Izračunava se sila privlačenja ploča kondenzatora. Relativna dielektrična konstanta

Ploče kondenzatora, nabijene suprotnim imenima, privlače se jedna drugoj.

Mehaničke sile koje djeluju na makroskopska nabijena tijela nazivaju seponderomotiv .

Izračunajmo ponderomotorne sile koje djeluju na ploče ravni kondenzator... U ovom slučaju moguće su dvije opcije:

Kondenzator se puni i odvaja od napunjene baterije(u ovom slučaju, broj naboja na pločama ostaje konstantan q = konst).

Kada uklonite jednu ploču kondenzatora s druge, posao je završen

zbog čega se povećava potencijalna energija sustava:

Štoviše, dA = dW. Izjednačavajući desne strane ovih izraza, dobivamo

(12.67)

V u ovom slučaju tijekom diferencijacije, razmak između ploča označen je x.

Kondenzator je napunjen, ali nije odspojen od baterije(u ovom slučaju, kada se jedna od ploča kondenzatora pomakne, napon će ostati konstantan ( U = konst). U tom slučaju, kako se jedna ploča odmiče od druge, potencijalna energija polja kondenzatora opada, jer dolazi do "curenja" naboja iz ploča, dakle

Ali
, onda

Dobiveni izraz odgovara formuli
... Može se predstaviti u drugačijem obliku ako umjesto naboja q uvedemo površinsku gustoću:

(12.68)

Teren je ujednačen. Jačina polja kondenzatora je
, gdje je x udaljenost između ploča. Zamjena u formulu
U 2 = E 2 x 2, dobivamo da je sila privlačenja ploča ravnog kondenzatora

(12.69)

Te sile ne djeluju samo na ploče. Budući da ploče zauzvrat pritišću dielektrik postavljen između sebe i deformiraju ga, tada se u dielektriku javlja tlak

(S je površina svake ploče).

Tlak koji nastaje u dielektriku je

(12.70)

Primjeri rješavanja problema

Primjer 12.5. Na ploče ravnog kondenzatora zraka primjenjuje se razlika potencijala od 1,5 kV. Površina ploče 150 cm 2 a razmak između njih je 5 mm. Nakon odvajanja kondenzatora od izvora napona, staklo (ε 2 = 7). Definirajte:

1) razlika potencijala između ploča nakon uvođenja dielektrika; 2) kapacitet kondenzatora prije i nakon uvođenja dielektrika; 3) površinska gustoća naboja na pločama prije i nakon uvođenja dielektrika.

S obzirom na to: U 1 = 1,5 kV = 1,5 ∙ 10 3 V; S = 150 cm 2 = 1,5 ∙ 10 -2 m 2; ε 1 = 1; d = 5 mm = 5 ∙ 10 -3 m.

Pronađite: 1) U 2; 2) C1C2; 3) σ 1, σ 2

Riješenje . Jer
(σ je površinska gustoća naboja na pločama kondenzatora), zatim prije uvođenja dielektrika σd = U 1 ε 0 ε 1 i nakon uvođenja dielektrika σd = U 2 ε 0 ε 2, dakle

Kapacitet kondenzatora prije i nakon uvođenja dielektrika

i

Naboj ploča se ne mijenja nakon odvajanja od izvora napona, t.j. q = konst. Stoga je površinska gustoća naboja na pločama prije i nakon uvođenja dielektrika

Odgovor: 1) U 2 = 214V; 2) C1 = 26,5 pF; C2 = 186 pF; 3) σ 1 = σ 2 = 2,65 μC / m2.

Primjer 12.7. Razmak između ploča ravnog kondenzatora ispunjen je anizotropnim dielektrikom čija se permitivnost ε mijenja u smjeru okomitom na ploče prema linearnom zakonuε = α + βx od ε 1 do ε 2 , i ε 2 > ε 1 ... Površina svake pločeS, udaljenost između njihd... Pronađite kapacitet kondenzatora.

S obzirom na to: S; d; ε 1; ε 2

Pronaći: S.

Riješenje . Dielektrična konstanta ε mijenja se prema linearnom zakonu, ε = α + βh, pri čemu se h računa od ploče, u kojoj je propusnost jednaka ε 1. Uzimajući u obzir da je ε (0) = ε 1, ε (d) = ε 2, dobivamo ovisnost
... Nađimo potencijalnu razliku između ploča:

Kapacitet kondenzatora bit će jednak

Odgovor:

Primjer 12.7. Između ploča ravnog kondenzatora nabijenog na potencijalnu razliku U , dva sloja dielektrika postavljena su paralelno s njegovim pločama. Debljina sloja i dielektrična konstanta dielektrici su odnosno jednakid 1 , d 2 , ε 1 , ε 2 ... Odrediti jakost elektrostatičkih polja u slojevima dielektrika.

S obzirom na to: U; d 1 , d 2 , ε 1 , ε 2

Pronaći: E 1, E 2.

Riješenje . Napon na pločama kondenzatora, s obzirom da je polje unutar svakog od dielektričnih slojeva jednoliko,

U = E 1 d 1 + E 2 d 2. (jedan)

Električni pomak u oba sloja dielektrika je isti, pa možemo pisati

D = D 1 = D 2 = ε 0 ε 1 E 1 = ε 0 ε 2 E 2 (2)

Iz izraza (1) i (2) nalazimo traženo

(3)

Iz formule (2) proizlazi da

Odgovor:
;

Primjer 12.7. Područje ploče S ravni kondenzator je jednak 100cm 2 ... Prostor između ploča usko je ispunjen s dva sloja dielektrika - pločom liskuna (ε 1 = 7) debljina d 1 = 3,5 mm i parafinski vosak (ε 2 = 2) debljina d 2 = 5 mm. Odredite kapacitet ovog kondenzatora..

S obzirom na to: S= 100 cm 2 =10 -2 m 2 ; ε 1 =7; d 1 = 3,5 mm = 3,5 ∙ 10 -3 m ;, ε 1 =2; d 1 = 3,5 mm = 5 ∙ 10 -3 m;

Pronaći: S.

Riješenje . Kapacitet kondenzatora

gdje je = naboj na pločama kondenzatora (površinska gustoća naboja na pločama); = je razlika potencijala ploča, jednaka zbroju napona na dielektričnim slojevima: U = U 1 + U 2. Zatim

(1)

Naponi U 1 i U 2 nalaze se formulama

;
(2)

gdje je E 1 i E 2 - jakost elektrostatičkog polja u prvom i drugom sloju dielektrika; D - električni pomak u dielektricima (u oba slučaja isti). S obzirom na to

A uzimajući u obzir formulu (2), iz izraza (1) nalazimo potrebni kapacitet kondenzatora

Odgovor: C = 29,5 pF.

Primjer 12.7. Baterija od tri serijski spojena kondenzatora C 1 = 1μF; S 2 = 2μF i C 3 = 4μF spojeno na izvor EMF. Napunjenost banke kondenzatora q = 40µC. Navedite: 1) napone U 1 , U 2 i U 3 na svakom kondenzatoru; 2) Izvor EMF; 3) kapacitet kondenzatorske banke.

S obzirom na to : S 1 = 1mkF = 1 ∙ 10 -6 F; C 2 = 2mkF = 2 ∙ 10 -6 F i C 3 = 4mkF = 4 ∙ 10 -6 F; q = 40 mkC = 40 ∙ 10 -6 F .

Pronađite: 1) U 1, U 2, U 3 ; 2) ξ; 3) S.

Riješenje . Kada su kondenzatori spojeni u seriju, naboji svih ploča su jednaki po apsolutnoj vrijednosti

q 1 = q 2 = q 3 = q.

Napon kondenzatora

EMF izvora jednak je zbroju napona svakog od serijski spojenih kondenzatora:

ξ = U 1 + U 2 + U 3

Kada su spojeni u seriju, zbrajaju se vrijednosti suprotne od kapacitivnosti svakog od kondenzatora:

Odakle potječe potrebni kapacitet kondenzatorske banke?

Odgovor: 1) U 1 = 40 V; U 2 = 20 V, U 3 = 10V; 2) Ɛ = 70V; 3) C = 0,571 μF.

Primjer 12.7. Dva ravna kondenzatora zraka istog kapaciteta spojena su u seriju i spojena na EMF izvor. Koliko će se i koliko puta promijeniti naboj kondenzatora ako se jedan od njih uroni u ulje s dielektričnom konstantom ε = 2,2.

S obzirom na to: S 1 = S 2 = S; q = 40 μC = 40 ∙ 10 -6 F ; ε 1 = 1; ε 2 =2,2.

Pronaći: .

Riješenje . Kada su kondenzatori spojeni u seriju, naboji oba kondenzatora su jednaki po veličini. Prije uranjanja u dielektrik (u ulje), naboj svakog kondenzatora

gdje je ξ = U 1 + U 2 (kada su kondenzatori spojeni serijski, EMF izvora jednak je zbroju napona svakog od kondenzatora).

Nakon uranjanja jednog od kondenzatora u dielektrik, naboji kondenzatora su opet isti i, redom, na prvom i drugom kondenzatoru su jednaki

q = CU 1 = ε 2 CU 2

(uzmite u obzir da je ε 1 = 1), odakle, ako uzmemo u obzir da je ξ = U 1 + U 2, nalazimo

(2)

Dijeljenjem (2) s (1) nalazimo traženi omjer

Odgovor:
, tj. naboj kondenzatora se povećava 1,37 puta.

Primjer 12.7. Svaki kondenzator kapaciteta C je spojen kako je prikazano na sl.a. odrediti kapacitet C ukupno ovaj spoj kondenzatora. ...

Riješenje . Odspojite li kondenzator C 4 iz strujnog kruga, dobivate spoj kondenzatora koji se lako izračunava. Budući da su kapaciteti svih kondenzatora jednaki (C 2 = C 3 i C 5 = C 6), obje paralelne grane su simetrične, stoga potencijali točaka A i B, jednako smještenih u granama, moraju biti jednaki. Kondenzator C 4 je stoga spojen na točke s nultom potencijalnom razlikom. Posljedično, kondenzator C 4 nije napunjen, t.j. može se eliminirati i shema prikazana u iskazu problema može se pojednostaviti (slika b).

Ovaj krug se sastoji od tri paralelne grane, od kojih dvije sadrže dva serijski spojena kondenzatora

Odgovor: Uz ukupno = 2C.

Primjer 12.7. Ravni kondenzator zraka kapaciteta C 1 = 4pF napunjeno na potencijalnu razlikuU 1 = 100V. Nakon odvajanja kondenzatora od izvora napona, razmak između ploča kondenzatora je udvostručen. Odredite: 1) razliku potencijalaU 2 na pločama kondenzatora nakon njihovog širenja; 2) rad vanjske sile klizne ploče.

S obzirom na to: C 1 = 4pF = 4 ∙ 10 -12 F; U 1 = 100 V; d 2 = 2d 1.

Pronaći: 1) U 2; 2) A.

Riješenje . Naboj ploča kondenzatora se ne mijenja nakon odvajanja od izvora napona, t.j. Q = konst. Tako

S 1 U 1 = S 2 U 2, (1)

gdje su C 2 i U 2 kapacitet i razlika potencijala na pločama kondenzatora nakon njihovog širenja.

S obzirom da je kapacitet ravnog kondenzatora
, iz formule (1) dobivamo traženu razliku potencijala

(2)

Nakon odvajanja kondenzatora od izvora napona, sustav dviju nabijenih ploča može se smatrati zatvorenim, za koji je ispunjen zakon održanja energije: rad vanjskih sila A jednak je promjeni energije sustava

A = W 2 - W 1 (3)

gdje je W 1 i W 2 - respektivno, energija polja kondenzatora u početnom i konačnom stanju.

S obzirom na to
i
(q - const), iz formule (3) dobivamo traženi rad vanjskih sila

[uzmite u obzir da je q = C 1 U 1 i formula (2)].

Odgovor : 1) U 2 = 200 V; 2) A = 40 nJ.

Primjer 12.7. Čvrsta kugla od dielektrika polumjeraR= 5cm ravnomjerno nabijena s nasipnom gustoćom ρ = 5nC / m 3 ... Odredite energiju elektrostatičkog polja sadržanog u prostoru koji okružuje loptu.

S obzirom na to: R = 5cm = 5 ∙ 10 -2 m; ρ = 5nC / m 3 = 5 ∙ 10 -9 C / m 3.

Pronaći: W.

Riješenje . Polje nabijene kuglice je sferno simetrično, stoga je gustoća volumnog naboja ista u svim točkama koje se nalaze na jednakim udaljenostima od središta kuglice.

E energija u elementarnom sfernom sloju (odabire se izvan dielektrika, gdje treba odrediti energiju) s volumenom dV (vidi sliku)

gdje je dV = 4πr 2 dr (r je polumjer elementarnog sfernog sloja; dr njegova debljina);
(ε = 1 - polje u vakuumu; E - jakost elektrostatičkog polja).

Intenzitet E nalazimo Gaussovim teoremom za polje u vakuumu, a kao zatvorenu površinu mentalno biramo sferu polumjera r (vidi sliku). U ovom slučaju, cijeli naboj lopte, koji stvara razmatrano polje, pada unutar površine, i, prema Gaussovom teoremu,

Gdje

Zamjenom pronađenih izraza u formulu (1) dobivamo

Energija sadržana u prostoru koji okružuje loptu,

Odgovor: W = 6,16 ∙ 10 -13 J.

Primjer 12.7. Ravni kondenzator s površinom pločeSa udaljenost između njih ℓ se prenosi nabojq, nakon čega se kondenzator odvaja od izvora napona. Odredite silu gravitacijeFizmeđu ploča kondenzatora, ako je dielektrična konstanta medija između ploča ε.

S obzirom na to : S; ℓ; q; ε .

Pronaći: F.

Riješenje . Naboj ploča kondenzatora se ne mijenja nakon odvajanja od izvora napona, t.j. q = konst. Pretpostavimo da se pod djelovanjem sile privlačenja F razmak između ploča kondenzatora mijenja za d ℓ ... Tada sila F vrši rad

Prema zakonu održanja energije taj je rad jednak gubitku energije kondenzatora, t.j.

. (3)

Zamjena u formulu za energiju nabijenog kondenzatora
izraz za kapacitet ravnog kondenzatora
, dobivamo

(4)

Odgovor:

Primjer 12.7. Ravni kondenzator s površinom pločeSa udaljenost između njih ℓ spojena na izvor konstantan napon U... Odredite silu gravitacijeFizmeđu ploča kondenzatora, ako je dielektrična konstanta medija između ploča ε.

S obzirom na to : S; ℓ; U; ε .

Pronaći: F.

Riješenje . Prema stanju problema održava se konstantan napon na pločama kondenzatora, t.j. U = konst. Pretpostavimo da se pod djelovanjem sile privlačenja F razmak između ploča kondenzatora mijenja za dℓ. Tada sila F vrši rad

Prema zakonu održanja energije, ovaj rad u ovom slučaju ide na povećanje energije kondenzatora (usporedi s prethodnim zadatkom), t.j.

odakle, polazeći od izraza (1) i (2), dobivamo

(3)

Zamjena u formulu za energiju kondenzatora
izraz za kapacitet ravnog kondenzatora
, dobivamo

(4)

Zamijenivši u formulu (3) vrijednost energije (4) i izvršivši diferencijaciju, nalazimo željenu silu privlačenja između ploča kondenzatora

.

gdje znak “-” označava da je sila F sila gravitacije.

Odgovor :

Neka je potencijal ploče kondenzatora na kojoj se nalazi naboj jednak, a potencijal ploče na kojoj se nalazi naboj jednak Tada je svaki od elementarnih naboja na koje se naboj može podijeliti u točki s potencijalom i svaki od naboja na koje se naboj može podijeliti nalazi se u točki s potencijalom ...

Prema formuli (28.1) energija takvog sustava naboja je

Koristeći relaciju (27.2), možemo napisati tri izraza za energiju nabijenog kondenzatora:

Formule (29.2) razlikuju se od formula (28.3) samo zamjenom s

Koristeći izraz za potencijalnu energiju, može se pronaći sila kojom se ploče ravnog kondenzatora međusobno privlače. Pretpostavimo da razmak između ploča može varirati. Spojimo početak osi x na lijevu ploču (sl. 29.1). Tada će x koordinata druge ploče odrediti razmak d između ploča. Prema formulama (27.3) i (29.2)

Razlikujemo ovaj izraz s obzirom na x, uz pretpostavku da je naboj na pločama nepromijenjen (kondenzator je isključen iz izvora napona). Kao rezultat, dobivamo projekciju na x-os sile koja djeluje na desnu ploču:

Modul ovog izraza daje vrijednost sile kojom se ploče međusobno privlače:

Pokušajmo sada izračunati silu privlačenja između ploča ravnog kondenzatora kao umnožak jakosti polja koju stvara jedna ploča nabojom koncentriranim na drugoj. Prema formuli (14.3), jakost polja koju stvara jedna ploča jednaka je

Dielektrik vremenom slabi polje u procjepu, ali to se događa samo unutar dielektrika (vidi formulu (20.2) i tekst povezan s njom). Naboji na pločama nalaze se izvan dielektrika i stoga su pod djelovanjem polja jakosti (29.4).

Množenjem naboja ploče q ovom napetošću dobivamo izraz za silu

Formule (29.3) i (29.5) se ne podudaraju. Vrijednost sile (29.3), koja se dobiva iz izraza za energiju, slaže se s iskustvom. To je zbog činjenice da, osim "električne" sile (29.5), na ploče djeluju mehaničke sile sa strane dielektrika, nastojeći ih razdvojiti (vidi § 22; imajte na umu da mislimo na tekućinu ili plinoviti dielektrik). Na rubu ploča nalazi se raspršeno polje koje se smanjuje po veličini s udaljenošću od rubova (slika 29.2). Dielektrične molekule, koje posjeduju dipolni moment, doživljavaju djelovanje sile koja ih vuče u područje jačeg polja (vidi formulu (9.16)). Uslijed toga raste tlak između ploča i pojavljuje se sila koja višestruko slabi djelovanje sile (29.5).

Ako je nabijeni kondenzator sa zračnim rasporom djelomično uronjen u tekući dielektrik, dielektrik se uvlači u prostor između ploča (slika 29.3). Ovaj fenomen se objašnjava na sljedeći način. -Dielektrična konstanta zraka je praktički jednaka jedinici. Stoga, prije nego što se ploče urone u dielektrik, kapacitet kondenzatora se može smatrati jednakim, a energija jednaka. Uz zračni raspor ima površinu ploče jednaku paralelna veza dodaju se kondenzatori kapaciteta:

Budući da će energija biti manja od (pretpostavlja se da je naboj q nepromijenjen - prije uranjanja u tekućinu, kondenzator je bio isključen iz izvora napona). Posljedično, ispunjavanje praznine dielektrikom pokazuje se energetski povoljnim. Stoga se dielektrik uvlači u kondenzator i njegova razina u procjepu raste. To pak dovodi do povećanja potencijalne energije dielektrika u polju gravitacije. U konačnici će se razina dielektrika u procjepu uspostaviti na određenoj visini koja odgovara minimumu ukupne energije (električne i gravitacijske). Razmatrana pojava je slična kapilarnom dizanju tekućine u uskom procjepu između ploča (vidi § 119 1. svezaka).

Uvlačenje dielektrika u razmak između ploča može se shvatiti i s mikroskopske točke gledišta. Na rubovima ploča kondenzatora postoji nejednoliko polje. Dielektrične molekule imaju svoj dipolni moment ili ga stječu pod djelovanjem polja; stoga na njih djeluju sile koje ih teže pomaknuti u područje jakog polja, tj. unutar kondenzatora. Pod djelovanjem tih sila tekućina se uvlači u jaz do električne sile djelovanje na tekućinu na rubu ploča neće biti uravnoteženo težinom stupca tekućine.

U svemu elektronički uređaji koriste se kondenzatori. Prilikom projektiranja ili izrade vlastitim rukama, parametri uređaja izračunavaju se pomoću posebnih formula.

Kondenzatori

Proračun kondenzatora

Jedan od glavnih parametara takvih uređaja je kapacitet. Možete ga izračunati pomoću sljedeće formule:

• C - kapacitet,
• q je naboj jedne od ploča elementa,
• U je razlika potencijala između ploča.

U elektrotehnici se umjesto pojma "razlika potencijala među pločama" koristi "napon kondenzatora".

Kapacitet elementa ne ovisi o dizajnu i dimenzijama uređaja, već samo o naponu na njemu i naboju ploča. Ali ti se parametri mogu mijenjati ovisno o udaljenosti između njih i materijala dielektrika. To se uzima u obzir u formuli:

S = Co * ε, gdje je:

• S - stvarni kapacitet,
• Ko - idealno, pod uvjetom da postoji vakuum ili zrak između ploča,
• ε je dielektrična konstanta materijala između njih.

Na primjer, ako se kao dielektrik koristi liskun, čiji je "ε" 6, tada je kapacitet takvog uređaja 6 puta veći od zračnog, a kada se promijeni količina dielektrika, mijenjaju se projektni parametri. Na ovom principu temelji se rad kapacitivnog senzora položaja.

Kondenzatorski uređaj

SI jedinica za kapacitet je 1 farad (F). Ovaj velika vrijednost, stoga se češće koriste mikrofaradi (1000000mkF = 1F) i pikofaradi (1000000pF = 1mkF).

Proračun ravne konstrukcije

• ε je dielektrična konstanta izolacijskog materijala,
• d je razmak između ploča.

Proračun cilindrične strukture

Cilindrični kondenzator su dvije koaksijalne cijevi različitih promjera umetnute jedna u drugu. Između njih je dielektrik. Kada je radijus cilindara blizu jedan drugom i mnogo veći od udaljenosti između njih, cilindrični oblik se može zanemariti i izračun se može svesti na formulu sličnu onoj koja se koristi za izračunavanje ravnog kondenzatora.

Parametri takvog uređaja izračunavaju se po formuli:

C = (2π * l * R * ε) / d, gdje je:

• l - duljina uređaja,
• R je polumjer cilindra,
• ε je dielektrična konstanta izolatora,
• d je njegova debljina.

Proračun sferne strukture

Postoje uređaji, čije su ploče dvije kuglice ugniježđene jedna u drugu. Formula za kapacitet takvog uređaja:

C = (4π * l * R1 * R2 * ε) / (R2-R1), gdje je:

• R1 - polumjer unutarnje sfere,
• R2 je polumjer vanjske kugle,
• ε je dielektrična konstanta.

Formule kapaciteta za kondenzatore raznih oblika

Kapacitet jednog vodiča

Osim kondenzatora, pojedini vodiči imaju mogućnost pohranjivanja naboja. Jedan vodič je vodič koji je beskonačno udaljen od ostalih vodiča. Parametri nabijene ćelije izračunavaju se po formuli:

• Q - punjenje,
• φ je potencijal vodiča.

Količina punjenja određena je veličinom i oblikom uređaja, kao i okoliš... Materijal uređaja nije bitan.

Načini spajanja elemenata

Predmeti sa potrebni parametri... Treba ih povezati različiti putevi.

Spajanje kondenzatora

Paralelna veza

Ovo je takav spoj dijelova, u kojem su prve ploče svakog kondenzatora spojene na jedan terminal ili kontakt. U tom su slučaju druge ploče spojene na drugi terminal.

S ovom vezom, napon na kontaktima svih elemenata bit će isti. Svaki od njih se puni neovisno o drugima, pa je ukupni kapacitet jednak zbroju svih veličina. Nalazi se po formuli:

gdje su C1-Cn parametri dijelova koji su uključeni u paralelna veza.

Važno! Kondenzatori imaju najveći dopušteni napon, prekoračenje koje će dovesti do kvara elementa. Kada su uređaji s različitim dopuštenim naponima spojeni paralelno, ovaj parametar rezultirajućeg sklopa jednak je elementu s najnižom vrijednošću.

Serijska veza

Ovo je spoj u kojem je samo jedna ploča prvog elementa spojena na terminal. Druga ploča je pričvršćena na prvu ploču drugog elementa, druga ploča drugog - na prvu ploču trećeg, i tako dalje. Samo druga ploča posljednjeg elementa spojena je na drugi terminal.

S takvom vezom, naboj na pločama kondenzatora u svakom uređaju bit će jednak ostatku, ali će napon na njima biti drugačiji: za punjenje uređaja s većim kapacitetom istim nabojem potrebna je manja razlika potencijala. Stoga je cijeli lanac jedna struktura, čija je razlika potencijala jednaka zbroju napona na svim elementima, a naboj kondenzatora jednak je zbroju naboja.

Serijska veza povećava dopušteni napon i smanjuje ukupni kapacitet, koji je manji od najmanjeg elementa.

Ovi parametri se izračunavaju na sljedeći način:

• Dopušteni napon:

Utotal = U1 + U2 + U3 +… Un, gdje je U1-Un napon na kondenzatoru;

• Ukupni kapacitet:

1 / Broj = 1 / S1 + 1 / S2 + 1 / S3 + ... 1 / Sn, gdje su S1-Sn parametri svakog uređaja.

Zanimljiv. Ako postoje samo dva elementa u lancu, onda možete koristiti pojednostavljenu formulu: Common = (C1 * C2) / (C1 + C2).

Mješovita veza

Ovo je veza u kojoj postoje dijelovi spojeni serijski, a dijelovi spojeni paralelno. Parametri cijelog kruga izračunavaju se sljedećim redoslijedom:

1. određuju se skupine paralelno povezanih elemenata;
2. ekvivalentne vrijednosti izračunavaju se za svaku grupu posebno;
3. rezultirajuće vrijednosti su napisane pored svake grupe paralelno povezanih dijelova;
4. rezultirajući krug je ekvivalentan sekvencijalna shema a izračunava se pomoću odgovarajućih formula.

Poznavanje formula po kojima se može pronaći kapacitivnost u proizvodnji kondenzatora ili njihovo povezivanje potrebno je prilikom projektiranja elektronički sklopovi.

Video

Elquanta.ru

Greške kondenzatora - meandar - zabavna elektronika

Kao praksa popravljanja za posljednjih godina, najveći broj kvarovi hardvera su posljedica elektrolitički kondenzatori... Istodobno, dolazi do smanjenja broja kvarova zbog krivnje drugih komponenti.

Ovdje će biti navedene glavne vrste kvarova kondenzatora i kako ih prepoznati. Vjeruje se da su glavne vrste kvarova kondenzatora kvar i lom, zapravo ih ima više.

1. Puknuće elektrolitskog kondenzatora. Smanjen kapacitet.

Pauzu karakterizira nedostatak kapaciteta. Ako je nazivni kapacitet kondenzatora (onaj koji bi trebao biti) ispod 20 μF, tada jedini način provjera će biti mjerenje kapacitivnosti. U ovom slučaju, preporučljivo je imati multimetar s funkcijom mjerenja kapaciteta. Tipično, ovi multimetri mogu mjeriti kapacitet do 20 μF. Primjer multimetra s mjerenjem kapacitivnosti iz kategorije " proračunska cijena"- DT9206A, ali ima mnogo drugih. Ovdje je sve jasno - mjerimo kapacitet uređajem i donosimo zaključke:

Ako nema kapaciteta, kondenzator je neispravan, samo ga bacite.

Ako je kapacitet nizak, kondenzator je neispravan i može se koristiti, ali nije poželjno, jer se kapacitivnost može još više smanjiti.

U principu, moguće je provjeriti prisutnost kapaciteta elektrolitičkog kondenzatora s nazivnim kapacitetom većim od 20 μF pomoću bilo kojeg multimetra u načinu mjerenja otpora.

Odaberemo granicu mjerenja "200 kOhm", prvo zatvorimo izvode kondenzatora kako bismo uklonili eventualno postojeći naboj u njemu, zatim otvorimo vodove i na njih spojimo sonde multimetra.

Na zaslonu će se pojaviti određena vrijednost otpora, koja će rasti što je brže, što je kapacitet kondenzatora manji, a nakon nekog vremena doći će do "beskonačnosti". To se događa jer se u procesu punjenja kondenzatora struja kroz kondenzator smanjuje, a otpor, koji multimetar određuje kao funkciju obrnute struje, u skladu s tim raste. Za potpuno napunjen kondenzator, otpor će težiti beskonačnosti.

Ako se upravo to dogodi, to znači da kondenzator ima kapacitet.

Ako, međutim, odmah "beskonačnost" - jao, kondenzator ima otvoreni krug, a može se samo izbaciti.

Za mjerenje kapaciteta elektrolitskog kondenzatora pomoću ohmmetra, u principu, može se učiniti isto. Ali vrlo na neobičan način.

Osim multimetra, to će zahtijevati štopericu, list papira, olovku i veliku hrpu očito ispravnih kondenzatora različitog kapaciteta.

Potrebno je ove kondenzatore rasporediti rastućim redoslijedom kapaciteta i mjerenjem njihovog otpora ohmmetrom, kako je gore opisano, izmjeriti štopericom koliko vremena treba svakom od njih od početka mjerenja do "beskonačnosti" otpora. Zatim ove podatke zapišite u obliku tablice. Istodobno, ne zaboravljajući navesti na kojoj su granici mjerenja otpora dobiveni podaci.

Sada, da biste odredili kapacitet elektrolitskog kondenzatora, trebate izmjeriti njegov otpor multimetrom, odrediti štopericom koliko će vremena trebati da se postigne "beskonačnost". A zatim pomoću ove tablice približno odredite kapacitet.

Ne zaboravite isprazniti kondenzator prije svakog mjerenja tako što ćete privremeno kratko spojiti njegove vodove.

Ova metoda prikladan samo za elektrolitičke kondenzatore s nazivnim kapacitetom većim od 20 μF. Za kondenzatore manjeg kapaciteta, proces povećanja otpora na "beskonačnost" dogodit će se prebrzo - jednostavno ga nećete primijetiti.

1. Slom elektrolitskog kondenzatora.

U praksi, kvar je kratki spoj unutar kondenzatora. Klasični slom lako se utvrđuje ohmmetrom, jer uređaj ili pokazuje nulti otpor, ili neki blagi otpor, koji se ne povećava ili se neznatno povećava, ali ne doseže "beskonačnost".

Slom se može odrediti bez instrumenata vanjski izgled kondenzator. Činjenica je da kada se elektrolitički kondenzator pokvari unutar njega, elektrolit ključa i oslobađa se plin. Na vrhu kućišta modernih elektrolitskih kondenzatora nalaze se zarezi u obliku križa, koji se otvaraju i izboče kada postoji višak tlaka unutar kondenzatora. Izvana je to vrlo vidljivo, posebno na pozadini brojnih ispravnih kondenzatora.

Oba kondenzatora su neispravna. Jedna kapa (vidi tragove na ploči), druga je nabubrila.

Međutim, događa se da se slom dogodi nekako nježno, a "glava" kondenzatora se ne razbije.

U svakom slučaju, puknuće ili ispupčenje ureza ukazuje na neprikladnost kondenzatora i mora se zamijeniti.

1. Smanjenje maksimalnog dopuštenog napona.

Postoji zanimljiv kvar kondenzatora, u kojem dolazi do reverzibilnog kvara s njim, koji nastaje kada se na njegovim pločama prekorači određeni napon. Obično je maksimalni dopušteni napon na pločama kondenzatora naznačen u njegovoj oznaci.

Ali postoji takav kvar u kojem se vrijednost maksimalnog dopuštenog napona smanjuje. Istodobno se može činiti da je kondenzator u dobrom radnom stanju - mjerač kapaciteta će pokazati točan rezultat, a otpor u napunjenom stanju bit će "beskonačan". Ali u krugu, kondenzator se ponaša kao da je pokvaren.

Ovdje se radi upravo o tome da se smanjio najveći dopušteni napon na pločama kondenzatora. A sada se kondenzator pokvari na puno nižem naponu. Ali ovaj kvar je reverzibilan, a kada se provjerava ohmmetrom na naponu nižem od napona koji uzrokuje kvar, čini se da je kondenzator u dobrom stanju.

Da biste testirali kondenzator na maksimalni napon, trebate laboratorijski izvor istosmjerna struja... Postavite minimalni napon na njegovim stezaljkama, spojite testirani kondenzator na njih (pazeći na polaritet) i postupno povećavajte napon na vrijednost nešto nižu od one naznačene na kućištu kondenzatora.

Na primjer, na kućištu se nalazi kondenzator na kojem je napisano "40V", što znači da ne bi trebalo doći do kvara na naponu od nula do 40V.

A sada se ispostavilo da je već pri naponu od 25V ovaj kondenzator započeo kvar sa svim znakovima - povećanjem struje, zagrijavanjem, ključanjem ... čak je i prijelaz moguć laboratorijska jedinica napajanje na način zaštite od kratkog spoja.

Sve to sugerira da kondenzator nije prikladan, jer čak i ako ga namjeravate koristiti u krugu u kojem napon nije veći od 25V, nema jamstva da njegov probojni napon ni u jednom trenutku neće pasti još niže. Takav kondenzator će se ponašati nestabilno - bolje je ne lemiti ga u krug.

1. Povećanje unutarnjeg otpora kondenzatora.

Fizički, izgleda kao da je otpornik spojen u seriju s kondenzatorom. S povećanjem ovog parametra, vršna struja kroz kondenzator se smanjuje kada se puni ili prazni, uvodi se kašnjenje u krugu u kojem ovaj kondenzator radi.

Ovaj parametar nazvan ESR (Equivalent Series Resistance) ili ESR na engleskom.

Za određivanje ekvivalentnog serijskog otpora potreban vam je poseban uređaj - ESR mjerač.

Možda će vas zanimati ovo:

meandr.org

Kako pronaći napon kondenzatora u strujnom krugu

Istosmjerna struja ne može postojati u krugu koji sadrži kondenzator. Krug je tada otvoren, budući da su ploče kondenzatora odvojene slojem dielektrika. U krugu u kojem se nalazi kondenzator može teći izmjenična struja. To se može provjeriti uz pomoć jednostavnog iskustva. Uzmimo izvore konstantnih i izmjenični napon, a konstantni napon na stezaljkama izvora bit će jednak efektivnoj vrijednosti izmjeničnog napona. Krug se sastoji od kondenzatora i žarulje sa žarnom niti (slika 2.14), spojenih u seriju. Kada se uključi prekidačem konstantnog napona, lampica ne svijetli. Ali kada se uključi izmjenični napon, lampa počinje svijetliti ako je kapacitet kondenzatora dovoljno velik.Kako izmjenična struja može teći kroz otvoreni krug? Ovdje se kondenzator povremeno puni pod djelovanjem izmjeničnog napona. Struja koja teče tijekom punjenja zagrijava žarnu nit žarulje. Pronađimo kako se tijekom vremena mijenja struja u krugu koji sadrži samo kondenzator, ako se otpor vodiča i kondenzatorskih ploča može zanemariti (slika 2.15). + o¦o

CC Napon na kondenzatoru% -U. jednak je naponu na stezaljkama strujnog kruga. Stoga sin cof. Naboj kondenzatora mijenja se prema harmonijskom zakonu: q = CUm sin cof. (2.7.1) Struja je vremenski derivat naboja. Ako je naboj q u formuli (2.7.1) naboj ploče kondenzatora koji se prvi susreće za odabrani smjer zaobilaženja kruga, tada (vidi str. 64, § 2.3) i = Sl. 2.16 Posljedično, fluktuacije struje su ispred fluktuacija napona u fazi za l / 2 (slika 2.16). To znači da je u trenutku kada se kondenzator počne puniti struja najveća, a napon jednak nuli. Nakon što napon dosegne svoj maksimum, struja postaje jednaka nuli itd. Amplituda struje jednaka je: (2.7.3) I = U (aStt t Ako uvedemo oznaku (2.7.4) sa C LS i umjesto amplituda struje i napona koristimo njihove efektivne vrijednosti, tada dobivamo: U / = (2.7.5) Vrijednost Xc, recipročna vrijednost umnoška cikličke frekvencije i kapacitivnosti kondenzatora, naziva se kapacitivnost.Uloga ove veličine je slična ulozi aktivni otpor R u Ohmovom zakonu (2.6.3). Efektivna vrijednost jačine struje povezana je s efektivna vrijednost napon na kondenzatoru je potpuno isti kao što su jačina struje i napon na istosmjernom krugu povezani prema Ohmovom zakonu. To nam omogućuje da vrijednost Xc uzmemo u obzir kao otpor kondenzatora na izmjeničnu struju - kapacitivni otpor Što je veći kapacitet kondenzatora, veća je, prema formuli (2.7.3), struja punjenja. To se lako otkriva povećanjem žarulje žarulje s povećanjem kapaciteta. Dok je otpor kondenzatora na istosmjernu struju beskonačno visok, njegov otpor na izmjeničnu struju ima krajnja vrijednost Xc. Smanjuje se s povećanjem kapaciteta i povećanjem frekvencije.To se može vidjeti ako koristite generator za napajanje strujnog kruga prikazanog na slici 2.14. naizmjenična struja podesiva frekvencija. Glatkim povećanjem frekvencije izmjenične struje može se uočiti povećanje žarulje žarulje. To je uzrokovano povećanjem amperaže uslijed smanjenja kapacitivni otpor kondenzator. Ako se napon iz kondenzatora dovede na jedan ulaz dvosmjernog osciloskopa, a napon na drugi ulaz, trenutnu vrijednostšto je proporcionalno struji u krugu (ovaj napon se uklanja s aktivnog otpora), tada će se na ekranu istovremeno promatrati oscilogrami (vremenski pomaci) obiju oscilacija: napon i struja. Takva zapažanja potvrđuju gornji zaključak da su fluktuacije struje u krugu kondenzatora fazno pomaknute u odnosu na fluktuacije napona po l / 2, kao što je prikazano na slici 2.16.

Pretpostavimo sada da dio strujnog kruga sadrži kondenzator kapaciteta C, a otpor i induktivnost presjeka možemo zanemariti, te da vidimo po kojem će se zakonu u tom slučaju promijeniti napon na krajevima dionice. Označimo napon između točaka a i b kroz u i pretpostavimo da su naboj kondenzatora q i struja i pozitivni ako odgovaraju slici 4. Zatim

Trebat će vam

• - poznavanje kapaciteta ili geometrijskih i fizičkih parametara kondenzatora;
• - poznavanje energije ili naboja na kondenzatoru.

Upute

Pronađite napon između ploča kondenzatora ako znate trenutnu vrijednost pohranjene energije, kao i njen kapacitet. Energija koju kondenzator pohranjuje može se izračunati po formuli W = (C ∙ U²) / 2, gdje je C kapacitivnost, a U napon između ploča. Dakle, vrijednost napona može se dobiti kao korijen dvostruke vrijednosti energije podijeljene s kapacitivnošću. To jest, bit će jednako: U = √ (2 ∙ W / C).

Energija koju kondenzator pohranjuje također se može izračunati na temelju vrijednosti naboja (količine) koji sadrži i napona između ploča. Formula koja definira korespondenciju između ovih parametara je: W = q ∙ U / 2 (gdje je q naboj). Stoga, poznavajući energiju i, možete izračunati napon između njegovih ploča po formuli: U = 2 ∙ W / q.

Budući da je naboj na kondenzatoru proporcionalan i naponu primijenjenom na njegove ploče i kapacitetu uređaja (određen je formulom q = C ∙ U), tada, znajući naboj i kapacitet, možete pronaći i napon . U skladu s tim, za izračun upotrijebite formulu: U = q / C.

Da biste dobili vrijednost napona na kondenzatoru s poznatim geometrijskim i parametrima, najprije izračunajte njegov kapacitet. Za jednostavan ravni kondenzator, koji se sastoji od dvije odvojene vodljive ploče, razmak između kojih je zanemariv u odnosu na njihovu veličinu, kapacitet se može izračunati po formuli: C = (ε ∙ ε0 ∙ S) / d. Ovdje je d udaljenost između ploča, a S njihova površina. Vrijednost ε0 je električna konstanta (konstanta jednaka 8,8542 10 ^ -12 F / m), ε je relativna permitivnost prostora između ploča (može se pronaći iz fizičkih priručnika). Nakon izračuna kapacitivnosti, izračunajte napon koristeći jednu od metoda navedenih u koracima 1-3.

Bilješka

Da biste dobili ispravne rezultate pri izračunavanju napona između ploča kondenzatora, prije izvođenja izračuna, dajte vrijednosti svih parametara SI sustavu.

Da biste znali može li se kondenzator koristiti na jednom ili drugom mjestu u krugu, trebali biste ga odrediti. Način pronalaženja ovog parametra ovisi o tome kako je označen na kondenzatoru i je li uopće naznačen.

Trebat će vam

• Kapacitet mjerač

Upute

Na velikom kondenzatori kapacitet obično naznačeno u običnom tekstu: 0,25uF ili 15uF. U ovom slučaju, način da se to definira je trivijalan.

Na manjim kondenzatori(uključujući SMD) kapacitet dvije ili tri znamenke. U prvom slučaju, to je naznačeno u pikofaradima. U drugom slučaju, prve dvije znamenke kapacitet, a treći - u kojim jedinicama se izražava: 1 - desetke pikofarada;
2 - stotine pikofarada;
3 - nanofaradi;
4 - deseci nanofarada;
5 - dionica mikrofarada.

Postoji i sustav označavanja kontejnera koji koristi kombinacije latinična slova i brojevima. Slova predstavljaju sljedeće brojeve: A - 10;
B - 11;
C - 12;
D - 13;
E - 15;
Ž - 16;
G - 18;
H - 20;
J - 22;
K - 24;
L - 27;
M - 30;
N - 33;
P - 36;
Q - 39;
R - 43;
S - 47;
T - 51;
U - 56;
V - 62;
Š - 68;
X - 75;
Y - 82;
Z - 91. Dobiveni broj treba pomnožiti s brojem 10, prethodno podignutim na stepen jednak sljedećoj znamenki. Rezultat će biti izražen u pikofaradima.

Postoje kondenzatori kapacitet na kojem uopće nije naznačeno. Vjerojatno ste ih sreli, u, u starterima fluorescentnih svjetiljki. U ovom slučaju izmjerite kapacitet moguće je samo posebnim uređajem. Oni su digitalni i premosni.U svakom slučaju, ako je kondenzator zalemljen u ovaj ili onaj uređaj, treba ga isključiti, kondenzatore filtera i sam kondenzator isprazniti u njemu, kapacitet koju treba izmjeriti, pa tek onda ispariti. Zatim se mora spojiti na uređaj. digitalni mjerač najprije odaberite najgrublje ograničenje, a zatim ga prebacite dok ne pokaže preopterećenje. Nakon toga se sklopka pomiče za jednu granicu unatrag i očitaju se očitanja, a položaj prekidača određuje jedinice u kojima se izražavaju.Na mosnom mjeraču, uzastopno preklapajući, na svakom od njih pomičite regulator s jednog kraja ljestvice na drugu sve dok zvuk iz zvučnika ne nestane... Nakon što se postigne nestanak, rezultat se očitava na ljestvici regulatora, a jedinice u kojima se izražava također se određuju položajem prekidača, a zatim se kondenzator ponovno ugrađuje u uređaj.

Bilješka

Nikada ne spajajte napunjene kondenzatore na mjerač.

Izvori:

• Referenca za sustave označavanja spremnika

Pronađite vrijednost električne energije naplatiti može se izvesti na dva načina. Prvi je izmjeriti snagu interakcije nepoznatog naplatiti s poznatim i koristeći Coulombov zakon za izračunavanje njegove vrijednosti. Drugi je uvesti naboj u poznato električno polje i izmjeriti silu kojom na njega djeluje. Za mjerenje naplatiti teče kroz presjek vodiča za Određeno vrijeme izmjerite amperažu i pomnožite je s vremenom.

Trebat će vam

• osjetljivi dinamometar, štoperica, ampermetar, mjerač elektrostatičkog polja, kondenzator zraka.

Upute

Mjerenje naplatiti s njim s poznatim nabojem Ako je jedno tijelo poznato, dovedite mu nepoznati naboj i izmjerite između njih u metrima. Naboji će početi međusobno djelovati. Dinamometrom izmjerite snagu njihove interakcije. Izračunaj vrijednost nepoznate naplatiti- za to, kvadrat izmjerene udaljenosti, pomnožite s vrijednošću sile i podijelite s poznatim nabojem. Podijelite rezultat s 9 10 ^ 9. Rezultat će biti vrijednost naplatiti u privjescima (q = F r² / (q0 9 10 ^ 9)). Ako se naboji odbijaju, onda su istog imena, ali ako se privlače, nisu slični.

Mjerenje vrijednosti naplatiti primijenjen na električno polje Posebnim uređajem (mjerom električnog polja) izmjeriti vrijednost konstantnog električnog polja. Ako nema takvog uređaja, uzmite zračni kondenzator, napunite ga, izmjerite napon na njegovim pločama i ne dijelite udaljenost između ploča - to će biti vrijednost električnog polja unutar kondenzatora u voltima po metru. Ubacite nepoznati naboj u polje. Osjetljivim dinamometrom izmjerite silu koja na njega djeluje. Mjerite na. Podijelite snagu sa jakošću električnog polja. Rezultat će biti vrijednost naplatiti u privjescima (q = F / E).

Mjerenje naplatiti strujanje kroz križni vodič Sastavite električni krug s vodičima i na njega spojite ampermetar u seriju. Spojite ga na izvor struje i izmjerite struju ampermetrom u amperima. Istodobno, pomoću štoperice otkrijte gdje je u strujnom krugu bila električna struja. Pomnožeći vrijednost jačine struje s dobivenim vremenom, saznajte naboj kroz presjek svakog za to vrijeme (q = I t). Prilikom mjerenja paziti da se vodiči ne pregriju i to kratki spoj.

Kondenzator je uređaj sposoban pohraniti električne naboje. Količina akumuliranog električna energija u kondenzatoru karakterizira njegov kapacitet... Mjeri se u faradima. Vjeruje se da kapacitet od jednog farada odgovara kondenzatoru napunjenom električnim nabojem od jednog kulona s razlikom potencijala od jednog volta na njegovim pločama.

Upute

Odredite kapacitet stana kondenzator prema formuli S = S e e0 / d, gdje je S površina jedne ploče, d je između ploča, e je relativna permitivnost koja ispunjava prostor između ploča (u vakuumu je jednaka), e0 je električna konstanta jednaka 8,854187817 10 (-12) F / m Na temelju gornje formule, vrijednost kapacitivnosti ovisit će o površini vodiča, između njih i o materijalu dielektrika. Liskun se može koristiti kao dielektrik.

Izračunajte kapacitet sfere kondenzator prema formuli S = (4P e0 R²) / d, gdje je P broj "pi", R je polumjer kugle, d je veličina jaza između njezinih sfera. kondenzator izravno proporcionalan koncentričnoj sferi i obrnuto proporcionalan udaljenosti između kugli.

Izračunajte kapacitet cilindra kondenzator prema formuli S = (2P e e0 L R1) / (R2-R1), gdje je L duljina kondenzator, P je broj "pi", R1 i R2 su polumjeri njegovih cilindričnih ploča.

Ako su kondenzatori u krugu spojeni paralelno, izračunajte njihov ukupni kapacitet po formuli C = C1 + C2 +… + Cn, gdje su C1, C2,… Cn kapaciteti paralelno spojenih kondenzatora.

Izračunajte ukupni kapacitet serijski spojenih kondenzatora prema formuli 1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 +… + 1 / Cn, gdje su C1, C2,… Cn kapaciteti serijski spojenih kondenzatora.

Bilješka

Svaki kondenzator mora imati oznaku, koja može biti alfanumerička ili u boji. Oznaka odražava njegove parametre.

Izvori:

• Otpornici, kondenzatori i prigušnice označeni bojama

Kapacitet je SI vrijednost izražena u faradima. Iako se, zapravo, koriste samo derivati ​​iz njega - mikrofaradi, pikofaradi i tako dalje. Što se tiče električnog kapaciteta ravnog kondenzatora, on ovisi o razmaku između ploča i njihovoj površini, o vrsti dielektrika koji se nalazi u tom razmaku.

Upute

U slučaju da ploče kondenzatora imaju istu površinu i nalaze se strogo jedna iznad druge, izračunajte površinu jedne od ploča - bilo koje. Ako je jedan od njih pomaknut u odnosu na drugi, ili su različiti, morate izračunati površinu područja u kojoj se ploče međusobno preklapaju.

U uvjetima ovog zadatka može se označiti kao apsolutna dielektrična konstanta ovog materijala, koji se nalazi između ploča kondenzatora, i relativno. Apsolutna propusnost izražava se u F/m (faradi po metru), dok je relativna bezdimenzionalna veličina.

U slučaju relativne dielektrične konstante medija (u ovom slučaju dielektrika) koristi se koeficijent koji pokazuje apsolutnu dielektričnu konstantu materijala i iste karakteristike, ali u vakuumu, odnosno koliko je puta prvi veći od drugog. Pretvorite relativnu permitivnost u apsolutnu, a zatim pomnožite rezultat s električnom konstantom. To je 8,854187817 * 10 ^ (- 12) F / m i zapravo je dielektrična konstanta vakuuma.

Sadržaj:

Jedan od važnih elemenata strujni krug je kondenzator, formule za koji vam omogućuju da izračunate i odaberete najviše prikladna opcija... Glavna funkcija ovaj uređaj je akumulacija određene količine električne energije. Najjednostavniji sustav uključuje dvije elektrode ili ploče odvojene dielektrikom.

Kako se mjeri kapacitivnost?

Jedan od kritične karakteristike kondenzator je njegov kapacitet. Ovaj parametar je određen količinom električne energije koju akumulira ovaj uređaj. Akumulacija se odvija u obliku elektrona. Njihov broj, koji stane u kondenzator, određuje vrijednost kapacitivnosti određenog uređaja.

Jedinica se koristi za mjerenje kapaciteta - farada. Kapacitet kondenzatora u 1 farad odgovara električno punjenje u 1 kulonu, a na pločama je razlika potencijala jednaka 1 voltu. Ova klasična formulacija nije prikladna za praktične proračune, jer se u kondenzatoru ne skupljaju naboji, već elektroni. Kapacitet bilo kojeg kondenzatora je u izravnom razmjeru s količinom elektrona koji se mogu akumulirati tijekom normalnih radnih uvjeta. Za označavanje kapaciteta i dalje se koristi farad, a kvantitativni parametri se određuju formulom: C = Q / U, gdje C znači kapacitet, Q je naboj u privjescima, a U je napon. Tako je vidljiva povezanost naboja i napona, koji utječu na sposobnost kondenzatora da akumulira i zadrži određenu količinu električne energije.

Za izračune se koristi formula:
pri čemu ε 0 = 8,854187817 x 10 -12 f / m je konstanta. Ostale veličine: ε - je dielektrična konstanta dielektrika koji se nalazi između ploča, S - označava površinu ploče, a d je razmak između ploča.

Formula energije kondenzatora

Usko povezana s kapacitetom je još jedna veličina poznata kao. Nakon punjenja bilo kojeg kondenzatora, u njemu se stvara određena količina energije, koja se naknadno oslobađa tijekom procesa pražnjenja. Ploče kondenzatora međusobno djeluju s tom potencijalnom energijom. Oni tvore suprotne naboje koji se međusobno privlače.

Energija se troši tijekom punjenja vanjski izvor odvojiti naboje s pozitivnim i negativnu vrijednost, koji se tada nalaze na pločama kondenzatora. Stoga, u skladu sa zakonom održanja energije, ne nestaje bez traga, već ostaje unutar kondenzatora u obliku električnog polja koncentriranog između ploča. Suprotni naboji stvaraju interakciju i naknadno privlačenje ploča među sobom.

Svaka ploča kondenzatora, pod djelovanjem naboja, stvara jakost električnog polja jednaku E / 2. Zajedničko polje će se sastojati od oba polja koja nastaju u svakoj ploči s istim nabojima i suprotnim vrijednostima.

Dakle, energija kondenzatora izražava se formulom: W = q (E / 2) d. Zauzvrat, naprezanje se izražava pomoću pojmova napetosti i udaljenosti i predstavlja se u obliku formule U = Ed. Ova vrijednost, zamijenjena u prvoj formuli, prikazuje energiju kondenzatora u ovom obliku: W = qU / 2. Da bismo dobili konačni rezultat, potrebno je koristiti definiciju kapaciteta: C = q / U, a na kraju će energija nabijenog kondenzatora izgledati ovako: W el = CU 2/2.

Formula naboja kondenzatora

Da bi se izvršilo punjenje, kondenzator mora biti spojen na DC spoj. U tu svrhu može se koristiti generator. Svaki generator ima unutarnji otpor... Kada je krug zatvoren, kondenzator se puni. Između njegovih ploča pojavljuje se napon koji je jednak elektromotornoj sili generatora: U c = E.

Ploča spojena na pozitivni pol generatora nabijena je pozitivno (+ q), a druga ploča dobiva ekvivalentni naboj s negativnom vrijednošću (- q). Količina naboja q u izravnom je proporcionalnom odnosu s kapacitetom kondenzatora C i naponom na pločama Uc. Ova ovisnost izražava se formulom: q = C x Uc.

Tijekom punjenja, jedna od ploča kondenzatora dobiva, a druga gubi određenu količinu elektrona. Nose se duž vanjskog kruga pod utjecajem elektromotorne sile generatora. Ovaj pokret je elektro šok, također poznat kao punjač kapacitivna struja(Isar).

Protok struje punjenja u krugu događa se u gotovo tisućinki sekunde, sve dok napon kondenzatora ne postane jednak elektromotornoj sili generatora. Napon raste glatko, a zatim postupno usporava. Nadalje, vrijednost napona kondenzatora bit će konstantna. Tijekom punjenja strujni krug teče struja punjenja... Na samom početku dostiže svoju maksimalnu vrijednost, budući da napon kondenzatora ima nultu vrijednost... Prema Ohmovom zakonu, I naboj = E / R i, budući da se cijeli EMF generatora primjenjuje na otpor Ri.

Formula struje curenja kondenzatora

Struja curenja kondenzatora se može usporediti s učinkom otpornika spojenog na njega s nekim otporom R. Struja curenja usko je povezana s vrstom kondenzatora i kvalitetom upotrijebljenog dielektrika. Štoviše, važan faktor postaje struktura slučaja i stupanj njegove kontaminacije.

Neki kondenzatori imaju kućište koje ne propušta, što dovodi do prodora vlage iz zraka i povećanja struje curenja. Prije svega, to se odnosi na uređaje u kojima se kao dielektrik koristi nauljeni papir. Značajne struje curenja nastaju zbog smanjenja električni otpor izolacija. Kao rezultat toga, glavna funkcija kondenzatora je poremećena - sposobnost primanja i održavanja naboja električne struje.

Osnovna formula za izračun je sljedeća: I ut = U / R d, gdje je I ut struja curenja, U je napon primijenjen na kondenzator, a R d je otpor izolacije.