Все о конденсаторах для начинающих: Конденсаторы для «чайников» / Хабр

Конденсаторы для «чайников» / Хабр

Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.

Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.

Начнём с простого

Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.

Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости ε_r использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.

Паразитные индуктивность и сопротивление реального конденсатора

С использованием диэлектриков в конденсаторах есть одна проблемка, наряду с тем, что диэлектрик с нужными характеристиками обладает неприятными побочными эффектами. У всех конденсаторов есть небольшие паразитные сопротивление и индуктивность, которые иногда могут влиять на его работу. Электрические постоянные меняются от температуры и напряжения, пьезоэлектричества или шума. Некоторые конденсаторы стоят слишком дорого, у некоторых существуют состояния отказа. И вот мы подошли к основной части статьи, в которой расскажем о разных типах конденсаторов, и об их свойствах, полезных и вредных. Мы не будем освещать все возможные технологии, хотя большинство обычных мы опишем.

Алюминиевые электролитические

Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.

На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.

У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.

Танталовые электролитические

Танталовый конденсатор поверхностного размещения

Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.

Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.

В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за тем, чтобы они не вышли из строя — бывает, что в таком случае они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.

Полимерные плёнки

Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.

Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.

Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.

Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.

В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

Керамика

История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.

Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.

C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.

X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.

Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.

Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.

Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.

Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через личные сообщения сайта. Спасибо.

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.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

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

Зарядка конденсатора — это процесс накопления заряда на двух его обкладках. Заряды на них равны по величине и противоположны по знаку.

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

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 сквозь диэлектрик. Такой конденсатор больше работать не будет.

Виды конденсаторов

Особенность электроемкости в том, что она зависит от формы проводника. Для каждого вида проводников есть своя формула расчета электроемкости.

Проще всего вычислить электроемкость плоского конденсатора. Плоский конденсатор состоит из двух металлических пластин, между которыми помещают диэлектрическое вещество.

Самый популярный конденсатор — цилиндрический. Он состоит из двух металлических цилиндров, вложенных друг в друга, и диэлектрика, которым заполнено пространство между ними. Рассмотрим формулу электроемкости такого конденсатора.

Сферический конденсатор состоит из двух проводящих сфер, вложенных друг в друга, и непроводящей жидкости, которой заполнено пространство между ними.

Подытожим все, что узнали, на картинке-шпаргалке:

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.

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:

W_p = qEd/2

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

U = Ed

Поэтому:

W_p = 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:

Эти формулы справедливы для любого конденсатора.

Применение конденсаторов

Конденсатор есть в каждом современном устройстве. 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.

Изучать физику на примерах из реальной жизни может быть очень даже интересно. Попробуйте и убедитесь сами на классическом курсе по физике для 10 класса.

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• Проблема?

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Соленоид — 5В (маленький)

Нет в наличии

РОБ-11015

22

Избранное

Любимый

64

Список желаний

Фиксированный индуктор — 2,7 нГн, 900 мА, 70 мОм

Нет в наличии

COM-16286

Избранное

Любимый

0

Список желаний

SparkFun GPS-RTK Dead Reckoning Breakout — ZED-F9Р (Qwiic)

В наличии

GPS-16344

289,95 $

Избранное

Любимый

7

Список желаний

Корпус из поликарбоната — 1,8 x 3,2 x 5,9 дюйма, красный

Нет в наличии

ПРТ-16731

Избранное

Любимый

0

Список желаний

Саммит OSHWA, где ты?

15 апреля 2021 г.

В этом году для саммита Ассоциации аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом не было места. Вместо этого это было полностью виртуальное мероприятие, позволившее всем нам услышать множество замечательных ораторов, не выходя из собственного дома.

Избранное

Любимый

3

Семинар по искусственному интеллекту: познакомьтесь с вашим новым тренером по фитнесу Muscle-AI — узнайте, как создавать прорывные фитнес-решения, меняющие правила игры

20 мая 2021 г.

Зарегистрируйтесь для участия во втором семинаре по искусственному интеллекту. Используйте плату MicroMod Machine Learning Carrier Board и процессор MicroMod Nordic nRF52840 для обучения и развертывания собственной модели машинного обучения

Избранное

Любимый

1

Руководство по графическому интерфейсу Python: введение в Tkinter

13 августа 2018 г.

Tkinter — это стандартный пакет графического интерфейса пользователя, поставляемый с Python. В этом руководстве показано, как создавать базовые оконные приложения, а также полные примеры полноэкранных информационных панелей с обновлениями графиков в реальном времени из matplotlib.

Избранное

Любимый

24

Что такое конденсатор? Руководство для начинающих

В большинстве электронных схем есть электрические компоненты, называемые конденсаторами. Как и резисторы, конденсаторы также являются очень важными и популярными электронными компонентами. В основном они используются для хранения зарядов, фильтрации тока и сглаживания сигналов. Если вы очень мало знаете об этом конденсаторе, то эта статья для вас. В этой статье вы узнаете больше об этом конденсаторе. Здесь вы узнаете 

1. Что такое конденсатор?

2. Обозначение конденсатора

3. Сколько типов конденсаторов?

4. Что такое емкость конденсатора?

5. Как измерить емкость конденсатора?

6. Конденсатор зарядно-разрядный.

7. Как работает конденсатор?

8. Что такое формулы конденсаторов?

9. Каковы области применения конденсаторов?

10. Как подобрать конденсаторы для цепей?

Конденсатор представляет собой пассивный двухконтактный электронный компонент, используемый для накопления электрической энергии в электрическом поле и служащий в качестве батареи очень короткого времени в цепях. В форме конденсатора он состоит из двух проводящих параллельных металлических пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым 9.0099 диэлектрик .

Токопроводящие металлические пластины конденсатора могут быть квадратной, круглой, прямоугольной, цилиндрической и сферической формы в зависимости от области применения и номинального напряжения. Диэлектрики могут быть стеклом, керамикой, пластиковой пленкой, воздухом, бумагой, слюдой и т. д. Эти диэлектрики увеличивают зарядную емкость конденсатора.

При подключении источника питания к пластинам конденсатора одна пластина конденсатора накапливает положительные заряды, а другая — отрицательные. В результате в диэлектрике возникает электрическое поле. Таким образом, он действует как источник энергии в цепях.

Символ конденсатора

Для проектирования электронной схемы используется символ конденсатора. В электронной схеме используются различные типы символов для обозначения поляризованного, неполяризованного и переменного конденсатора.

В поляризованном конденсаторе положительный и отрицательный знаки используются для обозначения полярности конденсатора, а в неполяризованном конденсаторе полярность отсутствует. У переменного конденсатора на символе показана стрелка.

Сколько типов конденсаторов?

Существует множество типов конденсаторов, используемых в электронных схемах. В основном конденсаторы делятся на две общие группы, называемые постоянными конденсаторами и переменными конденсаторами.

В фиксированном конденсаторе значение емкости не может быть изменено. Но в переменном конденсаторе можно изменить значение емкости. В этом уроке мы обсудим некоторые основные типы конденсаторов

1. Электролитические конденсаторы.

2. Керамический конденсатор.

3. Пленочный конденсатор.

4. Переменный конденсатор.

1. Электролитический конденсатор:

Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы. Они могут быть размещены только в одну сторону в цепи. Этот тип конденсаторов наиболее популярен, поскольку они способны работать с высокими значениями емкости, обычно превышающими 1 мкФ.

Они плохо работают на высоких частотах и ​​обычно не используются для частот выше 50–100 кГц. Этот тип конденсатора используется для создания источников питания, развязки, фильтрации и аудиосвязи. Существует много различных типов электролитических конденсаторов, таких как алюминиевые, танталовые, ниобиевые электролитические конденсаторы.

2. Керамический конденсатор:

В этом конденсаторе используется керамический диэлектрик, для использования этого керамического диэлектрика конденсатор называется керамическим конденсатором. В этом конденсаторе нет полярности. Этот тип конденсатора обладает многими свойствами, включая низкий коэффициент потерь и приемлемый уровень стабильности.

Керамические диэлектрики не обладают таким высоким уровнем емкости на единицу объема. диапазон значений емкости керамического конденсатора от нескольких пикофарад до 0,1 мкФ. Конденсатор этого типа используется для развязки и во многих приложениях, от аудио до ВЧ.

3. Пленочный конденсатор:

Пленочный конденсатор также поставляется в различных формах и стилях корпуса. Они доступны практически любого номинала и напряжения до 1500 вольт.

Электроды пленочного конденсатора могут быть из металлизированного алюминия или цинка, нанесенного на одну или обе стороны полиэтиленовой пленки. По этой причине конденсатор называется пленочным конденсатором.

Существуют различные типы пленочных конденсаторов, которые используются в электронных схемах, такие как полистирольные пленочные конденсаторы, полиэфирные пленочные конденсаторы и металлизированные полиэфирные пленочные конденсаторы.

Конденсатор из полистироловой пленки:

Этот тип конденсатора имеет трубчатую форму. Частотный диапазон этого типа конденсатора составляет несколько сотен кГц. Этот тип конденсатора используется при высоком напряжении.

Конденсатор из полиэфирной пленки:

Конденсатор из полиэстера основан на полиэфирном диэлектрике, таком как полиэтилентерефталат, ПЭТ. Полиэстер обладает высокой диэлектрической проницаемостью, что делает его недорогим продуктом, способным работать при высоких температурах до 125°C.

Конденсатор этого типа используется для общей связи, развязки, блокировки по постоянному току, фильтрации и аудиоприложений.

4. Конденсатор переменной емкости:

Конденсатор переменной емкости изготавливается аналогично емкости этого конденсатора либо электрически, либо механически. Существует множество применений этих переменных резисторов, например, для настройки в LC-цепях радиоприемников, для согласования импеданса в антеннах и т. д.

Основными типами переменных конденсаторов являются настроечные конденсаторы и конденсаторы подстройки.

Подстроечный конденсатор:

Подстроечные конденсаторы — популярный тип переменных конденсаторов. Они содержат статор, ротор, раму, поддерживающую статор, и слюдяной конденсатор. Конденсатор настройки в основном используется в LC-цепях радиоприемников.

Подстроечный конденсатор:

Подстроечные конденсаторы меняются с помощью отвертки. Три вывода подстроечного конденсатора, один подключен к неподвижной пластине, один к поворотной, а другой общий. Подвижный диск имеет полукруглую форму.

Какова емкость конденсатора?

Если мы приложили напряжение V к двум выводам конденсатора, то количество накопленного заряда Q прямо пропорционально приложенному напряжению, т. е.

Q ∝ V или Q = CV

Где C — емкость конденсатора.

Емкость:

Емкость конденсатора определяется так, что если конденсатор имеет емкость 1Ф, то он накапливает заряд 1С на пластинах при подаче напряжения 1В. 9-12F

Как измерить емкость конденсатора?

Измерение емкости с помощью мультиметра

Для измерения емкости конденсатора сначала убедитесь, что конденсатор полностью разряжен. Если конденсатор обуглился, это может привести к поражению руки.

Для разрядки конденсатора можно использовать резистор (2 кОм) или отвертку. После разрядки конденсатора его можно безопасно измерить. Здесь мы обсуждаем, как измерить полярные и неполярные конденсаторы с помощью мультиметра.

Измерение полярного конденсатора

Сначала установите измеритель в режим измерения непрерывности или диапазон Ом (установите его не менее 1000 Ом = 1 кОм). После настройки счетчика подключите провода счетчика к клемме конденсатора. Красный щуп мультиметра подключается к большому электроду, а черный щуп – к маленькому электроду.

После подключения проводов мультиметра на секунду отобразится какое-то число (обратите внимание на число), а затем сразу же вернется к OL (открытая линия), что означает, что конденсатор в хорошем состоянии. Если изменений нет, то конденсатор сдох.

Измерение неполярного конденсатора

В неполярном конденсаторе нет полярности, поэтому вы можете подключить выводы мультиметра к любым электродам конденсатора. Но в этом конденсаторе, если на мультиметре нет показаний, значит, конденсатор в хорошем состоянии, и если мультиметр показывает какие-то значения, значит, конденсатор разряжен.

Зарядка и разрядка конденсатора

Зарядка конденсатора

Изначально заряд на обкладках конденсатора равен нулю. Когда конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения, через него протекает ток, и заряд накапливается на пластинах конденсатора. Это накопление заряда называется зарядкой конденсатора.

Разрядка конденсатора

После зарядки конденсатора отключите питание от конденсатора и подключите внешнее устройство, например светодиодную лампочку, последовательно с заряженным конденсатором.

Затем конденсатор действует как источник напряжения, и ток течет через устройство или в цепях до тех пор, пока напряжение на конденсаторе снова не станет равным нулю. Это называется разрядкой конденсатора.

Как работает конденсатор?

Если мы подключим источник питания или батарею к металлическим пластинам конденсатора, потечет ток или электроны с пластины, подключенной к положительному выводу батареи, начнут двигаться к пластине, подключенной к отрицательному выводу батареи. батарея.

Однако из-за диэлектрика между пластинами электроны не смогут пройти через конденсатор и начнут накапливаться на пластинах.

Первая пластина приобрела суммарный отрицательный заряд, а вторая пластина приобрела равный суммарный положительный заряд, создавая между ними электрическое поле с силой притяжения, которая удерживает заряд конденсатора. В конденсаторе диэлектрик может увеличить емкость конденсатора.

Диэлектрик содержит полярные молекулы, что означает, что они могут менять свою ориентацию в зависимости от зарядов на двух пластинах. Таким образом, молекулы выравниваются с электрическим полем, позволяя большему количеству электронов притягиваться к отрицательной пластине и отталкивать больше электронов от положительной пластины.

Итак, когда конденсатор полностью заряжен, если мы вытащим аккумулятор, он будет удерживать электрический заряд в течение длительного времени, действуя как источник энергии.

Что такое формулы конденсаторов?

Для расчета емкостных цепей используются некоторые формулы. Эти формулы приведены ниже.0010 Q = заряд конденсатора в кулонах

В = приложенное напряжение в вольтах

2. Емкость конденсатора при последовательном соединении

Если N конденсаторов соединены последовательно, то формула эквивалентной емкости

3. Емкость конденсатора при параллельном соединении

Если N конденсаторов соединены параллельно, то формула для эквивалентного конденсатора будет

4. Формула для емкостного реактивного сопротивления

Емкостное реактивное сопротивление (Xc) конденсатора изменяется в зависимости от приложенной частоты (f), и для него используется формула

Где

f = частота в герцах.

5. Формула для энергии, запасенной в конденсаторе

Энергию, запасенную в конденсаторе, можно рассчитать по формуле

Где

В = напряжение в вольтах.

6. Формула собственной резонансной частоты

Формула собственной резонансной частоты:

Где

L = Индуктивность в Генри

Некоторые другие формулы, используемые для изготовления конденсатора. Эти формулы приведены ниже.

7. Емкость плоского конденсатора

Формула для емкости плоского конденсатора:

Где

A = площадь каждой пластины пластины

𝜖 = диэлектрическая проницаемость среды.

8. Емкость сферического конденсатора

Формула для емкости сферического конденсатора:

Где

a = Радиус внутренней сферы

b = Радиус внешней сферы

𝖜 среды

9. Емкость цилиндрического конденсатора

Формула емкости цилиндрического конденсатора:

Где

а = радиус внутренней сферы

b = радиус внешней сферы

𝜖 = диэлектрическая проницаемость среды

Каково применение конденсатора?

В электронных схемах конденсатор используется по-разному. Конденсаторы, используемые для связи, развязки или сглаживания или фильтрации, а также в качестве элемента накопления энергии.

1. Использование конденсатора для связи

В электронных схемах конденсатор используется для связи по переменному току.

Связь по переменному току

Связь по переменному току заключается в использовании конденсатора для фильтрации сигнала постоянного тока из сигнала как переменного, так и постоянного тока. В усилителе, когда мы усиливаем какой-то сигнал, такой как звук, мы просто хотим, чтобы чистый сигнал переменного тока усиливал его.

Но сигнал с переменным и постоянным током может вызвать искажение выходного сигнала, поэтому нам нужна связь по переменному току. В расположении конденсатора конденсатор должен быть последовательно с сигналом. По этой причине конденсатор используется в усилителе с RC-связью.

2. Использование конденсатора в качестве развязывающего

Развязывающий конденсатор действует как локальный резервуар электроэнергии. Конденсаторам, как и аккумуляторам, требуется время для зарядки и разрядки. При использовании в качестве развязывающих конденсаторов они препятствуют быстрым изменениям напряжения.

Если входное напряжение внезапно падает, конденсатор обеспечивает достаточную энергию для поддержания стабильного напряжения.

Аналогично, при скачке напряжения конденсатор поглощает избыточную энергию. По этой причине конденсатор используется в качестве компонента, сглаживающего напряжение. В расположении конденсатора конденсатор должен быть параллелен сигналу.

При изготовлении регулируемого источника питания после выпрямления вместе с сигналом приходит некоторая составляющая переменного тока, для удаления этой составляющей переменного тока из сигнала нам понадобился конденсатор. В этом процессе мы используем L-образные, T-образные и ℼ-образные фильтры.

Как выбрать конденсаторы для цепей?

Когда вы проектируете схемы с использованием конденсатора, в основном вам нужно смотреть на два значения конденсатора: номинальное напряжение и емкость (оба указаны на самом конденсаторе).

Например, если вы собираетесь заряжать конденсатор напряжением 24 В, вам необходимо убедиться, что конденсатор выдержит это напряжение; поэтому вам понадобится конденсатор как минимум на 25 В (плюс погрешность).

Емкость будет зависеть от того, сколько вам нужно в каждом экземпляре, сколько времени потребуется конденсатору для зарядки/разрядки и т.