Është llogaritur forca e tërheqjes së pllakave të kondensatorit. Konstanta dielektrike relative

Pllakat e kondensatorit, të ngarkuara me emra të kundërt, tërhiqen nga njëra-tjetra.

Forcat mekanike që veprojnë në trupat e ngarkuar makroskopikë quhenponderomotive .

Le të llogarisim forcat ponderomotive që veprojnë në pllaka kondensator i sheshtë... Në këtë rast, dy opsione janë të mundshme:

Kondensatori ngarkohet dhe shkëputet nga bateria e ngarkuar(në këtë rast, numri i ngarkesave në pllaka mbetet konstant q = konst).

Kur hiqni njërën pllakë të kondensatorit nga tjetra, puna është bërë

për shkak të së cilës rritet energjia potenciale e sistemit:

Për më tepër, dA = dW. Duke barazuar anët e djathta të këtyre shprehjeve, marrim

(12.67)

V në këtë rast gjatë diferencimit, distanca midis pllakave u caktua x.

Kondensatori është i ngarkuar, por jo i shkëputur nga bateria(në këtë rast, kur njëra nga pllakat e kondensatorit zhvendoset, voltazhi do të mbetet konstant ( U = konst). Në këtë rast, kur një pllakë largohet nga tjetra, energjia potenciale e fushës së kondensatorit zvogëlohet, pasi ka një "rrjedhje" të ngarkesave nga pllakat, prandaj

Por
, pastaj

Shprehja që rezulton përputhet me formulën
... Mund të paraqitet në një formë tjetër nëse, në vend të ngarkesës q, prezantojmë densitetin e sipërfaqes:

(12.68)

Fusha është uniforme. Fuqia e fushës së kondensatorit është
, ku x është distanca midis pllakave. Zëvendësimi në formulë
U 2 = E 2 x 2, marrim se forca e tërheqjes së pllakave të një kondensatori të sheshtë

(12.69)

Këto forca nuk veprojnë vetëm në pllaka. Meqenëse pllakat, nga ana tjetër, shtypin dielektrikun e vendosur midis tyre dhe e deformojnë atë, atëherë lind një presion në dielektrik

(S është sipërfaqja e secilës pjatë).

Presioni që lind në dielektrik është

(12.70)

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

Shembulli 12.5. Një ndryshim potencial prej 1.5 kV aplikohet në pllakat e një kondensuesi të sheshtë ajri. Sipërfaqja e pjatës 150cm 2 dhe distanca ndërmjet tyre është 5 mm. Pas shkëputjes së kondensatorit nga burimi i tensionit, xhami (ε 2 = 7). Përcaktoni:

1) ndryshimi i potencialit midis pllakave pas futjes së dielektrikut; 2) kapaciteti i kondensatorit para dhe pas futjes së dielektrikut; 3) dendësia e ngarkesës sipërfaqësore në pllaka para dhe pas futjes së dielektrikut.

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

Gjeni: 1) U 2; 2) C 1 C 2; 3) σ 1, σ 2

Zgjidhje . Sepse
(σ është dendësia e ngarkesës sipërfaqësore në pllakat e kondensatorit), pastaj para futjes së dielektrikut σd = U 1 ε 0 ε 1 dhe pas futjes së dielektrikut σd = U 2 ε 0 ε 2, prandaj

Kapaciteti i kondensatorit para dhe pas futjes së dielektrikut

dhe

Ngarkesa e pllakave nuk ndryshon pas shkëputjes nga burimi i tensionit, d.m.th. q = konst. Prandaj, dendësia e ngarkesës sipërfaqësore në pllaka para dhe pas futjes së dielektrikës

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

Shembulli 12.7. Hendeku midis pllakave të një kondensatori të sheshtë është i mbushur me një dielektrik anizotropik, lejueshmëria ε e të cilit ndryshon në drejtimin pingul me pllakat sipas një ligji linear.ε = α + βx nga ε 1 deri në ε 2 , dhe ε 2 > ε 1 ... Sipërfaqja e secilës pjatëS, distanca midis tyred... Gjeni kapacitetin e kondensatorit.

E dhënë: S; d; ε 1; ε 2

Gjej: ME.

Zgjidhje . Konstanta dielektrike ε ndryshon sipas një ligji linear, ε = α + βх, ku x llogaritet nga pllaka, në të cilën përshkueshmëria është e barabartë me ε 1. Duke marrë parasysh që ε (0) = ε 1, ε (d) = ε 2, marrim varësinë
... Le të gjejmë ndryshimin e mundshëm midis pllakave:

Kapaciteti i kondensatorit do të jetë i barabartë

Përgjigje:

Shembulli 12.7. Midis pllakave të një kondensatori të sheshtë të ngarkuar me një ndryshim potencial U , dy shtresa dielektrike vendosen paralelisht me pllakat e tij. Trashësia e shtresës dhe konstanta dielektrike dielektrikët janë përkatësisht të barabartëd 1 , d 2 , ε 1 , ε 2 ... Përcaktoni forcën e fushave elektrostatike në shtresat e dielektrikëve.

E dhënë: U; d 1 , d 2 , ε 1 , ε 2

Gjej: E 1, E 2.

Zgjidhje . Tensioni nëpër pllakat e kondensatorit, duke pasur parasysh se fusha brenda secilës prej shtresave dielektrike është uniforme,

U = E 1 d 1 + E 2 d 2. (një)

Zhvendosja elektrike në të dy shtresat e dielektrikut është e njëjtë, kështu që mund të shkruajmë

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

Nga shprehjet (1) dhe (2) gjejmë atë që kërkohet

(3)

Nga formula (2) rezulton se

Përgjigje:
;

Shembulli 12.7. Zona e pllakës S Kondensatori i sheshtë është i barabartë me 100 cm 2 ... Hapësira midis pllakave është e mbushur ngushtë me dy shtresa dielektrike - një pllakë mike (ε 1 = 7) trashësia d 1 = 3,5 mm dhe dyll parafine (ε 2 = 2) trashësia d 2 = 5 mm. Përcaktoni kapacitetin e këtij kondensatori ..

E dhënë: 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;

Gjej: ME.

Zgjidhje . Kapaciteti i kondensatorit

ku = është ngarkesa në pllakat e kondensatorit (është dendësia e ngarkesës sipërfaqësore në pllaka); = është diferenca potenciale e pllakave, e barabartë me shumën e tensioneve në shtresat dielektrike: U = U 1 + U 2. Pastaj

(1)

Tensionet U 1 dhe U 2 gjenden me formula

;
(2)

ku E 1 dhe E 2 - forca e fushës elektrostatike në shtresën e parë dhe të dytë të dielektrikut; D - zhvendosja elektrike në dielektrikë (në të dyja rastet, e njëjta gjë). Duke pasur parasysh atë

Dhe duke marrë parasysh formulën (2), nga shprehja (1) gjejmë kapacitetin e kërkuar të kondensatorit

Përgjigje: C = 29,5 pF.

Shembulli 12.7. Një bateri me tre kondensatorë të lidhur në seri C 1 = 1μF; ME 2 = 2μF dhe C 3 = 4μF e lidhur me burimin e EMF. Ngarkesa bankare e kondensatorit q = 40μC. Specifikoni: 1) tensionet U 1 , U 2 dhe U 3 në çdo kondensator; 2) Burimi EMF; 3) kapaciteti i bankës kondensator.

E dhënë : С 1 = 1mkF = 1 ∙ 10 -6 F; C 2 = 2mkF = 2 ∙ 10 -6 F dhe C 3 = 4mkF = 4 ∙ 10 -6 F; q = 40mkC = 40 ∙ 10 -6 F .

Gjeni: 1) U 1, U 2, U 3 ; 2) ξ; 3) S.

Zgjidhje . Prandaj, kur kondensatorët janë të lidhur në seri, ngarkesat e të gjitha pllakave janë të barabarta në vlerë absolute

q 1 = q 2 = q 3 = q.

Tensioni i kondensatorit

EMF i burimit është i barabartë me shumën e tensioneve të secilit prej kondensatorëve të lidhur në seri:

ξ = U 1 + U 2 + U 3

Kur lidhen në seri, vlerat e kundërta me kapacitetet e secilit prej kondensatorëve përmblidhen:

Nga vjen kapaciteti i kërkuar i bankës kondensator?

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

Shembulli 12.7. Dy kondensatorë të sheshtë ajri me të njëjtin kapacitet janë të lidhur në seri dhe të lidhur me një burim EMF. Si dhe sa herë do të ndryshojë ngarkesa e kondensatorëve nëse njëri prej tyre zhytet në vaj me një konstante dielektrike ε = 2.2.

E dhënë: С 1 = С 2 = С; q = 40 μC = 40 ∙ 10 -6 F ; ε 1 = 1; ε 2 =2,2.

Gjej: .

Zgjidhje . Kur kondensatorët janë të lidhur në seri, ngarkesat e të dy kondensatorëve janë të barabartë në madhësi. Para zhytjes në një dielektrik (në vaj), ngarkesa e secilit kondensator

ku ξ = U 1 + U 2 (kur kondensatorët janë të lidhur në seri, EMF i burimit është i barabartë me shumën e tensioneve të secilit prej kondensatorëve).

Pas zhytjes së njërit prej kondensatorëve në dielektrik, ngarkesat e kondensatorëve janë përsëri të njëjta dhe, përkatësisht, në kondensatorët e parë dhe të dytë janë të barabartë

q = NJM 1 = ε 2 NJM 2

(merr parasysh që ε 1 = 1), prej nga, nëse marrim parasysh se ξ = U 1 + U 2, gjejmë

(2)

Duke pjesëtuar (2) me (1), gjejmë raportin e kërkuar

Përgjigje:
, d.m.th. ngarkesa e kondensatorëve rritet 1.37 herë.

Shembulli 12.7. Kondensatorët me kapacitet C janë të lidhur secili siç tregohet në fig.a. përcaktoni kapacitetin C total kjo lidhje e kondensatorëve. ...

Zgjidhje . Nëse shkëputni kondensatorin C 4 nga qarku, ju merrni një lidhje të kondensatorëve, e cila llogaritet lehtësisht. Meqenëse kapacitetet e të gjithë kondensatorëve janë të njëjta (C 2 = C 3 dhe C 5 = C 6), të dy degët paralele janë simetrike, prandaj potencialet e pikave A dhe B, të vendosura në mënyrë të barabartë në degë, duhet të jenë të barabarta. Prandaj, kondensatori C 4 është i lidhur me pika me diferencë potenciale zero. Rrjedhimisht, kondensatori C 4 nuk është i ngarkuar, d.m.th. mund të eliminohet dhe skema e paraqitur në deklaratën e problemit mund të thjeshtohet (Fig. b).

Ky qark përbëhet nga tre degë paralele, dy prej të cilave përmbajnë dy kondensatorë të lidhur në seri

Përgjigje: Me total = 2C.

Shembulli 12.7. Kondensator i sheshtë ajri me kapacitet C 1 = 4pF e ngarkuar me diferencën potencialeU 1 = 100 V. Pas shkëputjes së kondensatorit nga burimi i tensionit, distanca midis pllakave të kondensatorit u dyfishua. Përcaktoni: 1) ndryshimin potencialU 2 në pllakat e kondensatorit pas zgjerimit të tyre; 2) punë forcat e jashtme pllaka rrëshqitëse.

E dhënë: C 1 = 4pF = 4 ∙ 10 -12 F; U 1 = 100 V; d 2 = 2d 1.

Gjej: 1) U 2; 2) A.

Zgjidhje . Ngarkesa e pllakave të kondensatorit nuk ndryshon pas shkëputjes nga burimi i tensionit, d.m.th. Q = konst. Kështu që

С 1 U 1 = С 2 U 2, (1)

ku C 2 dhe U 2 janë përkatësisht kapaciteti dhe diferenca e potencialit në pllakat e kondensatorit pas zgjerimit të tyre.

Duke marrë parasysh se kapaciteti i një kondensatori të sheshtë
, nga formula (1) marrim diferencën e kërkuar të potencialit

(2)

Pas shkëputjes së kondensatorit nga burimi i tensionit, sistemi i dy pllakave të ngarkuara mund të konsiderohet i mbyllur, për të cilin zbatohet ligji i ruajtjes së energjisë: puna A e forcave të jashtme është e barabartë me ndryshimin e energjisë së sistemit.

A = W 2 - W 1 (3)

ku W 1 dhe W 2 - respektivisht, energjia e fushës së kondensatorit në gjendjen fillestare dhe përfundimtare.

Duke pasur parasysh atë
dhe
(q - konst), nga formula (3) marrim punën e kërkuar të forcave të jashtme

[merr parasysh se q = C 1 U 1 dhe formula (2)].

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

Shembulli 12.7. Top i ngurtë i bërë nga dielektrik me rrezeR= 5cm ngarkuar në mënyrë të barabartë me dendësi të madhe ρ = 5nC / m 3 ... Përcaktoni energjinë e fushës elektrostatike, që gjendet në hapësirën që rrethon topin.

E dhënë: R = 5cm = 5 ∙ 10 -2 m; ρ = 5nC / m 3 = 5 ∙ 10 -9 C / m 3.

Gjej: W.

Zgjidhje . Fusha e një topi të ngarkuar është sferikisht simetrike; prandaj, dendësia e ngarkesës së vëllimit është e njëjtë në të gjitha pikat e vendosura në distanca të barabarta nga qendra e topit.

E energjia në një shtresë elementare sferike (ajo zgjidhet jashtë dielektrikut, ku duhet të përcaktohet energjia) me një vëllim dV (shih figurën)

ku dV = 4πr 2 dr (r është rrezja e një shtrese elementare sferike; dr është trashësia e saj);
(ε = 1 - fushë në vakum; E - forca e fushës elektrostatike).

Ne gjejmë intensitetin E me teoremën e Gausit për një fushë në vakum dhe si sipërfaqe të mbyllur zgjedhim mendërisht një sferë me rreze r (shih figurën). Në këtë rast, e gjithë ngarkesa e topit, e cila krijon fushën e konsideruar, bie brenda sipërfaqes dhe, sipas teoremës së Gausit,

ku

Duke zëvendësuar shprehjet e gjetura në formulën (1), marrim

Energjia që gjendet në hapësirën që rrethon topin,

Përgjigju: W = 6,16 ∙ 10 -13 J.

Shembulli 12.7. Kondensator i sheshtë me sipërfaqe pllakeSdhe distanca ndërmjet tyre ℓ ngarkohetq, pas së cilës kondensatori shkëputet nga burimi i tensionit. Përcaktoni forcën e gravitetitFndërmjet pllakave të kondensatorit, nëse konstanta dielektrike e mediumit ndërmjet pllakave është ε.

E dhënë : S; ℓ; q; ε .

Gjej: F.

Zgjidhje . Ngarkesa e pllakave të kondensatorit nuk ndryshon pas shkëputjes nga burimi i tensionit, d.m.th. q = konst. Supozoni se nën veprimin e forcës së tërheqjes F, distanca midis pllakave të kondensatorit ndryshon me d ℓ ... Pastaj forca F bën punën

Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, kjo punë është e barabartë me humbjen e energjisë së kondensatorit, d.m.th.

. (3)

Zëvendësimi në formulën e energjisë së një kondensatori të ngarkuar
shprehje për kapacitetin e një kondensatori të sheshtë
, marrim

(4)

Përgjigje:

Shembulli 12.7. Kondensator i rrafshët me sipërfaqe pllakeSdhe distanca ndërmjet tyre ℓ e lidhur me burimin tension konstant U... Përcaktoni forcën e gravitetitFndërmjet pllakave të kondensatorit, nëse konstanta dielektrike e mediumit ndërmjet pllakave është ε.

E dhënë : S; ℓ; U; ε .

Gjej: F.

Zgjidhje . Sipas gjendjes së problemit, në pllakat e kondensatorit mbahet një tension konstant, d.m.th. U = konst. Supozoni se nën veprimin e forcës së tërheqjes F, distanca midis pllakave të kondensatorit ndryshon me dℓ. Pastaj forca F bën punën

Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, kjo punë në këtë rast shkon në rritjen e energjisë së kondensatorit (krahasoni me detyrën e mëparshme), d.m.th.

prej nga, duke u nisur nga shprehjet (1) dhe (2), marrim

(3)

Zëvendësimi në formulë për energjinë e kondensatorit
shprehje për kapacitetin e një kondensatori të sheshtë
, marrim

(4)

Duke zëvendësuar në formulën (3) vlerën e energjisë (4) dhe duke kryer diferencimin, gjejmë forcën e dëshiruar të tërheqjes midis pllakave të kondensatorit.

.

ku shenja “-” tregon se forca F është forca e gravitetit.

Përgjigju :

Le të jetë i barabartë potenciali i pllakës së kondensatorit në të cilin ndodhet ngarkesa dhe potenciali i pllakës në të cilën ndodhet ngarkesa është i barabartë. Atëherë secila prej ngarkesave elementare në të cilat mund të ndahet ngarkesa është në një pikë me potencial dhe secili nga ngarkesat në të cilat mund të ndahet ngarkesa është në një pikë me potencial ...

Sipas formulës (28.1), energjia e një sistemi të tillë ngarkesash është

Duke përdorur relacionin (27.2), mund të shkruajmë tre shprehje për energjinë e një kondensatori të ngarkuar:

Formulat (29.2) ndryshojnë nga formulat (28.3) vetëm duke i zëvendësuar ato me

Duke përdorur shprehjen për energjinë potenciale, mund të gjendet forca me të cilën pllakat e një kondensatori të sheshtë tërheqin njëra-tjetrën. Le të supozojmë se distanca midis pllakave mund të ndryshojë. Le të lidhim fillimin e boshtit x me pllakën e majtë (fig. 29.1). Atëherë koordinata x e pllakës së dytë do të përcaktojë hendekun d midis pllakave. Sipas formulave (27.3) dhe (29.2)

Le ta dallojmë këtë shprehje në lidhje me x, duke supozuar se ngarkesa në pllaka është e pandryshuar (kondensatori është shkëputur nga burimi i tensionit). Si rezultat, marrim një projeksion në boshtin x të forcës që vepron në pllakën e duhur:

Moduli i kësaj shprehjeje jep vlerën e forcës me të cilën pllakat tërheqin njëra-tjetrën:

Tani le të përpiqemi të llogarisim forcën e tërheqjes midis pllakave të një kondensatori të sheshtë si produkt i forcës së fushës së krijuar nga njëra prej pllakave nga ngarkesa e përqendruar në tjetrën. Sipas formulës (14.3), forca e fushës e krijuar nga një pllakë është e barabartë me

Dielektriku e dobëson fushën në boshllëk me kohë, por kjo ndodh vetëm brenda dielektrikut (shih formulën (20.2) dhe tekstin e lidhur me të). Ngarkesat në pllaka janë të vendosura jashtë dielektrike dhe për këtë arsye janë nën veprimin e fushës së forcës (29.4).

Duke shumëzuar ngarkesën e pllakës q me këtë tension, marrim shprehjen për forcën

Formulat (29.3) dhe (29.5) nuk përkojnë. Vlera e forcës (29.3), e cila merret nga shprehja për energji, pajtohet me përvojën. Kjo për faktin se, përveç forcës "elektrike" (29.5), forcat mekanike veprojnë në pllaka nga ana e dielektrikut, duke u përpjekur t'i largojnë ato (shih § 22; vini re se nënkuptojmë një lëng ose dielektrik i gaztë). Në buzë të pllakave ka një fushë të shpërndarë që zvogëlohet në madhësi me distancën nga skajet (Fig. 29.2). Molekulat dielektrike, që zotërojnë një moment dipoli, përjetojnë veprimin e një force që i tërheq ato në rajonin e një fushe më të fortë (shih formulën (9.16)). Si rezultat, presioni midis pllakave rritet dhe shfaqet një forcë që dobëson veprimin e forcës (29.5) herë pas here.

Nëse një kondensator i ngarkuar me një hendek ajri është zhytur pjesërisht në një dielektrik të lëngshëm, dielektriku tërhiqet në hapësirën midis pllakave (Fig. 29.3). Ky fenomen shpjegohet si më poshtë. -Konstanta dielektrike e ajrit është praktikisht e barabartë me unitetin. Prandaj, para se pllakat të zhyten në dielektrik, kapaciteti i kondensatorit mund të konsiderohet i barabartë dhe energjia është e barabartë. me një hendek ajri ka një sipërfaqe pllake të barabartë me lidhje paralele Kondensatorët e kapacitetit shtohen:

Meqenëse energjia do të jetë më e vogël se (ngarkesa q supozohet të jetë e pandryshuar - para zhytjes në lëng, kondensatori ishte shkëputur nga burimi i tensionit). Rrjedhimisht, mbushja e boshllëkut me një dielektrik rezulton të jetë energjikisht e favorshme. Prandaj, dielektriku tërhiqet në kondensator dhe niveli i tij në hendek rritet. Kjo, nga ana tjetër, çon në një rritje të energjisë potenciale të dielektrikut në fushën e gravitetit. Në fund të fundit, niveli i dielektrikut në hendek do të vendoset në një lartësi të caktuar që korrespondon me minimumin e energjisë totale (elektrike dhe gravitacionale). Fenomeni i konsideruar është i ngjashëm me ngritjen kapilar të një lëngu në një hendek të ngushtë midis pllakave (shih § 119 të vëllimit të 1-rë).

Vizatimi i një dielektrike në hendekun midis pllakave mund të kuptohet edhe nga një këndvështrim mikroskopik. Ka një fushë jo uniforme në skajet e pllakave të kondensatorit. Molekulat dielektrike kanë momentin e tyre dipol ose e fitojnë atë nën veprimin e një fushe; prandaj, mbi to veprojnë forca që tentojnë t'i zhvendosin në rajonin e një fushe të fortë, d.m.th., brenda kondensatorit. Nën veprimin e këtyre forcave, lëngu tërhiqet në hendek deri forcat elektrike duke vepruar mbi lëngun në buzë të pllakave nuk do të balancohet nga pesha e kolonës së lëngshme.

Ne te gjithe pajisjet elektronike përdoren kondensatorë. Kur i dizajnoni ose i bëni ato me duart tuaja, parametrat e pajisjeve llogariten duke përdorur formula të veçanta.

Kondensatorë

Llogaritja e kondensatorëve

Një nga parametrat kryesorë të pajisjeve të tilla është kapaciteti. Ju mund ta llogaritni atë duke përdorur formulën e mëposhtme:

• C - kapaciteti,
• q është ngarkesa e njërës prej pllakave të elementit,
• U është diferenca potenciale midis pllakave.

Në inxhinierinë elektrike, në vend të konceptit të "diferencës së mundshme midis pllakave", përdoret "tensioni i kondensatorit".

Kapaciteti i një elementi nuk varet nga dizajni dhe dimensionet e pajisjes, por vetëm nga voltazhi në të dhe ngarkesa e pllakave. Por këto parametra mund të ndryshojnë në varësi të distancës midis tyre dhe materialit të dielektrikut. Kjo merret parasysh në formulën:

С = Co * ε, ku:

• С - kapaciteti real,
• Co - ideale, me kusht që të ketë vakum ose ajër midis pllakave,
• ε është konstanta dielektrike e materialit ndërmjet tyre.

Për shembull, nëse mika përdoret si dielektrik, "ε" prej të cilit është 6, atëherë kapaciteti i një pajisjeje të tillë është 6 herë më i madh se ai i një ajri, dhe kur ndryshon sasia e dielektrikës, parametrat e projektimit ndryshojnë. Funksionimi i një sensori pozicioni kapacitiv bazohet në këtë parim.

Pajisja e kondensatorit

Njësia SI për kapacitetin është 1 farad (F). Kjo vlerë të madhe, prandaj mikrofaradët (1000000mkF = 1F) dhe pikofaradët (1000000pF = 1mkF) përdoren më shpesh.

Llogaritja e një strukture të sheshtë

• ε është konstanta dielektrike e materialit izolues,
• d është distanca midis pllakave.

Llogaritja e një strukture cilindrike

Një kondensator cilindrik është dy tuba koaksialë me diametra të ndryshëm të futur në njëri-tjetrin. Ekziston një dielektrik midis tyre. Kur rrezja e cilindrave është afër njëri-tjetrit dhe shumë më e madhe se distanca ndërmjet tyre, forma cilindrike mund të neglizhohet dhe llogaritja mund të reduktohet në një formulë të ngjashme me atë të përdorur për llogaritjen e një kondensatori të sheshtë.

Parametrat e një pajisjeje të tillë llogariten me formulën:

C = (2π * l * R * ε) / d, ku:

• l - gjatësia e pajisjes,
• R është rrezja e cilindrit,
• ε është konstanta dielektrike e izolatorit,
• d është trashësia e tij.

Llogaritja e një strukture sferike

Ka pajisje, pllakat e të cilave janë dy topa të folezuar brenda njëri-tjetrit. Formula për kapacitetin e një pajisjeje të tillë:

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

• R1 - rrezja e sferës së brendshme,
• R2 është rrezja e sferës së jashtme,
• ε është konstanta dielektrike.

Formulat e kapacitetit për kondensatorë të formave të ndryshme

Kapaciteti i një përcjellësi të vetëm

Përveç kondensatorëve, përçuesit individualë kanë aftësinë për të ruajtur ngarkesën. Një përcjellës i vetëm është një përcjellës që është pafundësisht larg nga përcjellësit e tjerë. Parametrat e një qelize të ngarkuar llogariten me formulën:

• Q - ngarkuar,
• φ është potenciali i përcjellësit.

Sasia e ngarkesës përcaktohet nga madhësia dhe forma e pajisjes, si dhe mjedisi... Materiali i pajisjes nuk ka rëndësi.

Metodat e lidhjes së elementeve

Artikujt me parametrat e nevojshëm... Duhet t'i lidhni ato menyra te ndryshme.

Lidhja e kondensatorëve

Lidhja paralele

Kjo është një lidhje e tillë e pjesëve, në të cilën pllakat e para të secilit kondensator janë të lidhura me një terminal ose kontakt. Në këtë rast, pllakat e dyta lidhen me një terminal tjetër.

Me këtë lidhje, voltazhi në kontaktet e të gjithë elementëve do të jetë i njëjtë. Secili prej tyre ngarkohet në mënyrë të pavarur nga të tjerët, kështu që kapaciteti i përgjithshëm është i barabartë me shumën e të gjitha sasive. Gjendet me formulën:

ku C1-Cn janë parametrat e pjesëve të përfshira në lidhje paralele.

E rëndësishme! Kondensatorët kanë një tension maksimal të lejuar, tejkalimi i të cilit do të çojë në dështimin e elementit. Kur pajisjet me tensione të ndryshme të lejueshme lidhen paralelisht, ky parametër i montimit që rezulton është i barabartë me elementin me vlerën më të ulët.

Lidhja serike

Kjo është një lidhje në të cilën vetëm një pllakë e elementit të parë është e lidhur me terminalin. Pllaka e dytë është ngjitur në pllakën e parë të elementit të dytë, pllaka e dytë e të dytit - në pllakën e parë të të tretës, e kështu me radhë. Vetëm pllaka e dytë e elementit të fundit është e lidhur me terminalin e dytë.

Me një lidhje të tillë, ngarkesa në pllakat e kondensatorit në secilën pajisje do të jetë e barabartë me pjesën tjetër, por voltazhi në to do të jetë i ndryshëm: për të ngarkuar pajisjet me një kapacitet më të madh me të njëjtën ngarkesë, kërkohet një ndryshim më i vogël potencial. Prandaj, i gjithë zinxhiri është një strukturë, diferenca potenciale e së cilës është e barabartë me shumën e tensioneve në të gjithë elementët, dhe ngarkesa e kondensatorit është e barabartë me shumën e ngarkesave.

Lidhja serike rrit tensionin e lejuar dhe zvogëlon kapacitetin total, i cili është më i vogël se elementi më i vogël.

Këta parametra llogariten si më poshtë:

• Tensioni i lejuar:

Utotal = U1 + U2 + U3 +… Un, ku U1-Un është voltazhi në të gjithë kondensatorin;

• Kapaciteti total:

1 / Сcount = 1 / С1 + 1 / С2 + 1 / С3 + ... 1 / Сn, ku С1-Сn janë parametrat e secilës pajisje.

Interesante. Nëse ka vetëm dy elementë në zinxhir, atëherë mund të përdorni formulën e thjeshtuar: E zakonshme = (C1 * C2) / (C1 + C2).

Lidhje e përzier

Kjo është një lidhje në të cilën ka pjesë të lidhura në seri dhe ka pjesë të lidhura paralelisht. Parametrat e të gjithë qarkut llogariten në sekuencën e mëposhtme:

1. përcaktohen grupet e elementeve të lidhur paralelisht;
2. vlerat ekuivalente llogariten për secilin grup veç e veç;
3. vlerat që rezultojnë shkruhen pranë secilit grup të pjesëve të lidhura paralelisht;
4. qarku që rezulton është i barabartë me skemë sekuenciale dhe llogaritet duke përdorur formulat përkatëse.

Njohja e formulave me të cilat mund të gjeni kapacitetin në prodhimin e kondensatorëve ose lidhjen e tyre është e nevojshme gjatë projektimit qarqet elektronike.

Video

Elquanta.ru

Gabimet e kondensatorit - gjarpërimi - elektronika argëtuese

Si praktikë e riparimit për vitet e fundit, numri më i madh Dështimet e harduerit janë për shkak të kondensatorë elektrolitikë... Në të njëjtën kohë, ka një ulje të numrit të dështimeve për shkak të fajit të komponentëve të tjerë.

Llojet kryesore të defekteve të kondensatorit do të renditen këtu dhe si t'i identifikoni ato. Besohet se llojet kryesore të gabimeve të kondensatorit janë prishja dhe prishja, në fakt ka më shumë prej tyre.

1. Thyerja e një kondensatori elektrolitik. Kapaciteti i zvogëluar.

Një pushim karakterizohet nga mungesa e kapacitetit. Nëse kapaciteti nominal i kondensatorit (ai që duhet të jetë) është nën 20 μF, atëherë e vetmja mënyrë kontrolli do të jetë matja e kapacitetit. Në këtë rast, këshillohet që të keni një multimetër me një funksion të matjes së kapacitetit. Në mënyrë tipike, këta multimetra janë në gjendje të matin kapacitetin deri në 20 μF. Një shembull i një multimetri me matje të kapacitetit nga kategoria " çmimi buxhetor"- DT9206A, por ka shumë të tjera. Gjithçka është e qartë këtu - ne matim kapacitetin me një pajisje dhe nxjerrim përfundime:

Nëse nuk ka kapacitet, kondensatori është i gabuar, thjesht hidheni larg.

Nëse kapaciteti është i ulët, kondensatori është i gabuar dhe mund të përdoret, por jo i dëshirueshëm, sepse kapaciteti mund të ulet edhe më shumë.

Në parim, është e mundur të kontrollohet prania e kapacitetit të një kondensatori elektrolitik me një kapacitet nominal prej më shumë se 20 μF duke përdorur çdo multimetër në mënyrën e matjes së rezistencës.

Ne zgjedhim kufirin e matjes "200 kOhm", fillimisht mbyllim kapakët e kondensatorit për të hequr ngarkesën e mundshme ekzistuese në të, më pas hapim kapakët dhe lidhim sondat e multimetrave me to.

Në ekran do të shfaqet një vlerë e caktuar e rezistencës, e cila do të rritet sa më shpejt, aq më e vogël është kapaciteti i kondensatorit dhe pas një kohe do të arrijë "pafundësinë". Kjo ndodh sepse, në procesin e karikimit të kondensatorit, rryma përmes kondensatorit zvogëlohet, dhe rezistenca, të cilën multimetri e përcakton në funksion të rrymës së kundërt, rritet në përputhje me rrethanat. Për një kondensator të ngarkuar plotësisht, rezistenca do të priret në pafundësi.

Nëse kjo është pikërisht ajo që ndodh, do të thotë se kondensatori ka kapacitet.

Nëse, megjithatë, menjëherë "pafundësia" - mjerisht, kondensatori ka një qark të hapur, dhe ai mund të hidhet vetëm jashtë.

Për të matur kapacitetin e një kondensatori elektrolitik duke përdorur një ohmmetër, në parim, e njëjta gjë mund të bëhet. Por shumë në një mënyrë të pazakontë.

Përveç një multimetri, kjo do të kërkojë një kronometër, një fletë letre, një laps dhe një tufë të madhe kondensatorësh dukshëm të dobishëm me kapacitete të ndryshme.

Është e nevojshme të sistemohen këta kondensatorë në rendin rritës të kapacitetit dhe duke matur rezistencën e tyre me një ommetër, siç u përshkrua më sipër, të matni me një kronometër se sa kohë merr secili prej tyre nga fillimi i matjes deri në "pafundësinë" e rezistencës. Më pas, shkruani këto të dhëna në formën e një tabele. Në të njëjtën kohë, duke mos harruar të tregoni se në cilin kufi të matjes së rezistencës janë marrë të dhënat.

Tani, për të përcaktuar kapacitetin e një kondensatori elektrolitik, duhet të matni rezistencën e tij me një multimetër, të përcaktoni me një kronometër se sa kohë do të duhet për të arritur "pafundësinë". Dhe pastaj, duke përdorur këtë tabelë, përcaktoni afërsisht kapacitetin.

Mos harroni të shkarkoni kondensatorin përpara çdo matjeje duke lidhur përkohësisht lidhjen e shkurtër të kapave të tij.

Kjo metodë i përshtatshëm vetëm për kondensatorë elektrolitikë me një kapacitet nominal më shumë se 20 μF. Për kondensatorët me kapacitet më të vogël, procesi i rritjes së rezistencës ndaj "pafundësisë" do të ndodhë shumë shpejt - thjesht nuk do ta vini re.

1. Ndarja e një kondensatori elektrolitik.

Në praktikë, një avari është një qark i shkurtër brenda një kondensatori. Zbërthimi klasik përcaktohet lehtësisht me një ohmmetër, sepse pajisja ose tregon rezistencë zero, ose ndonjë rezistencë të lehtë, e cila nuk rritet ose rritet pak, por nuk arrin "pafundësinë".

Zbërthimi mund të përcaktohet pa instrumente nga pamja e jashtme kondensator. Fakti është se kur një kondensator elektrolitik prishet brenda tij, elektroliti vlon dhe gazi lirohet. Në pjesën e sipërme të kasës së kondensatorëve elektrolitikë modernë ka prerje në formë kryqi, të cilat hapen dhe fryhen kur ka presion të tepërt brenda kondensatorit. Nga pamja e jashtme, kjo është shumë e dukshme, veçanërisht në sfondin e një numri kondensatorësh të dobishëm.

Të dy kondensatorët janë të gabuar. Një pikë (shih gjurmët në tabelë), e dyta u fry.

Sidoqoftë, ndodh që prishja të ndodhë disi butësisht, dhe "koka" e kondensatorit nuk prishet.

Në çdo rast, një këputje ose fryrje e pikave tregon papërshtatshmërinë e kondensatorit dhe ai duhet të zëvendësohet.

1. Ulja e tensionit maksimal të lejuar.

Ekziston një mosfunksionim interesant i kondensatorit, në të cilin ndodh një prishje e kthyeshme me të, e cila ndodh kur një tension i caktuar tejkalohet në pllakat e tij. Zakonisht, voltazhi maksimal i lejuar në pllakat e kondensatorit tregohet në shënimin e tij.

Por ekziston një mosfunksionim i tillë në të cilin vlera e tensionit maksimal të lejueshëm zvogëlohet. Në të njëjtën kohë, kondensatori mund të duket se është në gjendje të mirë pune - matësi i kapacitetit do të tregojë rezultatin e saktë, dhe rezistenca në gjendjen e ngarkuar do të jetë "i pafund". Por në qark, kondensatori sillet sikur është i prishur.

Këtu çështja është pikërisht se tensioni maksimal i lejuar në pllakat e kondensatorëve është ulur. Dhe tani kondensatori prishet me një tension shumë më të ulët. Por kjo prishje është e kthyeshme dhe kur kontrollohet me një ohmmetër në një tension më të ulët se tensioni që shkakton prishjen, kondensatori duket se është në gjendje të mirë.

Për të testuar kondensatorin për tension maksimal, ju duhet burim laboratorik rrymë e vazhdueshme... Vendosni tensionin minimal në terminalet e tij, lidhni kondensatorin e testuar me to (duke respektuar polaritetin) dhe gradualisht rrisni tensionin në një vlerë pak më të ulët se ajo e treguar në kutinë e kondensatorit.

Për shembull, ka një kondensator me "40V" të shkruar në kuti, që do të thotë se nuk duhet të ketë prishje në një tension nga zero në 40 V.

Dhe tani rezulton se tashmë në një tension prej 25 V, ky kondensator filloi një avari me të gjitha shenjat - një rritje e rrymës, ngrohjes, vlimit ... edhe një tranzicion është i mundur njësi laboratorike furnizimi me energji elektrike në modalitetin e mbrojtjes nga qarku i shkurtër.

E gjithë kjo sugjeron që kondensatori nuk është i përshtatshëm, sepse edhe nëse planifikoni ta përdorni në një qark ku voltazhi nuk është më shumë se 25 V, nuk ka asnjë garanci që tensioni i tij i prishjes nuk do të bjerë edhe më poshtë në asnjë moment. Një kondensator i tillë do të sillet në mënyrë të paqëndrueshme - është më mirë të mos e lidhni atë në qark.

1. Rritja e rezistencës së brendshme të kondensatorit.

Fizikisht, duket sikur një rezistencë ishte e lidhur në seri me kondensatorin. Me një rritje të këtij parametri, rryma e pikut përmes kondensatorit zvogëlohet kur ngarkohet ose shkarkohet, futet një vonesë në qarkun ku funksionon ky kondensator.

Ky parametër i quajtur ESR (Rezistenca e Serive Ekuivalente) ose ESR në anglisht.

Për të përcaktuar rezistencën ekuivalente të serisë, keni nevojë për një pajisje të veçantë - një matës ESR.

Ju mund të jeni të interesuar për këtë:

meandr.org

Si të gjeni tensionin e një kondensatori në një qark

Rryma e drejtpërdrejtë nuk mund të ekzistojë në një qark që përmban një kondensator. Qarku është i hapur, pasi pllakat e kondensatorit janë të ndara nga një shtresë dielektrike.Një rrymë alternative mund të rrjedhë në qarkun që përmban kondensatorin. Kjo mund të verifikohet me ndihmën e përvojës së thjeshtë.Le të marrim burimet e konstantes dhe tension alternativ, dhe tensioni konstant në terminalet e burimit do të jetë i barabartë me vlerën efektive të tensionit të alternuar. Qarku përbëhet nga një kondensator dhe një llambë inkandeshente (Fig. 2.14), të lidhura në seri. Kur ndizet me çelësin e tensionit konstant, llamba nuk ndizet. Por kur ndizet tensioni alternativ, llamba fillon të shkëlqejë nëse kapaciteti i kondensatorit është mjaft i madh.Si mund të rrjedhë rryma alternative përmes një qarku të hapur? Këtu, kondensatori rimbushet periodikisht nën veprimin e një tensioni alternativ. Rryma që rrjedh gjatë rimbushjes ngroh filamentin e llambës.Le të gjejmë se si ndryshon rryma në një qark që përmban vetëm një kondensator me kalimin e kohës, nëse rezistenca e përçuesve dhe pllakave të kondensatorit mund të neglizhohet (Fig. 2.15). + o¦o

CC Tensioni në kondensator% -U. Është i barabartë me tensionin në terminalet e qarkut. Prandaj mëkati cof. Ngarkesa e kondensatorit ndryshon sipas ligjit harmonik: q = CUm sin cof. (2.7.1) Rryma është derivati ​​kohor i ngarkesës. Nëse ngarkesa q në formulën (2.7.1) është ngarkesa e pllakës së kondensatorit që haset së pari për drejtimin e zgjedhur të anashkalimit të qarkut, atëherë (shih f. 64, § 2.3) i = Fig. 2.16 Rrjedhimisht, luhatjet e rrymës janë përpara luhatjeve të tensionit në fazë me l/2 (Fig. 2.16). Kjo do të thotë që në momentin kur kondensatori fillon të ngarkohet, rryma është në maksimum dhe voltazhi është zero. Pasi tensioni arrin maksimumin e tij, rryma bëhet e barabartë me zero Amplituda e rrymës është e barabartë me: (2.7.3) I = U (аСтт т Nëse prezantojmë emërtimin (2.7.4) me C LS dhe në vend që amplituda e rrymës dhe tensionit të përdorim vlerat e tyre efektive, marrim : U / = (2.7.5) Vlera e Xc, reciproke e produktit të frekuencës ciklike dhe kapacitetit të kondensatorit, quhet kapacitet.Roli i kësaj sasie është i ngjashëm me rolin rezistencë aktive R në ligjin e Ohmit (2.6.3). Vlera efektive e fuqisë aktuale lidhet me vlerë efektive voltazhi në të gjithë kondensatorin është saktësisht i njëjtë me fuqinë aktuale dhe tensionin në qarkun DC janë të lidhura sipas ligjit të Ohm-it. Kjo na lejon të konsiderojmë vlerën e Xc si rezistencë e kondensatorit ndaj rrymës alternative - rezistenca kondensative. Sa më i madh të jetë kapaciteti i kondensatorit, aq më i madh, sipas formulës (2.7.3) është rryma e rimbushjes. Kjo zbulohet lehtësisht nga rritja e inkandeshencës së llambës me rritjen e kapacitetit. Ndërsa rezistenca e një kondensatori ndaj rrymës direkte është pafundësisht e lartë, rezistenca e tij ndaj rrymës alternative ka vlera përfundimtare Xc. Ai zvogëlohet me rritjen e kapacitetit dhe rritjen e frekuencës.Kjo mund të shihet nëse përdorni një gjenerator për të fuqizuar qarkun e paraqitur në figurën 2.14. rrymë alternative frekuencë e rregullueshme. Duke rritur pa probleme frekuencën e rrymës alternative, mund të vërehet një rritje në inkandeshencën e llambës. Shkaktohet nga një rritje e amperazhit për shkak të një rënie rezistencë kapacitive kondensator.Nëse voltazhi nga një kondensator aplikohet në njërën hyrje të një oshiloskopi me dy rreze dhe tension në hyrjen tjetër, vlerë e menjëhershme e cila është në përpjesëtim me rrymën në qark (ky tension hiqet nga rezistenca aktive), atëherë në ekran do të vërehen njëkohësisht oshilogramet (fshirjet e kohës) të të dy lëkundjeve: tensionit dhe rrymës. Vëzhgime të tilla konfirmojnë përfundimin e mësipërm se luhatjet e rrymës në qarkun e kondensatorit janë të zhvendosura në fazë në raport me luhatjet e tensionit për l / 2, siç tregohet në figurën 2.16.

Le të supozojmë tani se seksioni i qarkut përmban një kondensator me kapacitet C, dhe rezistenca dhe induktiviteti i seksionit mund të neglizhohen, dhe le të shohim se me cilin ligj tensioni në skajet e seksionit do të ndryshojë në këtë rast. Le të shënojmë tensionin ndërmjet pikave a dhe b përmes u dhe të supozojmë se ngarkesa e kondensatorit q dhe rryma i janë pozitive nëse korrespondojnë me figurën 4. Pastaj

Do t'ju duhet

• - njohuri për kapacitetin ose parametrat gjeometrikë dhe fizikë të kondensatorit;
• - njohuri për energjinë ose ngarkesën në kondensator.

udhëzime

Gjeni tensionin midis pllakave të kondensatorit nëse e dini vlerën aktuale të energjisë së ruajtur, si dhe kapacitetin e tij. Energjia e ruajtur nga kondensatori mund të llogaritet me formulën W = (C ∙ U²) / 2, ku C është kapaciteti dhe U është voltazhi midis pllakave. Kështu, vlera e tensionit mund të merret si rrënja e dyfishit të vlerës së energjisë pjesëtuar me kapacitetin. Kjo do të thotë, do të jetë e barabartë me: U = √ (2 ∙ W / C).

Energjia e ruajtur nga kondensatori mund të llogaritet edhe në bazë të vlerës së ngarkesës (sasisë) që përmban dhe tensionit ndërmjet pllakave. Formula që përcakton korrespondencën midis këtyre parametrave është: W = q ∙ U / 2 (ku q është ngarkesa). Prandaj, duke ditur energjinë dhe, mund të llogarisni tensionin midis pllakave të tij me formulën: U = 2 ∙ W / q.

Meqenëse ngarkesa në kondensator është proporcionale si me tensionin e aplikuar në pllakat e tij ashtu edhe me kapacitetin e pajisjes (ajo përcaktohet nga formula q = C ∙ U), atëherë, duke ditur ngarkesën dhe kapacitetin, mund të gjeni edhe tensionin . Prandaj, për të kryer llogaritjen, përdorni formulën: U = q / C.

Për të marrë vlerën e tensionit në një kondensator me gjeometrike dhe parametra të njohur, fillimisht llogaritni kapacitetin e tij. Për një kondensator të thjeshtë të sheshtë, të përbërë nga dy pllaka përcjellëse, të ndara, distanca ndërmjet të cilave është e papërfillshme në krahasim me madhësinë e tyre, kapaciteti mund të llogaritet me formulën: C = (ε ∙ ε0 ∙ S) / d. Këtu d është distanca midis pllakave, dhe S është zona e tyre. Vlera e ε0 është një konstante elektrike (një konstante e barabartë me 8,8542 10 ^ -12 F / m), ε është lejueshmëria relative e hapësirës midis pllakave (mund të gjendet nga librat e referencës fizike). Pas llogaritjes së kapacitetit, llogaritni tensionin duke përdorur një nga metodat e dhëna në hapat 1-3.

shënim

Për të marrë rezultate të sakta kur llogaritni tensionet midis pllakave të kondensatorit, përpara se të kryeni llogaritjet, jepni vlerat e të gjithë parametrave në sistemin SI.

Për të ditur nëse një kondensator mund të përdoret në një vend ose në një tjetër në qark, duhet ta përcaktoni atë. Mënyra për të gjetur këtë parametër varet nga mënyra se si tregohet në kondensator dhe nëse tregohet fare.

Do t'ju duhet

• Matësi i kapacitetit

udhëzime

Në të mëdha kondensatorë kapaciteti zakonisht tregohet në tekst të thjeshtë: 0.25uF ose 15uF. Në këtë rast, mënyra për ta përcaktuar atë është e parëndësishme.

Në më të vogla kondensatorë(përfshirë SMD) kapaciteti dy ose tre shifra. Në rastin e parë, tregohet në picofarads. Në rastin e dytë, dy shifrat e para kapaciteti, dhe e treta - në çfarë njësi shprehet: 1 - dhjetëra pikofarad;
2 - qindra picofarads;
3 - nanofaradë;
4 - dhjetëra nanofaradë;
5 - aksione mikrofarad.

Ekziston gjithashtu një sistem përcaktimi i kontejnerëve duke përdorur kombinimet shkronja latine dhe numrat. Shkronjat përfaqësojnë numrat e mëposhtëm: A - 10;
B - 11;
C - 12;
D - 13;
E - 15;
F - 16;
G - 18;
H - 20;
J - 22;
K - 24;
L - 27;
M - 30;
N - 33;
P - 36;
P - 39;
R - 43;
S - 47;
T - 51;
U - 56;
V - 62;
W - 68;
X - 75;
Y - 82;
Z - 91. Numri që rezulton duhet të shumëzohet me numrin 10, i ngritur më parë në fuqinë e barabartë me shifrën e mëposhtme. Rezultati do të shprehet në pikofarad.

Ka kondensatorë kapaciteti në të cilën nuk tregohet fare. Ju ndoshta i keni takuar ata, në, në motorët e llambave fluoreshente. Në këtë rast, matni kapacitetiështë e mundur vetëm me një pajisje të veçantë. Ato janë dixhitale dhe urë. Në çdo rast, nëse kondensatori është ngjitur në këtë apo atë pajisje, duhet të çaktivizohet, kondensatorët e filtrit dhe vetë kondensatori duhet të shkarkohen në të. kapaciteti e cila duhet të matet, dhe vetëm atëherë ta avullojë atë. Pastaj duhet të lidhet me pajisjen. njehsor dixhital fillimisht zgjidhni kufirin më të trashë, më pas ndërroni derisa të tregojë mbingarkesë. Pas kësaj, çelësi zhvendoset një kufi mbrapa dhe lexohen leximet, dhe pozicioni i çelësit përcakton njësitë në të cilat ato janë shprehur. e shkallës në tjetrën derisa zëri nga altoparlanti të zhduket ... Pas arritjes së zhdukjes, rezultati lexohet në shkallën e rregullatorit, dhe njësitë në të cilat ai shprehet përcaktohen gjithashtu nga pozicioni i çelësit. Më pas kondensatori vendoset përsëri në pajisje.

shënim

Asnjëherë mos lidhni kondensatorët e ngarkuar me njehsorin.

Burimet:

• Referenca e sistemeve të etiketimit të tankeve

Gjeni vlerën e elektrike ngarkuar mund të bëhet në dy mënyra. E para është të matet fuqia e ndërveprimit të së panjohurës ngarkuar me të njohur dhe duke përdorur ligjin e Kulombit për të llogaritur vlerën e tij. E dyta është futja e një ngarkese në një fushë elektrike të njohur dhe matja e forcës me të cilën ajo vepron në të. Për matjen ngarkuar që rrjedh nëpër prerjen tërthore të përcjellësit për kohë të caktuar matni amperazhin dhe shumëzojeni atë me kohën.

Do t'ju duhet

• dinamometër sensitiv, kronometër, ampermetër, matës elektrostatik i fushës, kondensator ajri.

udhëzime

Matja ngarkuar me të me ngarkesë të njohur Nëse një trup njihet, sillni ngarkesën e panjohur në të dhe matni ndërmjet tyre në metra. Akuzat do të fillojnë të ndërveprojnë. Përdorni një dinamometër për të matur forcën e ndërveprimit të tyre. Llogaritni vlerën e së panjohurës ngarkuar- për këtë, katrorin e distancës së matur, shumëzojeni me vlerën e forcës dhe pjesëtojeni me ngarkesën e njohur. Pjestojeni rezultatin me 9 10 ^ 9. Rezultati do të jetë vlera ngarkuar në Varëse (q = F r² / (q0 9 10 ^ 9)). Nëse akuzat zmbrapsen, atëherë ato janë me të njëjtin emër, por nëse tërheqin, ato janë të ndryshme.

Matja e vlerës ngarkuar aplikuar në fushën elektrike Matni vlerën e fushës elektrike konstante me një pajisje të posaçme (matës i fushës elektrike). Nëse nuk ka një pajisje të tillë, merrni një kondensator ajri, ngarkojeni, matni tensionin në pllakat e tij dhe mos e ndani distancën midis pllakave - kjo do të jetë vlera e fushës elektrike brenda kondensatorit në volt për metër. Injektoni një ngarkesë të panjohur në fushë. Përdorni një dinamometër të ndjeshëm për të matur forcën që vepron mbi të. Masa në. Ndani forcën me forcën e fushës elektrike. Rezultati do të jetë vlera ngarkuar në varëse (q = F / E).

Matja ngarkuar që rrjedh nëpër përcjellësin kryq Mblidhni qarkun elektrik me përçues dhe lidhni ampermetrin me të në seri. Shkurtojeni atë në një burim rrymë dhe matni rrymën me një ampermetër në amper. Në të njëjtën kohë, përdorni një kronometër për të zbuluar se ku kishte një rrymë elektrike në qark. Duke shumëzuar vlerën e forcës aktuale me kohën e marrë, zbuloni ngarkesën përmes seksionit kryq të secilit gjatë kësaj kohe (q = I t). Gjatë matjes, sigurohuni që përçuesit të mos mbinxehen dhe se qark i shkurtër.

Një kondensator është një pajisje e aftë për të ruajtur ngarkesat elektrike. Sasia e akumuluar energji elektrike në kondensator karakterizohet nga e saj kapaciteti... Ajo matet me farade. Besohet se një kapacitet prej një farad korrespondon me një kondensator të ngarkuar me një ngarkesë elektrike prej një kulombi me një ndryshim potencial prej një volt në pllakat e tij.

udhëzime

Përcaktoni kapacitetin e banesës kondensator sipas formulës С = S e e0 / d, ku S është sipërfaqja e një pllake, d është midis pllakave, e është lejueshmëria relative që mbush hapësirën midis pllakave (në vakum është e barabartë me), e0 është konstanta elektrike e barabartë me 8.854187817 10 (-12) F / m Bazuar në formulën e mësipërme, vlera e kapacitetit do të varet nga sipërfaqja e përçuesve, midis tyre dhe nga materiali i dielektrikut. Mika mund të përdoret si dielektrik.

Llogaritni kapacitetin e një sferike kondensator sipas formulës С = (4П e0 R²) / d, ku П është numri "pi", R është rrezja e sferës, d është madhësia e hendekut midis sferave të saj. kondensator në përpjesëtim të drejtë me sferën koncentrike dhe në proporcion të zhdrejtë me distancën ndërmjet sferave.

Llogaritni kapacitetin e cilindrit kondensator sipas formulës С = (2П e0 L R1) / (R2-R1), ku L është gjatësia kondensator, P është numri "pi", R1 dhe R2 janë rrezet e pllakave cilindrike të tij.

Nëse kondensatorët në qark janë të lidhur paralelisht, llogaritni kapacitetin e tyre total me formulën C = C1 + C2 +… + Cn, ku C1, C2,… Cn janë kapacitetet e kondensatorëve të lidhur paralelisht.

Llogaritni kapacitetin total të kondensatorëve të lidhur në seri sipas formulës 1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 +… + 1 / Cn, ku C1, C2,… Cn janë kapacitetet e kondensatorëve të lidhur në seri.

shënim

Çdo kondensator duhet të ketë një shenjë, e cila mund të jetë alfanumerik ose me ngjyra. Shënimi pasqyron parametrat e tij.

Burimet:

• Rezistenca, kondensatorë dhe induktorë të koduar me ngjyra

Kapaciteti është një vlerë SI e shprehur në farad. Edhe pse, në fakt, përdoren vetëm derivate prej tij - mikrofarad, pikofarad, etj. Sa i përket kapacitetit elektrik të një kondensatori të sheshtë, kjo varet nga hendeku midis pllakave dhe zonës së tyre, nga lloji i dielektrikut që ndodhet në këtë hendek.

udhëzime

Në rast se pllakat e kondensatorit kanë të njëjtën zonë dhe janë të vendosura rreptësisht njëra mbi tjetrën, llogaritni sipërfaqen e njërës prej pllakave - çdo. Nëse njëri prej tyre është i zhvendosur në lidhje me tjetrin, ose ato janë të ndryshme, duhet të llogaritni sipërfaqen e zonës në të cilën pllakat mbivendosen me njëra-tjetrën.

Në kushtet e kësaj detyre, ajo mund të tregohet si një konstante dielektrike absolute të këtij materiali, e cila ndodhet midis pllakave të kondensatorit, dhe relative. Përshkueshmëria absolute shprehet në F / m (farad për metër), ndërsa relative është një sasi pa dimension.

Në rastin e konstantës dielektrike relative të mediumit (dielektrike në këtë rast), përdoret një koeficient që tregon konstantën dielektrike absolute të materialit dhe të njëjtat karakteristika, por në vakum, ose më saktë, sa herë është e para më i madh se i dyti. Shndërroni lejueshmërinë relative në absolute dhe më pas shumëzoni rezultatin me konstantën elektrike. Është 8,854187817 * 10 ^ (- 12) F / m dhe është, në fakt, konstanta dielektrike e vakumit.

Përmbajtja:

Nje nga elemente të rëndësishme qark elektrikështë një kondensator, formulat për të cilat ju lejojnë të llogaritni dhe zgjidhni më shumë opsion i përshtatshëm... Funksioni kryesor këtë pajisjeështë grumbullimi i një sasie të caktuar të energjisë elektrike. Sistemi më i thjeshtë përfshin dy elektroda ose pllaka të ndara nga një dielektrik.

Si matet kapaciteti?

Nje nga karakteristikat kritike kondensatori është kapaciteti i tij. Ky parametër përcaktohet nga sasia e energjisë elektrike të akumuluar nga kjo pajisje. Akumulimi bëhet në formën e elektroneve. Numri i tyre, i cili përshtatet në kondensator, përcakton vlerën e kapacitetit të një pajisjeje të veçantë.

Njësia përdoret për të matur kapacitetin - farad. Kapaciteti i një kondensatori në 1 farad korrespondon me ngarkesë elektrike në 1 kulon, dhe në pllaka diferenca potenciale është e barabartë me 1 volt. Ky formulim klasik nuk është i përshtatshëm për llogaritjet praktike, pasi nuk janë ngarkesa që grumbullohen në kondensator, por elektrone. Kapaciteti i çdo kondensatori është në proporcion të drejtë me sasinë e elektroneve që mund të grumbullohen gjatë kushteve normale të funksionimit. Për të përcaktuar kapacitetin, përdoret ende një farad, dhe parametrat sasiorë përcaktohen nga formula: C = Q / U, ku C do të thotë kapacitet, Q është ngarkesa në varëse dhe U është voltazhi. Kështu, ndërlidhja e ngarkesës dhe tensionit është e dukshme, të cilat ndikojnë në aftësinë e një kondensatori për të grumbulluar dhe mbajtur një sasi të caktuar të energjisë elektrike.

Për llogaritjet, përdoret formula:
ku ε 0 = 8,854187817 x 10 -12 f / m është një konstante. Sasi të tjera: ε - është konstanta dielektrike e dielektrikës që ndodhet midis pllakave, S - nënkupton sipërfaqen e pllakës dhe d është hendeku midis pllakave.

Formula e energjisë së kondensatorit

E lidhur ngushtë me kapacitetin është një sasi tjetër e njohur si. Pas ngarkimit të çdo kondensatori, në të gjenerohet një sasi e caktuar energjie, e cila më pas lëshohet gjatë procesit të shkarkimit. Pllakat e kondensatorit ndërveprojnë me këtë energji potenciale. Ata formojnë ngarkesa të kundërta që tërhiqen nga njëra-tjetra.

Energjia harxhohet gjatë karikimit burim i jashtëm për të ndarë ngarkesat me pozitive dhe vlerë negative, të cilat më pas vendosen në pllakat e kondensatorit. Prandaj, në përputhje me ligjin e ruajtjes së energjisë, ai nuk zhduket pa lënë gjurmë, por mbetet brenda kondensatorit në formën e një fushe elektrike të përqendruar midis pllakave. Ngarkesat e kundërta formojnë ndërveprimin dhe tërheqjen e mëvonshme të pllakave ndërmjet tyre.

Çdo pllakë e kondensatorit, nën veprimin e një ngarkese, krijon një forcë të fushës elektrike të barabartë me E/2. Fusha e përbashkët do të përbëhet nga të dyja fushat që dalin në secilën pllakë me të njëjtat ngarkesa dhe vlera të kundërta.

Kështu, energjia e kondensatorit shprehet me formulën: W = q (E / 2) d. Nga ana tjetër, stresi shprehet duke përdorur konceptet e tensionit dhe distancës dhe përfaqësohet në formën e formulës U = Ed. Kjo vlerë, e zëvendësuar në formulën e parë, shfaq energjinë e kondensatorit në këtë formë: W = qU / 2. Për të marrë rezultatin përfundimtar, është e nevojshme të përdoret përkufizimi i kapacitetit: C = q / U, dhe në fund energjia e një kondensatori të ngarkuar do të duket kështu: W el = CU 2/2.

Formula e ngarkimit të kondensatorit

Për të kryer karikimin, kondensatori duhet të lidhet me lidhjen DC. Për këtë qëllim, mund të përdoret një gjenerator. Çdo gjenerator ka rezistencë e brendshme... Kur qarku është i mbyllur, kondensatori është i ngarkuar. Midis pllakave të tij shfaqet një tension, i cili është i barabartë me forcën elektromotore të gjeneratorit: U c = E.

Pllaka e lidhur me polin pozitiv të gjeneratorit ngarkohet pozitivisht (+ q), dhe pllaka tjetër merr një ngarkesë ekuivalente me vlerë negative (- q). Sasia e ngarkesës q është në raport të drejtëpërdrejtë me kapacitetin e kondensatorit C dhe tensionin në pllakat Uc. Kjo varësi shprehet me formulën: q = C x Uc.

Gjatë karikimit, njëra nga pllakat e kondensatorit fiton dhe tjetra humbet një sasi të caktuar elektronesh. Ato barten përgjatë qarkut të jashtëm nën ndikimin e forcës elektromotore të gjeneratorit. Kjo lëvizje është goditje elektrike, i njohur edhe si karikues rrymë kapacitive(Isar).

Rrjedha e rrymës së karikimit në qark ndodh pothuajse në të mijëtat e sekondës, derisa voltazhi i kondensatorit të bëhet i barabartë me forcën elektromotore të gjeneratorit. Tensioni rritet pa probleme, dhe pastaj gradualisht ngadalësohet. Më tej, vlera e tensionit të kondensatorit do të jetë konstante. Gjatë karikimit qarku rrjedh rryma e karikimit... Që në fillim, ai arrin vlerën e tij maksimale, pasi tensioni i kondensatorit ka vlerë zero... Sipas ligjit të Ohm-it, unë ngarkoj = E / R i, pasi i gjithë EMF i gjeneratorit zbatohet në rezistencën Ri.

Formula e rrymës së rrjedhjes së kondensatorit

Rryma e rrjedhjes së një kondensatori mund të krahasohet fare mirë me efektin e një rezistence të lidhur me të me njëfarë rezistence R. Rryma e rrjedhjes është e lidhur ngushtë me llojin e kondensatorit dhe cilësinë e dielektrikës së përdorur. Për më tepër, faktor i rëndësishëm bëhet struktura e çështjes dhe shkalla e kontaminimit të saj.

Disa kondensatorë kanë një shtresë të rrjedhshme, e cila çon në depërtimin e lagështirës nga ajri dhe një rritje të rrymës së rrjedhjes. Para së gjithash, kjo vlen për pajisjet ku letra me vaj përdoret si dielektrik. Rrymat e konsiderueshme të rrjedhjeve lindin për shkak të një rënie në rezistenca elektrike izolim. Si rezultat, funksioni kryesor i një kondensatori është ndërprerë - aftësia për të marrë dhe mbajtur një ngarkesë të rrymës elektrike.

Formula bazë për llogaritjen është si më poshtë: I ut = U / R d, ku I ut është rryma e rrjedhjes, U është voltazhi i aplikuar në kondensator dhe R d është rezistenca e izolimit.