Care este capacitatea unui condensator: definiție și formule

Un condensator este un element electric care vă permite să acumulați o încărcătură. Forma sa cea mai simplă este două plăci separate printr-un strat dielectric. În cazul în care placa de a aplica tensiune, atunci acesta va rămâne pentru un timp după ce este eliminat. Este important să se știe ce este măsurat capacitatea condensatorului pentru a construi corect circuitele cu aceste elemente.

Aplicare în tehnologie

Condensatoarele sunt utilizate în diverse echipamente electrice și radio. Aceste elemente sunt capabile să acumuleze sarcina și să mențină tensiunea (de exemplu, rețeaua) la nivelul corespunzător în timpul întreruperilor minore ale alimentării. Condensatoarele de mare capacitate sunt ele însele folosite ca alimentatoare pentru echipamentele mobile de dimensiuni mici. Ele sunt numite și ioniști. Dezavantajul lor este necesitatea reîncărcării frecvente.

O mare importanță sunt aceste elemente și în dispozitivele de filtrare, dispozitive a căror sarcină nu este de a transmite interferențe în semnalul util sau de a captura semnalul dorit într-o tensiune constantă la un nivel înalt.

Fără condensatori, nici un generator de semnal alternativ nu o poate face. Scopul lor este de a seta frecvența de generare, perioada și alți parametri de timp. Sunt utilizate aici elemente foarte precise, cu o toleranță de cel mult 1%.

Condensatoarele pot fi fie capacități constante, fie variabile. Elementele de capacitate variabilă sunt utilizate în echipamente care necesită reglaj la frecvențe diferite. De exemplu, este utilizat pe scară largă în reglarea frecvențelor radio în receptoarele FM.

Formule pentru calculul condensatoarelor

Pentru a rezolva problemele de inginerie și calculele teoretice aplicate, este necesar să cunoaștem legile prin care cantitățile electrice interacționează între ele. Aceste legi sunt exprimate prin formule. De exemplu, tensiunea pe condensator depinde de capacitatea sa și de încărcarea pe care o acumulează.

Determinarea capacității

Această valoare depinde de mai mulți parametri. Pentru ao calcula, trebuie să știți cum este măsurată condensatorul. Această valoare este echivalentă cu cât este acumulată grămada de încărcare a elementului la o tensiune de 1 volți aplicată. Se măsoară în farads. Capacitatea acestor elemente depinde, de asemenea, de forma lor.

• Plăcuțele de condens sunt cele mai simple tipuri de colectoare de sarcină. Cum să găsiți capacitatea unui condensator având o formă plată, puteți afla dacă determinați toți parametrii care îi afectează. În calitate afectează distanța dintre plăcile sale (placa conductoare) d, plăcile pătrate însele S, constanta dielectrică a materialului dintre gruparea e electrozii și ε0 dielectric constant, care este egal cu 8,85 ⋅ 10-12 farazi per metru. Formula condensatorului este:

C = ε ⋅ ε0 ⋅ S / d

• Condensatorul cilindric constă, de asemenea, din două capace încărcate, ambele fiind sub formă de cilindri dispuși unul în celălalt. Cilindrul interior este o bucată, iar cel exterior este gol. Distanța dintre plăci este egală cu diferența dintre razele acestor cilindri. Formula pentru capacitatea unui condensator poate fi reprezentată la fel ca în cazul anterior, cu diferența că suprafața plăcilor este calculată din înălțimea și raza lor:

C = 2 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ h ⋅ R v Ń / (R n ρ - R v n) = ε ⋅ ε0 ⋅ S / d

unde h este înălțimea electrodului,

Rvn - raza internă, R нар - raza exterioară,

π = 3,14.

• O încărcătură poate avea nu numai un corp cu două plăci, ci și un obiect sferic conductiv. Dacă aplicați tensiune și apoi măsurați potențialul dintre acesta și sol, atunci potențialul va fi nenulos. Formula pentru calcularea acumulatorului de sarcină sferică:

C = 4 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ R

unde R este raza mingii.

Dacă formula înlocuiește raza Pământului și constanta dielectrică a aerului, puteți obține valoarea capacității Pământului în faradele. După calcule:

C (Pământ) = 700 microfarade

Această capacitate poate avea condensatori electrolitici moderni.

Dacă plasați o minge în interiorul celeilalte și aplicați o tensiune între ele, designul rezultat va acumula și o sarcină între suprafețele bilelor. Determinarea capacității unei astfel de construcții se poate face prin formula:

C = ε ⋅ ε0 ⋅ 4⋅π ⋅ R1 ⋅ R2 / (R2 - R1)

unde R2 și R1 sunt razele suprafețelor sferice corespunzătoare.

Capacitatea unui condensator depinde, de asemenea, de tipul de dielectric folosit. Cele mai frecvente sunt umpluturile din ceramică, electrolitică, hârtie, aer și mica.

Calculul energiei

Acumulatorii de încărcare au alți parametri. Una dintre ele este energie. Când se încarcă condensatorul pe plăcuțele sale, energia potențială se acumulează.

Creează o forță care atrage, spre deosebire de plăcile încărcate, precum și curentul care alimentează aparatele electrice, dacă folosiți un ionistor ca sursă de energie. Energia poate fi exprimată ca o dependență de tensiunea plăcilor și a capacității:

W = C ⋅ U 2/2

Curent de scurgere prin dielectric

Curentul de scurgere apare în element dacă există căi de curgere a curentului electric de la o placă la alta. Cu cât există mai puțin proprietăți izolatoare pe care le are un dielectric, cu atât este mai mare curentul de scurgere. Acest lucru este valabil în special pentru condensatoarele cu dielectric sub formă de hârtie cu ulei. Acest parametru depinde de designul elementului și de contaminarea carcasei acestuia. Dacă elementul este scurs, curentul de scurgere poate crește atunci când umezeala penetrează carcasa. Acest curent poate fi calculat conform legii lui Ohm:

I ut = U / Rd

unde Im este curentul de scurgere,

U este tensiunea pe plăci,

R d este rezistența la izolație dielectrică.

Elemente de conectare

La crearea schemelor, este utilizată o conexiune diferită a elementelor. Elementele circuitului pot fi conectate:

• În paralel;
• secvențial;
• În paralel - în mod consecvent (mixt).

Cum de a găsi capacitatea elementelor conectate paralele? Este necesar să se înțeleagă ce este comun cu acest tip de conexiune. Deoarece tensiunea este aplicată simultan tuturor plăcilor, este comună. Acuzația va fi pentru toată lumea proprie. Prin formula:

q = C ⋅ U, aici q este sarcina totală, adică,

q = ΣC i ⋅ U = U ⋅ ΣC i

C total va fi egal cu suma tuturor C.

Când elementele sunt conectate în serie, taxa comună tuturor acestora va fi. În același timp, tensiunea va fi diferită pentru fiecare dintre ele, iar totalul va fi compus din toate separat.

U = q / C, aici U este suma tensiunilor pe toate elementele

U total = q ⋅ Σ (1 / C i)

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

Cu această conexiune, valoarea capacității totale va fi mai mică decât cea mai mică valoare a acestei valori în grup.

În cazul utilizării unei conexiuni mixte, este necesar să se calculeze separat capacitatea totală pentru paralel și separat pentru conexiunea serială. Apoi, folosind formula pentru conexiunea serială, găsiți valoarea comună celor două valori obținute.