Што е капацитетот на кондензатор: дефиниција и формули

Кондензатор е електричен елемент кој ви овозможува да акумулирате полнеж. Неговата наједноставна форма е две плочи разделени со диелектричен слој. Ако плочата да се примени напон, тогаш ќе остане некое време откако ќе се отстрани. Важно е да се знае што е измерена кондензаторската капацитивност за правилно конструирање на кола со овие елементи.

Примена во технологијата

Кондензаторите се користат во различни електрични и радио опрема. Овие елементи се способни да акумулираат полнеж и да одржуваат напон (на пример, мрежа) на соодветно ниво за време на мали прекини. Кондензаторите со висок капацитет самите се користат како колибри за мала мобилна опрема. Тие се нарекуваат ионистори. Нивниот недостаток е потребата за чести надополнувања.

Од големо значење се овие елементи и во уредите за филтрирање, уреди чија задача не е да го пренесат интерференцијата во корисен сигнал, или да го фатат саканиот сигнал во постојан напон на покачено ниво.

Без кондензатори, генераторот на наизменични сигнали не може да го стори тоа. Нивната цел е да ги постават генерациите на фреквенцијата, периодот и другите временски параметри. Тука се користат многу прецизни елементи со толеранција од не повеќе од 1%.

Кондензаторите можат да бидат константна или променлива капацитивност. Елементи со варијабилен капацитет се користат во опрема која бара подесување на различни фреквенции. На пример, тој е широко користен за подесување на радио фреквенции во FM приемници.

Формула за пресметка на кондензатори

За да се решат проблемите на инженерството и применетите теоретски пресметки, неопходно е да се знаат законите со кои електричните количини комуницираат едни со други. Овие закони се изразени со формули. На пример, напонот на кондензаторот зависи од нејзината капацитивност и полнежот што се акумулира.

Определување на капацитет

Оваа вредност зависи од неколку параметри. За да го пресметате, треба да знаете како се мери кондензаторот. Оваа вредност е еквивалентна на тоа колку купот на полнење е акумулиран од елементот со напон од 1 волти применет на него. Се мери во фарад. Капацитетот на овие елементи, исто така, зависи од нивната форма.

• Авионските кондензатори се наједноставен вид на колектор на полнење. Како да се најде капацитетот на кондензатор кој има рамна форма, можете да дознаете дали ги одредувате сите параметри кои влијаат на него. На нејзиниот капацитет влијае растојанието помеѓу неговите плочи (проводни плочи) d, површината на плочите S, диелектричната константа на супстанцијата помеѓу плочите ε и електричната константа ε0, што е 8.85 ⋅ 10-12 фарадери на метар. Формулата на кондензаторот е:

C = ε ⋅ ε0 ⋅ S / d

• Цилиндричниот кондензатор, исто така, се состои од две наполнети обвивки, и двата се во форма на цилиндри распоредени еден во друг. Внатрешниот цилиндар е едно парче, надворешниот е шуплив. Растојанието помеѓу плочите е еднакво на разликата во радиусите на овие цилиндри. Формулата за капацитетот на кондензаторот може да биде претставена иста како во претходниот случај, со разликата дека површината на плочите се пресметува од нивната висина и радиус:

C = 2 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ h ⋅ R вн / (R нар - R вн) = ε ⋅ ε0 ⋅ S / d

каде што h е висината на електродата,

Rвн - внатрешен радиус, R нар - надворешен радиус,

π = 3,14.

• Полнењето може да поседува не само тело со две чинии, туку и спроводлив сферичен објект. Ако нанесете напон на неа, а потоа го измерите потенцијалот помеѓу него и земјата, тогаш потенцијалот ќе биде нуран. Формулата за пресметување на акумулаторот со сферичен полнеж:

C = 4 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ R

каде што R е радиусот на топката.

Ако формулата го замени радиусот на Земјата и диелектричната константа на воздухот, може да ја добиете вредноста на капацитивноста на Земјата во фарад. По пресметките:

C (Земја) = 700 микрофалади

Таквиот капацитет може да има современи електролитски кондензатори.

Ако поставите една топка во друга и наместете го напонот меѓу нив, добиениот дизајн, исто така, ќе се акумулира полнеж помеѓу површините на топчињата. Одредувањето на капацитетот на таквата конструкција може да се направи со формулата:

C = ε ⋅ ε0 ⋅4⋅π ⋅ R1 ⋅ R2 / (R2-R1)

каде R2 и R1 се радиуси на соодветните сферични површини.

Капацитетот на кондензаторот, исто така, зависи од типот на диелектрик што се користи. Најчести се керамичките, електролитски, хартија, воздух и мика филери.

Пресметка на енергија

Акумулатори за полнење имаат и други параметри. Еден од нив е енергијата. При полнење на кондензаторот на неговите плочи, потенцијалната енергија се акумулира.

Тоа создава сила која привлекува различни од наполнетите плочи, како и струјата што ги храни електричните апарати, ако користите јонистор како извор на енергија. Енергијата може да се изрази како зависност од напонот на плочите и капацитивноста:

W = C ⋅ U 2/2

Струја на истекување преку диелектрик

Струјата на истекување се појавува во елементот ако има патеки на проток на електрична струја од една плочка на друга. На помалку изолациски својства има диелектрик, толку е поголема струјата на истекување. Ова е особено применливо за кондензатори со диелектрик во форма на подмачкана хартија. Овој параметар зависи од дизајнот на елементот и од контаминацијата на неговото куќиште. Ако елементот е протекување, струјата на истекување може да се зголеми кога влагата ќе го пробие куќиштето. Оваа струја може да се пресмета според законот на Ом:

I ut = U / R d

каде што Im е струјата на истекување,

U е напонот на плочите,

R d е отпорност на диелектрична изолација.

Поврзувачки елементи

При креирање на шеми се користи различно поврзување на елементи. Елементите на колото можат да се поврзат:

• Паралелно;
• Доследно;
• Паралелно - постојано (мешовито).

Како да се најде капацитетот на паралелно поврзани елементи? Неопходно е да се разбере што е вообичаено со овој тип на врска. Бидејќи напонот се применува истовремено на сите плочи, тоа е честа појава. Цената ќе биде за сите свои. Според формулата:

q = C ⋅ U, тука q е вкупниот полнеж, што е,

q = ΣC i ⋅ U = U ⋅ ΣC i

C вкупно ќе биде еднаква на збирот на сите C.

Кога елементите се поврзани серија, цената ќе биде заедничка за сите. Во исто време, напонот ќе биде различен за секоја од нив, а вкупниот ќе биде составен од сите одделно.

U = q / C, тука U е збир на напони на сите елементи

U вкупно = q ⋅ Σ (1 / C i)

1 / C вкупно = 1 / C 1 + 1 / C 2 + ... + 1 / C i

Со оваа врска, вредноста на вкупниот капацитет ќе биде помала од најмалата вредност на оваа вредност во групата.

Во случај да се користи мешана врска, потребно е посебно да се пресмета вкупниот капацитет за паралелно и посебно за сериско поврзување. Потоа, користејќи ја формулата за сериска врска, пронајдете ја вредноста што е заедничка за двете добиени вредности.