Kakšna je kapacitivnost kondenzatorja: definicija in formule

Kondenzator je električni element, ki vam omogoča kopičenje polnjenja. Njegova najpreprostejša oblika sta dve plošči, ločeni z dielektrično plastjo. Če ploščo uporabite napetost, potem ostane nekaj časa po odstranitvi. Pomembno je vedeti, kakšna je kapacitivnost kondenzatorja, da bi s temi elementi pravilno konstruirali tokokrog.

Uporaba v tehnologiji

Kondenzatorji se uporabljajo v različnih električnih in radijskih napravah. Ti elementi so sposobni kopičiti polnjenje in vzdrževati napetost (na primer omrežje) na primerni ravni med manjšimi izpadi električne energije. Visokozmogljivi kondenzatorji se sami uporabljajo kot podajalniki za majhno velikost mobilne opreme. Imenujejo se tudi ionizatorji. Njihova pomanjkljivost je potreba po pogostem ponovnem polnjenju.

Ti elementi in naprave za filtriranje so zelo pomembni, naprave, katerih naloga je, da ne prenesejo motenj v uporaben signal, ali da ujamejo želeni signal v konstantni napetosti povišane ravni.

Brez kondenzatorjev tega ne more storiti noben izmenični generator signala. Njihov namen je določiti generacijske frekvence, obdobje in druge časovne parametre. Tukaj se uporabljajo zelo natančni elementi s toleranco, ki ne presega 1%.

Kondenzatorji so lahko konstantna ali spremenljiva kapacitivnost. Elementi spremenljive kapacitete se uporabljajo v opremi, ki zahteva nastavitev na različne frekvence. Na primer, se široko uporablja pri nastavljanju radijskih frekvenc v FM sprejemnikih.

Formule za izračun kondenzatorjev

Za reševanje problemov inženirskih in uporabljenih teoretskih izračunov je potrebno vedeti zakone, s katerimi električne interakcije medsebojno vplivajo. Ti zakoni so izraženi s formulami. Na primer, napetost na kondenzatorju je odvisna od kapacitivnosti in nabora, ki ga nabira.

Določanje zmogljivosti

Ta vrednost je odvisna od več parametrov. Za izračun, morate vedeti, kako se meri kondenzator. Ta vrednost je enaka količini, ki jo nabiralnik nabira z elementom pri napetosti 1 v. Izmeri se v faradah. Zmogljivost teh elementov je odvisna tudi od njihove oblike.

• Ploski kondenzatorji so najpreprostejši kolektorji za polnjenje. Kako najti kapacitivnost kondenzatorja z ravno obliko, lahko ugotovite, ali določite vse parametre, ki vplivajo na to. V svoji vlogi vpliva na razdaljo med svojimi ploščami (prevodna plošča) d, kvadratne plošče same s, dielektrično konstanto materiala med elektrodama ε in dielektrično konstanto ε0, ki je enaka 8,85 ⋅ 10-12 faradi na meter. Formula kondenzatorja je:

C = ε ⋅ ε0 ⋅ S / d

• Cilindrični kondenzator je prav tako sestavljen iz dveh napolnjenih pokrovov, oba sta v obliki valjev, razporejenih znotraj drugega. Notranji cilinder je enodelen, zunanji je votlo. Razdalja med ploščami je enaka razliki v polmerih teh valjev. Formula za kapaciteto kondenzatorja je lahko enaka kot v prejšnjem primeru, z razliko, da se površina plošč izračuna z višine in polmera:

C = 2 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ h ⋅ R ext / (R nar - R int) = ε ⋅ ε0 ⋅ S / d

kjer je h višina elektrode,

Rvn - notranji radij, R nar - zunanji polmer,

π = 3,14.

• Polnilo lahko ima ne le telo z dvema ploščama, temveč tudi prevodni sferični predmet. Če uporabite napetost in nato izmerite potencial med njim in tlemi, potem je potencial nenavadno. Formula za izračun akumulacije sferičnega naboja:

C = 4 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ R

kjer je R polmer kroga.

Če formula nadomesti polmer Zemlje in dielektrično konstanto zraka, lahko dobite vrednost Zemljine kapacitivnosti v faradah. Po izračunih:

C (Zemlja) = 700 mikrofarad

Takšna zmogljivost ima lahko sodobne elektrolitske kondenzatorje.

Če postavite eno žogico v drugo in uporabite napetost med njimi, se bo s tem zasnoval tudi naboj med površinami kroglic. Določitev kapacitivnosti takšne konstrukcije se lahko izvede s formulo:

C = ε ⋅ ε0 ⋅4⋅π ⋅ R1 ⋅ R2 / (R2-R1)

kjer sta R2 in R1 polmeri ustreznih sferičnih površin.

Kapaciteta kondenzatorja je odvisna tudi od vrste uporabljenega dielektrika. Najpogostejši so polnila iz keramike, elektrolitov, papirja, zraka in sljude.

Izračun energije

Akumulatorji za polnjenje imajo druge parametre. Eden od njih je energija. Pri polnjenju kondenzatorja na ploščah se nabira potencialna energija.

Ustvarja silo, ki privlači neenakomerne napolnjene plošče, kot tudi tok, ki napaja električne naprave, če uporabljate ionistor kot vir energije. Energijo lahko izrazimo kot odvisnost od napetosti plošč in kapacitivnosti:

W = C ⋅ U 2/2

Tok curka skozi dielektriko

V elementu se pojavi uhajanje struje, če obstajajo poti električnega toka iz ene plošče na drugo. Manj izolacijske lastnosti, ki jih ima dielektrični, je večji tok curka. To še posebej velja za kondenzatorje z dielektriko v obliki oljnega papirja. Ta parameter je odvisen od zasnove elementa in kontaminacije ohišja. Če element pušča, se lahko uhajanje toka poveča, ko vlaga prodre skozi ohišje. Ta tok se lahko izračuna v skladu z Ohmovim zakonom:

I ut = U / R d

kjer je Im tok curenja,

U je napetost na ploščah,

R d je odpornost proti dielektrični izolaciji.

Povezovalni elementi

Pri ustvarjanju shem se uporablja različna povezava elementov. Elementi vezja lahko priključite:

• Vzporedno;
• Dosledno;
• Vzporedno - dosledno (mešano).

Kako najti zmogljivost vzporedno povezanih elementov? Potrebno je razumeti, kaj je običajno pri tej vrsti povezave. Ker se napetost hkrati nanaša na vse plošče, je pogosta. Obtožba bo za vsakogar njihova. Po enačbi:

q = C ⋅ U, kjer je q skupni naboj, to je,

q = ΣC i ⋅ U = U ⋅ ΣC i

C skupaj bo enak vsoti vseh C.

Ko so elementi povezani v seriji, bo skupna vsota vseh teh elementov. Istočasno bo napetost za vsako od njih drugačna in vsota bo sestavljena iz vsega posebej.

U = q / C, tu je U vsota napetosti na vseh elementih

U skupaj = q ⋅ Σ (1 / C i)

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

S to povezavo bo vrednost skupne zmogljivosti manjša od najmanjše vrednosti te vrednosti v skupini.

Pri uporabi mešane povezave je potrebno ločeno izračunati skupno kapacitivnost za vzporedno in ločeno za serijsko povezavo. Nato z uporabo formule za serijsko povezavo poiščite skupno vrednost za obe dobljeni vrednosti.