах плоскопараллельного конденсатора, прямо пропорционален напряжению, подаваемому источником постоянного тока. Это можно выразить следующим образом:
В ? Вопрос
где,
В = Напряжение
Q = заряд конденсатора
Из соотношений между емкостью ( C ), напряжением ( V ) и зарядом конденсатора ( Q ) мы можем сформулировать формулу заряда конденсатора в виде трех уравнений:
С = Q / V ; Q = С × V ; V = Q / C
Первое уравнение показывает, как можно найти емкость на основе напряжения и заряда, второе уравнение называется уравнением заряда конденсатора, а третье уравнение называется уравнением напряжения конденсатора.
Где:
Q = заряд в кулонах
C = емкость в фарадах
В = Напряжение в вольтах
Часто бывает легче запомнить вышеупомянутые отношения с помощью графических изображений, как показано на изображениях ниже.
Уравнения заряда конденсатораТри величины (V, Q и C) накладываются друг на друга в виде треугольника, где заряд конденсатора находится вверху, а напряжение и емкость – внизу. Таким образом, вы можете определить количество заряда, хранящегося в конденсаторе, используя уравнения заряда конденсатора, описанные выше.
Пример 1: Напряжение 50 МВ (милливольт) подается на конденсатор на материнской плате компьютера, емкость которого известна – 5 фарад. Рассчитать заряд конденсатора.
Решение: В этом случае мы уже знаем значения емкости и напряжения. Итак, мы будем использовать уравнение для расчета заряда конденсатора, заданное как: Q = C × V .
Где C = 5F , В = 50 мВ , которые можно преобразовать в вольты, чтобы получить В = 0,05 В . Следовательно, Q = 5F × 0,050 В = 0,25C (кулоны).
Пример 2 : Электронная схема имеет конденсатор емкостью 100 мкФ (микрофарад) и источник напряжения 15 В. Какой заряд накапливается в конденсаторе?
Решение: Сначала мы преобразуем значение емкости из микрофарад в фарады, чтобы получить C = 0,0001F . Затем, используя это уравнение: Q = C × V , количество заряда конденсатора определяется как Q = 0,0001F × 15В = 0,0015C (Кулоны) .
Калькулятор заряда конденсатора — это инструмент, разработанный для простого расчета заряда конденсатора с учетом приложенного напряжения и его емкости. Он поддерживает несколько единиц измерения для входов, включая мВ, В, кВ, МВ, ГВ, мФ, мкФ, Ф и т. д. А также различные выходные единицы, включая C (кулоны), kC (килокулоны), MC (мегакулоны)….
и т.д.
Наш калькулятор заряда конденсатора вычисляет энергию конденсатора в дополнение к расчету заряда конденсатора. Энергия (Е) конденсатора определяется как количество работы, которую может выполнить накопленный электрический заряд. Он измеряется в электрон-вольтах (эВ), джоулях (Дж) или калориях (Кал). Аналогично, такие калькуляторы поддерживают несколько единиц измерения выходной энергии, включая Дж, кДж, МДж, кал, ккал, эВ, кэВ и т. д.
Этот инструмент может работать как калькулятор заряда конденсатора , так и калькулятор энергии конденсатора . Требуемые входные данные одинаковы для обоих случаев: напряжение (В), подаваемое на конденсатор, и емкость (С). Этот двойной калькулятор поддерживает широкий диапазон входных и выходных измерений. Кроме того, это очень простой в использовании калькулятор, так как вы просто вводите значения напряжения и емкости и выбираете выходные единицы как для заряда конденсатора, так и для энергии конденсатора.
Кроме того, вы можете использовать единицы измерения калькулятора по умолчанию.
Обратите внимание, что калькулятор использует операции преобразования, уравнения заряда конденсатора, описанные выше, и уравнение энергии конденсатора, представленное в виде: E = (C × V 2 ) / 2, где E – это энергия, которая также может быть записана как работа (Вт). ), C — емкость, а V — напряжение.
Какова окончательная зарядка конденсатора?
Когда вы собираетесь купить конденсатор, одним из наиболее важных факторов, который вам необходимо учитывать, является окончательная зарядка. Это количество энергии, которое конденсатор может накопить до того, как его потребуется перезарядить.
Если вы ищете конденсатор, который может хранить много энергии, вам нужно искать конденсатор с высоким конечным зарядом.
На окончательную зарядку конденсатора влияет множество факторов, поэтому важно понимать их все перед покупкой.
Например, Одним из наиболее важных факторов, влияющих на конечный заряд конденсатора, является его размер .
Чем больше конденсатор, тем больше энергии он может хранить. Вот почему конденсаторы бывают разных размеров; чтобы их можно было использовать для разных целей. Если вы ищете конденсатор для использования в электронном устройстве, вам нужно убедиться, что он достаточно большой, чтобы хранить всю энергию, которую будет использовать устройство.
В этом сообщении блога мы обсудим, что такое окончательный платеж и как он влияет на ваше решение о покупке. Мы также дадим несколько советов о том, как правильно выбрать конденсатор для ваших нужд!
Как рассчитать конечный заряд конденсатора?
Окончательный заряд конденсатора можно рассчитать по уравнению: Q = C * V
Где Q — заряд в кулонах, C — емкость в фарадах, а V — напряжение в вольтах [ 1].
Итак, если у вас есть конденсатор емкостью 100 микрофарад (0,0001 фарад) и вы приложите к нему напряжение 12 вольт, то окончательный заряд на конденсаторе будет:
Q = 0,0001 * 12 = 0,0012 кулона или 1200 микрокулонов (1200 мкКл)
Чтобы рассчитать заряд конденсатора, вам нужно знать две вещи: емкость конденсатора и приложенное к конденсатору напряжение.
Емкость является мерой того, сколько заряда может хранить конденсатор, и измеряется в фарадах. Напряжение, подаваемое на конденсатор, определяет, сколько заряда фактически сохраняется на пластинах конденсатора.
Вы можете думать о конденсаторе как о ведре, которое может вместить определенное количество воды (емкость). Чем больше воды вы нальете в ведро (чем выше напряжение), тем больше воды оно вместит. Если у вас очень большое ведро (высокая емкость), для его заполнения потребуется больше воды (более высокое напряжение).
Окончательный заряд конденсатора прямо пропорционален емкости и приложенному к конденсатору напряжению. Таким образом, если вы удвоите любой из них, вы удвоите конечную стоимость. Если вы уменьшите вдвое любой из них, вы уменьшите окончательный заряд вдвое.
Это очень важная концепция в электронике, поскольку она позволяет нам контролировать величину заряда конденсатора, просто контролируя приложенное к нему напряжение.
Вот как мы можем использовать конденсаторы для хранения энергии в электрических цепях.
Прикладывая напряжение к пластинам конденсатора, специалисты могут создать электрическое поле, сохраняющее энергию в виде электростатической потенциальной энергии. Когда мы разряжаем конденсатор, пропуская через него ток, накопленная энергия преобразуется в кинетическую энергию в виде электричества.
Каков заряд конденсатора, когда он полностью заряжен?
Если ток через конденсатор равен нулю, это означает, что он полностью заряжен.
Фраза «полностью заряженный» относится к состоянию, при котором напряжение конденсатора соответствует напряжению батареи [2].
Это происходит из-за того, что конденсатор достиг равновесного состояния, при котором количество втекающего в него заряда равно количеству вытекающего заряда.
В этот момент говорят, что конденсатор «полностью заряжен», и его напряжение будет равно приложенному напряжению.
Что такое конечное напряжение конденсатора?
Конечное напряжение конденсатора — это напряжение, которое прикладывается к конденсатору, когда он полностью заряжен. Это напряжение определяется напряжением батареи и номиналами резисторов в цепи [3].
Формула для расчета конечного напряжения конденсатора: Vc = Vb * (Rt / (Rt + Re))
Где Vc — конечное напряжение конденсатора, Vb — напряжение батареи, Rt — полное сопротивление цепи, а Re — эффективное сопротивление конденсатора.
Например, если у вас есть 12-вольтовая батарея и резистор 100 кОм последовательно с конденсатором 100 нФ, то окончательное напряжение конденсатора будет:
Vc = 12 * (100000 / (100000 + 100)) = 11,99 вольт
Как видите, конечное напряжение конденсатора очень близко к напряжению батареи.
Это связано с тем, что конденсатор емкостью 100 нФ имеет очень высокое эффективное сопротивление (Re) и, следовательно, не пропускает через себя большой ток.
Конечное напряжение конденсатора будет ниже, если цепь имеет более низкое общее сопротивление (Rt) или более высокую емкость (C).
Как найти заряд конденсатора?
Чтобы найти заряд конденсатора, нужно знать две вещи: емкость конденсатора и напряжение на нем. Емкость является мерой того, сколько заряда конденсатор может хранить. Напряжение является мерой разности потенциалов между пластинами конденсатора.
Какой ток зарядки?
Ток, который входит в конденсатор после первого приложения напряжения [4]. Ток равен произведению емкости на приложенное напряжение, деленному на постоянную времени цепи. Ток уменьшается по мере зарядки конденсатора и в конечном итоге становится равным нулю.
Постоянная времени — это мера того, сколько времени требуется конденсатору для зарядки или разрядки. Он равен произведению емкости на сопротивление.
В цепи с катушкой индуктивности и конденсатором постоянная времени равна индуктивности, деленной на емкость.
ОС Raspberry Pi и Ubuntu: в чем разница?
При первой подаче напряжения на конденсатор возникает большой зарядный ток. Этот зарядный ток уменьшается по мере зарядки конденсатора и в конечном итоге становится равным нулю.
Как найти заряд последовательно включенного конденсатора?
Пары одинаковых конденсаторов, соединенных последовательно, всегда имеют одинаковый заряд на своих пластинах.
Падение напряжения на конденсаторе определяется только номиналом конденсатора как V = Q ÷ C, поскольку заряд (Q) постоянен и равен.
Как заряжать конденсатор?
Зарядка конденсатора осуществляется путем подключения его к батарее или источнику питания, чтобы электроны могли перетекать с одной пластины на другую. Количество заряда, поступающего в конденсатор, зависит от напряжения батареи и емкости конденсатора.
Зарядить конденсатор очень просто. Конденсатор заряжается при подключении к источнику постоянного напряжения.
Это может быть батарея или источник питания постоянного тока.
Когда конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения, он будет заряжаться до уровня электричества, который обеспечивает источник постоянного напряжения. Так, если использовать 9-вольтовую батарею с конденсатором, она быстро зарядится до 9 вольт.
Конденсатор, подключенный к источнику питания постоянного тока с выходным напряжением 15 вольт, будет заряжаться до 15 вольт. Все, что нужно сделать, это соединить положительную сторону источника постоянного напряжения с положительной стороной конденсатора, соединения выполнены, и конденсатор начнет заполняться электронами.
Время, необходимое для зарядки конденсатора, зависит от двух факторов:
- Напряжение источника питания постоянного тока;
- Емкость конденсатора;
При более высоком напряжении конденсатор заряжается быстрее.
При меньшей емкости потребуется больше времени для заполнения пластин электронами и достижения полного заряда [5].
Что такое зарядка и разрядка конденсаторов?
Зарядка и разрядка конденсаторов — это процесс передачи энергии между обкладками конденсатора через внешнюю цепь. Это можно сделать с источником питания постоянного или переменного тока.
Разрядка — это когда конденсатор высвобождает накопленную энергию обратно в цепь. Это происходит, когда конденсатор отключен от источника питания и больше нет потока электронов для поддержания заряда на пластинах.
Время, необходимое для разрядки конденсатора, зависит от трех факторов:
- Размер резистора;
- Напряжение аккумулятора;
- Емкость конденсатора;
Резистор с более высоким номиналом приведет к более медленному разряду, поскольку он ограничивает ток, протекающий через него.
Аккумулятор с более высоким напряжением также приведет к более медленному разряду, поскольку на обкладках конденсатора меньше разность потенциалов.
Чем выше емкость, тем быстрее разрядится, потому что в ней может накапливаться больше заряда.
Ознакомьтесь с другими полезными руководствами по конденсаторам:
- Как установить конденсатор на два ампера?
- Как разрядить конденсатор с помощью отвертки?
- Как зарядить конденсатор без резистора?
Часто задаваемые вопросы
Каков конечный заряд конденсатора в установившемся режиме?
В установившемся режиме конденсатор будет полностью заряжен (т. е. ток будет равен нулю), и мы будем рассматривать его как обрыв.
Каково конечное напряжение полностью заряженного конденсатора?
Конечное напряжение конденсатора равно приложенному напряжению. Если у вас есть 100-вольтовая батарея, и вы подключите ее к конденсатору на 100 фарад, полностью зарядив его, напряжение на конденсаторе будет 100 вольт.
Это потому, что в идеальном конденсаторе нет потерь энергии.
Вся энергия, подаваемая батареей, идет на накопление электрической энергии в электрическом поле между пластинами конденсатора.
Что происходит с конденсатором в установившемся режиме?
В установившемся режиме напряжение на конденсаторе не изменяется. Это означает, что ток через конденсатор должен быть равен нулю.
Если через конденсатор протекает ток, он будет заряжаться или разряжаться до тех пор, пока напряжение на нем не сравняется с приложенным напряжением.
В цепи без других источников тока это произойдет очень быстро, и вы увидите резкое повышение или падение напряжения, за которым следует период постоянного напряжения.
Как ведет себя полностью заряженный конденсатор?
Когда конденсатор первоначально заряжен, он действует как короткое замыкание (ток без падения напряжения) и может обеспечивать питание. Затем он становится разомкнутой цепью (потеря напряжения, но отсутствует ток) после полной зарядки до этого уровня напряжения.
Могут ли конденсаторы перезаряжаться?
Если номинальное напряжение подается на конденсатор более одного раза, существует вероятность необратимого увеличения емкости. Если конденсатор станет слишком горячим, он выйдет из строя.
Перезаряд конденсатора также может привести к его возгоранию. Это связано с тем, что диэлектрический материал между пластинами разрушается, когда на него воздействует слишком большое напряжение. Образовавшиеся искры могут воспламенить находящиеся поблизости легковоспламеняющиеся материалы, что приведет к пожару.
Важно полностью разрядить конденсатор перед удалением его из цепи [6]. Невыполнение этого требования может привести к травме или повреждению конденсатора.
Если вы работаете с конденсаторами, важно знать, как безопасно заряжать и разряжать их. Перезарядка может повредить конденсатор и привести к его возгоранию, поэтому важно внимательно следовать инструкциям производителя.
