Формула для нахождения конденсатора. Емкость, конденсаторы. Конденсаторы

Емкость проводников, удаленных от других предметов (уединенных проводников), зависит от размеров и формы самих проводников. Чем больше размеры проводника, тем больше его емкость.

Но в практике нам не приходится иметь дело с уединенными проводниками. Поэтому важно знать, как влияют на емкость расположенные вблизи данного проводника предметы и в частности другие проводники.

Накопительный потенциал конденсатора или емкость измеряется в единицах, называемых фарадами. Конденсатор 1-фарад может хранить один кулон заряда при напряжении 1 вольт. Один усилитель представляет собой скорость электронного потока 1 кулона электронов в секунду, поэтому 1-фарадный конденсатор может удерживать 1 ампер-секунду электронов на 1 вольт.

Конденсатор 1-фарад обычно будет довольно большим. Она может быть такой же большой, как консервная банка тунца или 1-литровая бутылка соды, в зависимости от напряжения, которое она может обрабатывать. По этой причине конденсаторы обычно измеряются в микрофарадах.

Представим себе два металлических шара одинаковых размеров, заряженных одинаковыми количествами электричества разного знака и удаленных один от другого на значительное расстояние (рис.1.). Заряды на обоих шарах будут расположены равномерно по их поверхностям вследствие того, что одноименные заряды на каждом из шаров отталкиваются друг от друга. Потенциал каждого из шаров будет определяться его размерами и тем количеством электричества, которое ему сообщено. Потенциал одного шара будет положителен, другого - отрицателен, так что между шарами будет существовать некоторая разность потенциалов.

Чтобы понять, насколько велика фарада, подумайте об этом. Очевидно, нецелесообразно использовать конденсаторы для хранения любого значительного количества энергии, если вы не делаете это при высоком напряжении. Разница между конденсатором и батареей заключается в том, что конденсатор может сбрасывать весь заряд в крошечной части секунды, когда батарее потребуется минуты, чтобы полностью разрядиться. Поэтому электронная вспышка использует конденсатор - батарея заряжает конденсатор вспышки в течение нескольких секунд, а затем конденсатор полностью сбрасывает полный заряд в вспышку.

Рисунок 1. Заряженные металлические шары находятся на большом удалении один от другого. Емкость шаров зависит только от их размеров.

Приблизим шары друг к другу (рис. 2.). Разноименные заряды шаров станут притягиваться. Вследствие этого они окажутся распределенными уже не равномерно по поверхностям шаров, а частично переместятся на те их стороны, которыми они обращены друг к другу. Большинство силовых линий выходящих из положительных зарядов первого шара, будет оканчиваться на отрицательных зарядах второго шара. При этом потенциал каждого шара будет определяться не только зарядом, находящимся на нем, но и зарядом соседнего шара. Так как заряды обоих шаров разноименные, то потенциал положительно заряженного шара будет понижен вследствие влияния второго шара, заряженного отрицательно и создающего в окружающем пространстве отрицательный потенциал. Наоборот, потенциал второго шара будет повышен вследствие влияния первого шара, создающего в окружающем пространстве положительный потенциал.

Это может сделать большой заряженный конденсатор чрезвычайно опасным - вспышки и иметь предупреждения об их открытии по этой причине. Они содержат большие конденсаторы, которые могут потенциально убить вас за счет заряда, который они содержат. Конденсаторы используются несколькими способами в электронных схемах.

Иногда конденсаторы используются для хранения заряда для высокоскоростного использования. Большие лазеры также используют эту технику, чтобы получить очень яркие мгновенные вспышки. Если вы подключите небольшой конденсатор к батарее, тогда ток между полюсами батареи не будет протекать после зарядки конденсатора. Однако любой сигнал переменного тока беспрепятственно протекает через конденсатор. Это связано с тем, что конденсатор будет заряжаться и разряжаться, когда переменный ток колеблется, что означает, что переменный ток течет. Конденсаторы также могут устранить рябь. . В следующем разделе мы рассмотрим историю конденсатора и то, как некоторые из самых ярких умов способствовали его прогрессу.

Рисунок 2. Металлические шары сближены.

Таким образом, по сравнению с тем, что было до сближения шаров, потенциал положительно заряженного шара понизится, а отрицательно заряженного шара повысится, и разность потенциалов между шарами уменьшится. Следовательно, при сближении заряженных проводников, если заряд их остался неизменным, разность потенциалов понижается. Но при той же разности потенциалов проводники могут «вместить» большие количества электричества так как C=Q/U . Значит, при сближении проводников их емкость увеличивается.

Конденсатор является одним из наиболее часто используемых компонентов в электронной схеме. Он играет важную роль во многих встроенных приложениях. Он доступен в разных рейтингах. Это часто хранилища для аналоговых сигналов и цифровых данных. Сравнение между различными типами конденсаторов обычно производится в отношении диэлектрика, используемого между пластинами. Некоторые конденсаторы выглядят как трубки, небольшие конденсаторы часто изготавливаются из керамических материалов, а затем погружаются в эпоксидную смолу для их герметизации.

Емкость проводников зависит не только от расстояния между ними и от их размеров и формы, но и от свойств окружающей среды. Приборы, в которых емкость между проводниками используется для накопления электрических зарядов, называются - конденсаторы . Простейший конденсатор состоит из двух параллельных металлических пластин, разделенных слоем воздуха (рис. 3 слева). Емкость такого конденсатора будет тем больше, чем больше поверхность пластин и чем меньше расстояние между ними.

Итак, вот несколько наиболее распространенных типов конденсаторов. Пленочные конденсаторы являются наиболее обычно готовыми к многочисленным типам конденсаторов, состоящих из обычно экспансивной группы конденсаторов, причем различие находится в их диэлектрических свойствах. Они имеют любой допуск от 10% до 01%. Пленочные конденсаторы дополнительно поставляются в виде комбинации форм и футляров. Существует два типа пленочных конденсаторов, радиальный свинцовый тип и осевой тип свинца. Электроды пленочных конденсаторов могут быть металлизированы алюминием или цинком, нанесенным на одну или обе стороны пластиковой пленки, что приводит к металлизированным пленочным конденсаторам, называемым пленочными конденсаторами.

Рисунок 3. Простейший конденсатор с воздушным (слева) и твердым (справа) диэлектриком.

Часто для увеличения емкости конденсатора между его пластинами помещают какой-либо диэлектрик (рис.3 справа). Увеличение емкости в этом случае объясняется тем, что при заряде конденсатора на поверхностях диэлектрика, расположенных против пластин, появляются электрические заряды, знак которых противоположен знаку зарядов пластин (рис.4.). Эти заряды диэлектрика, взаимодействуя с зарядами конденсатора, уменьшают разность потенциалов между ними при неизменной величине зарядов на обкладках, т. е. увеличивают емкость конденсатора.

Пленочный конденсатор показан на рисунке ниже. Конденсаторы пленки иногда называют пластиковыми конденсаторами, поскольку в качестве их диэлектриков используются полистирол, поликарбонат или тефлон. Эти виды пленки нуждаются в гораздо более толстой диэлектрической пленке, чтобы уменьшить опасность слез или проколов в пленке, и поэтому они более подходят для снижения значений емкости и больших размеров корпуса. Зависимость емкости и коэффициента диссипации, они могут применяться в частотных стабильных классах 1, заменяя керамические конденсаторы класса 1.

Рисунок 4. Увеличение емкости конденсатора в результате поляризации диэлектрика.

Вносимые различными диэлектриками изменения емкости конденсаторов связаны с их диэлектрическими постоянными. Чем больше диэлектрическая постоянная данного диэлектрика, тем более он увеличивает емкость конденсатора.

Они также являются лучшим выбором для высокочастотной компенсации в аудиосхеме. Эти конденсаторы также называются дисковыми конденсаторами. Керамические конденсаторы изготавливаются путем покрытия двух сторон маленького фарфорового или керамического диска серебром и затем складываются вместе, чтобы создать конденсатор. Из-за изменения толщины используемого керамического диска можно сделать как низкую емкость, так и высокую емкость в керамических конденсаторах. Керамический конденсатор показан на рисунке ниже.

Они приходят в ценности от нескольких факулов Пико до 1 микрофарада. Диапазон напряжения от нескольких вольт до многих тысяч вольт. Керамика недорога для производства, и они поставляются с несколькими типами диэлектриков. Толерантность керамики невелика, но для их предполагаемой роли в жизни они работают очень хорошо.

Емкость плоского конденсатора , состоящего из двух пластин, при условии, что расстояние между пластинами мало по сравнению с размерами пластин, определяется согласно следущему выражению:

C = 0,09*S*e/d

С-емкость конденсатора в пикофарадах (пф);

S-активная площадь одной пластины в см 2 ;

е-диэлектрическая постоянная диэлектрика, разделяющего пластины;

Это наиболее распространенные конденсаторы, которые имеют широкую допустимую емкость. Электролитические конденсаторы доступны с рабочим напряжением до 500 В, хотя самые высокие значения емкости недоступны при высоком напряжении, а более высокие единицы температуры доступны, но необычны. Существует два типа электролитических конденсаторов, тантала и алюминия.

Конденсаторы танталов обычно лучше показывают выставку, более высокую ценность и готовы только в более ограниченной степени параметров. Диэлектрические свойства оксида тантала намного превосходят диэлектрические свойства оксида алюминия, что обеспечивает более легкий ток утечки и лучшую емкостную прочность, что делает их подходящими для препятствий, развязки, фильтрации.

d-расстояние между пластинами или, что то же самое, толщина диэлектрика в см.

§ 9. Электрическая емкость, конденсаторы

Электрическая емкость проводника или устройства, состоящего из двух проводников, разделенных диэлектриком, характеризует их способность накапливать электрические заряды.
В технике широко применяют конденсаторы - устройства, которые при сравнительно малых размерах способны накапливать значительные электрические заряды. Конденсаторы имеют большую электрическую емкость. Они используются в энергетических установках, в устройствах электроники, автоматики и др.
Плоский конденсатор в простейшем виде состоит из двух металлических пластин-обкладок, разделенных диэлектриком, например воздухом, слюдой, парафинированной бумагой и др.
В зависимости от вида диэлектрика конденсатор называют бумажным, слюдяным, воздушным и т. д.
Электрическая емкость конденсатора определяется отношением величины заряда на его пластинах к напряжению между ними. Следовательно, электрическая емкость

Толщина пленки оксида алюминия и повышенное пробивное напряжение дают конденсаторам исключительно повышенные значения емкости для их размера. В конденсаторе фольговые пластины анодируются постоянным током, таким образом устанавливая конечность материала платины и подтверждая полярность его стороны.

Конденсаторы тантала и алюминия показаны на рисунке ниже.

Переменный конденсатор - это тот, чья емкость может быть намеренно и неоднократно изменена механически.

Конденсаторы имеют приложения как в электротехнике, так и в электронике. Они используются в фильтрах, системах хранения энергии, пускателях двигателей и устройствах обработки сигналов.

Электрическая емкость измеряется в фарадах. Емкость конденсатора равна одной фараде, если увеличение его заряда на один кулон электричества вызывает повышение напряжения между его обкладками на один вольт.
Фарада - очень крупная единица емкости, которая практически не применяется.
Обычно пользуются более мелкими единицами емкости: микрофарадой (мкф ) и пикофарадой (пф ).
Фарада содержит миллион микрофарад: 1 ф = 10 6 мкф . Микрофарада содержит миллион пикофарад: 1 мкф = 10 6 пф .
Емкость конденсатора зависит от площади его пластин . При одном и том же напряжении и одинаковом расстоянии между пластинами конденсатор, у которого пластины имеют большую площадь, заряжается большим количеством электричества и в связи с этим обладает большей емкостью, чем такой же конденсатор с тем же диэлектриком, но с пластинами малого размера.
Емкость конденсатора зависит от расстояния между его пластинами (от толщины диэлектрика). Конденсатор, у которого пластины находятся на большом расстоянии друг от друга, обладает меньшей емкостью, чем такой же конденсатор, пластины которого сближены. Это объясняется тем, что при малом расстоянии между пластинами взаимодействие их разноименных зарядов сильнее, а потому конденсатор накапливает большее количество электричества.
Емкость конденсатора зависит от свойств материала диэлектрика - от его диэлектрической проницаемости . Например, при равных размерах пластин и равном расстоянии между ними конденсатор, у которого диэлектриком является слюда, имеет примерно в шесть раз большую емкость, чем конденсатор с воздушным диэлектриком. При тех же условиях бумажный конденсатор имеет в 2,2 раза большую емкость, чем воздушный, но меньшую, чем слюдяной.
Для вычисления емкости плоского конденсатора, имеющего две пластины, служит формула

Как узнать ценность конденсаторов?

Конденсаторы являются важными компонентами электронной схемы, без которой цепь не может быть завершена. В цепях используются различные типы конденсаторов, таких как электролитический конденсатор, дисковый конденсатор, конденсатор тантала и т.д. электролитические конденсаторы имеют значение, напечатанное на его теле, так что его контакты могут быть легко идентифицированы. Обычно большой вывод положительный. Черная полоса, присутствующая вблизи отрицательной клеммы, указывает на полярность. Рассмотрим методы идентификации конденсатора и расчета его значения.