интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия. Конденсатор как устроен


Принцип работы конденсатора и его технические характеристики

С тех пор, как фон Клейст – не военачальник, священник – решил ухватить рукой банку (бутылку), заполненную водой, с опущенным туда электродом, прошло немало времени. Конструкций конденсаторов сегодня великое множество. Бессильны обещать рассмотреть 100%, дадим понятие о принципах работы конденсатора, технических характеристиках. Надеемся, обзор выйдет удачным.

Осторожно, работает конденсатор: история лейденской банки

Проще начать статическим зарядом. Отмечено учеными, проводник способен накапливать поверхностью электричество. Плотность распределения одинакова по площади. Ключевое отличие металлов от диэлектриков, накапливающих заряд. Обживая кусок железа, носители тока стремятся занять крайнее положение, отталкиваясь взаимно. В результате скапливаются равномерно по поверхности.

На принципе созданы генераторы, способные копить заряд потенциалом единицы миллионов вольт. При прикосновении к токонесущей части человек попросту испепелится. Аналогично действуют конденсаторы. Сформированы проводниками, площадь которых сильно увеличена. Достигается различными методами. В электролитических конденсаторах алюминиевая фольга скатывается рулоном. Небольшой цилиндр содержит метры металлической ленты.

Разновидности конденсаторов

Разновидности конденсаторов

Поясним работу. Когда на металлической (проводящей поверхности) появляется заряд, начинается поверхностное распределение. В 1745 году священник-юрист Эвальд Юрген фон Клейст обнаружил: удерживая в руках банку с водой, запасает внутри электричество. Ладонь служит проводящей обкладкой, объем жидкости (по внешней поверхности) — другой. Стекло выступает диэлектрическим барьером. При опускании в воду электрода носители стремятся занять крайнее положение, бороздя поверхность. Через стекло поле действует на ладонь, ответно начинаются схожие процессы (заряд притягивает носители противоположного знака).

Позже емкость догадались обернуть фольгой, получилась лейденская банка – первый дееспособный конденсатор на Земле, изобретенный человеком. Произошло, когда Питер ван Мушенбрук впечатлился силой полученного в процессе опыта ударом электричества. Стало понятно: опыты небезопасны, руку следует заменить. Ученые писал: второй раз избегает испытывать судьбу ради королевства Франции. Датчанин Даниэль Гралат стал первым догадавшимся соединить лейденские банки параллельно, обеспечивая более высокую емкость системе. Напоминает современный свинцовый аккумулятор задумкой.

Смешно, подобные устройства использовались вплоть до 1900 года, входящая в обиход радиосвязь вынудила искать новые пути решения проблемы, использовались сравнительно высокие частоты электрических сигналов. В результате появились первые бумажные конденсаторы, маслянистое полотно отделяло друг от друга две обкладки свернутой цилиндром фольги. Постепенно с развитием производства в качестве изоляторов стали применяться иные материалы:

  1. Керамика;
  2. Слюда;
  3. Бумага.

Истинный прорыв в конструировании конденсаторов произошел, когда люди догадались диэлектрик заменить слоем оксида окисленной поверхности металла. Сказанное касается электролитических конденсаторов. Один цилиндр фольги покрыт оксидом. Чаще сегодня используется травление (намеренное окисление материала действием агрессивных сред), если требования технических характеристик велики, применяется анодирование. Позволяя получить гладкую поверхность, плотно прилегающую к электроду противоположного знака.

Обкладками выступают оксидированная фольга и бумага, пропитанная электролитом. Разделены тончайшим слоем оксида, позволяя получить потрясающие емкости, единицы-десятки микрофарад сравнительно малого объема. Технические характеристики конденсаторов просто потрясающие. Второй рулон алюминиевой фольги послужит простым проводником электричества, считается одним контактом. Оксид характеризуется удивительным свойством – проводит ток в одном направлении. При подключении электролитического конденсатора неправильной стороной происходит взрыв (разрушение диэлектрика, закипание электролита, образование пара, разрыв корпуса).

Отказываясь служить диэлектриком, разделяющий слой становится проводником. Из-за резкого повышения температуры области начинается лавинообразная реакция меж металлом и электролитом, конденсатор взбухает. Видели многие радиолюбители, избегаем рассказывать, процессе мало веселого предоставит внимательному зрителю.

Зачем конденсатору диэлектрик

Было замечено: если поместить меж пластинами конденсатора изолирующий материал, емкость возрастает. Долго ломали головы ученые мужи, было раскрыто понятие диэлектрической проницаемости. Оказывается, согласно теореме Гаусса можно связать с емкостью конденсатора напряженность поля обкладок. Получается, изолятор обеспечивает накопление зарядов металлами, собирая поверхностью носители противоположного знака. Полагаем, читатели догадались: те создают поле, направленное навстречу исходному, вызывая ослабление, повышающее вместимость конструкции.

Диэлектрик в конденсаторе

Диэлектрик конденсатора

Таблицы показывают: бумага, керамика выглядят не лучшими материалами. Значения серной кислоты достигают 150 единиц, почти на два порядка выше. Причем в чистом виде вещество признано изолятором. Вероятно, настанет день, когда принцип действия конденсатора будет реализован не раствором, а серной кислотой. Известные свинцовые аккумуляторы по-другому запасают энергию (реакция). Рассмотренные варианты не единственные, распространены шире.

Глобально конденсаторы поделим двумя семействами:

  1. Электролитические (полярные).
  2. Неполярные.

Рассказывали обустройство первых. Разница ограничивается материалом обкладок. Оксид титана снабжен диэлектрической проницаемостью близкой сотне. Понятно, материал предпочтительней для создания высококлассных изделий. Стоимость кусается. Титанат бария демонстрирует диэлектрическую проницаемость повыше. Практически любой конденсатор сформирован обкладками. Диэлектрик добавляет емкости изделию. Чаще лучшие модели конденсаторов содержат ценные металлы: палладий, платину.

Маркировка, технические характеристики конденсаторов

Маркировка конденсаторов содержит параметр максимально допустимого рабочего напряжения. Обозначение приводится согласно ГОСТ 25486, затем уточнения достигают отраслевых стандартов. Например, номинал проставляется согласно ГОСТ 28364. Отдельного стандарта по электролитическим конденсаторам найти практически невозможно. Однако авторы сделали, читателям предлагаем проштудировать ГОСТ 27550. На корпусе любые виды конденсаторов содержат маркировку:

Маркировка на поверхности

Маркировка корпуса

  • Логотип изготовителя.
  • Тип конденсатора.

Сложно сказать определенно, большинство электролитических конденсаторов снабжены маркировкой-литерой К, несколькими цифрами, часто разделенными дефисом. Следуя логике, найдем в интернете соответствующий стандарт либо другие материалы.

  • По правилам ГОСТ 28364, номинал состоит из 3-5 символов, присутствует буква.

П означает приставку пико, н – нано, мк – микро. Если номинал дополнен дробной частью, занимает последнее место, вослед литере. Емкостной ряд (неполный) значений приводится ГОСТ 28364 на примерах. Выполняются нормы этого стандарта практически? Не для электролитических конденсаторов. Вызвано, по-видимому, большими номиналами. Запросто на К50-6 встретите надпись наподобие 2000 мкФ. Согласно ГОСТ 28364, должно выглядеть наподобие 2м0. Для электролитических конденсаторов применяется ГОСТ 11076. Наряду с кодированными обозначениями (ГОСТ 28364) допускается традиционная запись (2000 мкФ). Видите, назначение конденсаторов часто определяет способ маркировки. Электролитические часто выступают составной частью фильтров цепи питания. Здесь нужен больший номинал, функциональность сильно отличается принципа действия конденсаторов разделительных ветвей цепей переменного тока.

  • Если по былым нормам рабочее напряжение маркировкой конденсатора ставилось на первое место, в современных моделях наоборот. Обозначение выражено вольтами.
Обозначения в Вольтах

Обозначения электролитического конденсатора

Подразумевается рабочее напряжение, не пробивное. Конденсаторные установки легко сгорают, сожженные повышенными значениями. Тоньше слой диэлектрика, проще происходит пробой. Существует противоречие между дистанцией, разделяющей обкладки (меньше — выше номинал) и желанием повысить рабочее напряжение.

  • Допустимое отклонение емкости чаще замалчиваются.

Процесс старения выводит номинал за рабочие пределы. Можно сказать, что то, для чего нужен конденсатор, не изготовишь при помощи просроченных изделий. Однако радиолюбители делают по-своему. Прозванивают конденсатор, определяют новый номинал, заручившись помощью тестера, пользуются.

  • Литера В стоит для конденсаторов всеклиматического исполнения.
  • Перед зарядкой конденсатора попробуйте понять, полярный ли (электролитический).

Изделие способно взорваться. Разумеется, полярный конденсатор нельзя включать в цепь переменного тока. Единого типа маркировки не предусмотрено, оговаривается бумаги: требования могут быть указаны отраслевыми техническими условиями. Например, знаки плюса/минуса. На импортных изделиях отрицательный полюс помечается светлой полосой темного корпуса.

  • Обозначение довершается датой выпуска (месяц, год), ценой.

Понятно, последнее при современных экономических условиях неактуально.

Обратите внимание, конденсатор способен долго хранить заряд. Чревато опасностью получить удар током. Любой ремонтник, работающий с радиоаппаратурой, знает: началу ремонта импульсного блока питания предшествует процесс разрядки конденсатора. Чаще делается при помощи запрещенной стандартами лампочки, вкрученной в патрон. Два оголенных провода замыкают на токонесущие части цепи, импульс на короткое время зажигает спираль. Кстати, конструкцию часто вставляют взамен предохранителей, чтобы понять, по-прежнему ли ток велик в цепи (означает наличие неисправности, вызывает необходимость дальнейшей диагностики).

Выявление неисправности конденсатора требует сноровки, при наличии специфических знаний осуществимо. Нужно иметь на руках простейший мультиметр. Уже рассказывали, как проверить конденсатор при помощи тестера, направляем читателей на соответствующий обзор, сами с позволения почтенной публики спешим откланяться.

vashtehnik.ru

Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия - Статьи

Во всех радиотехнических и электронных устройствах кроме транзисторов и микросхем применяются конденсаторы. В одних схемах их больше, в других меньше, но совсем без конденсаторов не бывает практически ни одной электронной схемы.

При этом конденсаторы могут выполнять в устройствах самые разные задачи. Прежде всего, это емкости в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов. С помощью конденсаторов передается сигнал между усилительными каскадами, строятся фильтры низких и высоких частот, задаются временные интервалы в выдержках времени и подбирается частота колебаний в различных генераторах.

Свою родословную конденсаторы ведут от лейденской банки, которую в середине XVIII века в своих опытах использовал голландский ученый Питер ван Мушенбрук. Жил он в городе Лейдене, так что нетрудно догадаться, почему так называлась эта банка.

Собственно это и была обыкновенная стеклянная банка, выложенная внутри и снаружи оловянной фольгой – станиолем. Использовалась она в тех же целях, как и современная алюминиевая, но тогда алюминий открыт еще не был.

Единственным источником электричества в те времена была электрофорная машина, способная развивать напряжение до нескольких сотен киловольт. Вот от нее и заряжали лейденскую банку. В учебниках физики описан случай, когда Мушенбрук разрядил свою банку через цепь из десяти гвардейцев взявшихся за руки.

В то время никто не знал, что последствия могут быть трагическими. Удар получился достаточно чувствительным, но не смертельным. До этого не дошло, ведь емкость лейденской банки была незначительной, импульс получился очень кратковременным, поэтому мощность разряда была невелика.

Как устроен конденсатор

Устройство конденсатора практически ничем не отличается от лейденской банки: все те же две обкладки, разделенные диэлектриком. Именно так на современных электрических схемах изображаются конденсаторы. На рисунке 1 показано схематичное устройство плоского конденсатора и формула для его расчета. 

Рисунок 1. Устройство плоского конденсатора

Здесь S – площадь пластин в квадратных метрах, d – расстояние между пластинами в метрах, C - емкость в фарадах, ε – диэлектрическая проницаемость среды. Все величины, входящие в формулу, указаны в системе СИ. Эта формула справедлива для простейшего плоского конденсатора: можно просто расположить рядом две металлические пластины, от которых сделаны выводы. Диэлектриком может служить воздух.

Из этой формулы можно понять, что емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними. Для конденсаторов с другой геометрией формула может быть иной, например, для емкости одиночного проводника или электрического кабеля. Но зависимость емкости от площади пластин и расстояния между ними та же, что и у плоского конденсатора: чем больше площадь и чем меньше расстояние, тем больше емкость.

На самом деле пластины не всегда делаются плоскими. У многих конденсаторов, например металлобумажных, обкладки представляют собой алюминиевую фольгу свернутую вместе с бумажным диэлектриком в плотный клубок, по форме металлического корпуса.

Для увеличения электрической прочности тонкая конденсаторная бумага пропитывается изолирующими составами, чаще всего трансформаторным маслом. Такая конструкция позволяет делать конденсаторы с емкостью до нескольких сотен микрофарад. Примерно так же устроены конденсаторы и с другими диэлектриками.

Формула не содержит никаких ограничений на площадь пластин S и расстояние между пластинами d. Если предположить, что пластины можно развести очень далеко, и при этом площадь пластин сделать совсем незначительной, то какая-то емкость, пусть небольшая, все равно останется. Подобное рассуждение говорит о том, что даже просто два проводника, расположенные по соседству, обладают электрической емкостью.

Этим обстоятельством широко пользуются в высокочастотной технике: в некоторых случаях конденсаторы делаются просто в виде дорожек печатного монтажа, а то и просто двух скрученных вместе проводков в полиэтиленовой изоляции. Обычный провод–лапша или кабель также обладают емкостью, причем с увеличением длины она увеличивается.

Кроме емкости C, любой кабель обладает еще и сопротивлением R. Оба этих физических свойства распределены по длине кабеля, и при передаче импульсных сигналов работают как интегрирующая RC – цепочка, показанная на рисунке 2.

Рисунок. 2

На рисунке все просто: вот схема, вот входной сигнал, а вот он же на выходе. Импульс искажается до неузнаваемости, но это сделано специально, для чего и собрана схема. Пока же речь идет о влиянии емкости кабеля на импульсный сигнал. Вместо импульса на другом конце кабеля появится вот такой «колокол», а если импульс короткий, то он может и вовсе не дойти до другого конца кабеля, вовсе пропасть.

Исторический факт

Здесь вполне уместно вспомнить историю о том, как прокладывали трансатлантический кабель. Первая попытка в 1857 году потерпела неудачу: телеграфные точки – тире (прямоугольные импульсы) искажались так, что на другом конце линии длиной 4000 км разобрать ничего не удалось.

Вторая попытка была предпринята в 1865 году. К этому времени английский физик У. Томпсон разработал теорию передачи данных по длинным линиям. В свете этой теории прокладка кабеля оказалась более удачной, сигналы принять удалось.

За этот научный подвиг королева Виктория пожаловала ученого рыцарством и титулом лорда Кельвина. Именно так назывался небольшой город на побережье Ирландии, где начиналась прокладка кабеля. Но это просто к слову, а теперь вернемся к последней букве в формуле, а именно, к диэлектрической проницаемости среды ε.

Немножко о диэлектриках

Эта ε стоит в знаменателе формулы, следовательно, ее увеличение повлечет за собой возрастание емкости. Для большинства используемых диэлектриков, таких как воздух, лавсан, полиэтилен, фторопласт эта константа практически такая же, как у вакуума. Но вместе с тем существует много веществ, диэлектрическая проницаемость которых намного выше. Если воздушный конденсатор залить ацетоном или спиртом, то его емкость возрастет раз в 15…20.

Но подобные вещества обладают кроме высокой ε еще и достаточно высокой проводимостью, поэтому такой конденсатор заряд держать будет плохо, он быстро разрядится сам через себя. Это вредное явление называется током утечки. Поэтому для диэлектриков разрабатываются специальные материалы, которые позволяют при высокой удельной емкости конденсаторов обеспечивать приемлемые токи утечки. Именно этим и объясняется такое разнообразие видов и типов конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретных условий.

Электролитический конденсатор

Наибольшей удельной емкостью (соотношение емкость / объем) обладают электролитические конденсаторы. Емкость «электролитов» достигает до 100 000 мкФ, рабочее напряжение до 600В. Такие конденсаторы работают хорошо только на низких частотах, чаще всего в фильтрах источников питания. Электролитические конденсаторы включаются с соблюдением полярности.

Электродами в таких конденсаторах является тонкая пленка из оксида металлов, поэтому часто эти конденсаторы называют оксидными. Тонкий слой воздуха между такими электродами не очень надежный изолятор, поэтому между оксидными обкладками вводится слой электролита. Чаще всего это концентрированные растворы кислот или щелочей.

На рисунке 3 показан один из таких конденсаторов.

Рисунок 3. Электролитический конденсатор

Чтобы оценить размеры конденсатора рядом с ним сфотографировался простой спичечный коробок. Кроме достаточно большой емкости на рисунке можно разглядеть еще и допуск в процентах: ни много ни мало 70% от номинальной.

В те времена, когда компьютеры были большими и назывались ЭВМ, такие конденсаторы стояли в дисководах (по-современному HDD). Информационная емкость таких накопителей теперь может вызвать лишь улыбку: на двух дисках диаметром 350 мм хранилось 5 мегабайт информации, а само устройство весило 54 кг.

Основным назначением показанных на рисунке суперконденсаторов был вывод магнитных головок из рабочей зоны диска при внезапном отключении электроэнергии. Такие конденсаторы могли хранить заряд несколько лет, что было проверено на практике.

Чуть ниже с электролитическими конденсаторами будет предложено проделать несколько простых опытов, чтобы понять, что может делать конденсатор.

Для работы в цепях переменного тока выпускаются неполярные электролитические конденсаторы, вот только достать их почему-то очень непросто. Чтобы как-то эту проблему обойти, обычные полярные «электролиты» включают встречно-последовательно: плюс-минус-минус-плюс.

Если полярный электролитический конденсатор включить в цепь переменного тока, то сначала он будет греться, а потом раздастся взрыв. Отечественные старые конденсаторы разлетались во все стороны, импортные же имеют специальное приспособление, позволяющее избежать громких выстрелов. Это, как правило, либо крестовая насечка на донышке конденсатора, либо отверстие с резиновой пробкой, расположенное там же.

Очень не любят электролитические конденсаторы повышенного напряжения, даже если полярность соблюдена. Поэтому никогда не надо ставить «электролиты» в цепь, где предвидится напряжение близкое к максимальному для данного конденсатора.

Иногда в некоторых, даже солидных форумах, начинающие задают вопрос: «На схеме означен конденсатор 470µF * 16V, а у меня есть 470µF * 50V, можно ли его поставить?». Да, конечно можно, вот обратная замена недопустима.

Конденсатор может накапливать энергию

Разобраться с этим утверждением поможет простая схема, показанная на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема с конденсатором

Главным действующим лицом этой схемы является электролитический конденсатор C достаточно большой емкости, чтобы процессы заряда – разряда протекали медленно, и даже очень наглядно. Это дает возможность наблюдать работу схемы визуально с помощью обычной лампочки от карманного фонаря. Фонари эти давно уступили место современным светодиодным, но лампочки для них продаются до сих пор. Поэтому, собрать схему и провести простые опыты очень даже просто.

Может быть, кто-то скажет: «А зачем? Ведь и так все очевидно, да если еще и описание почитать…». Возразить тут, вроде, нечего, но любая, даже самая простая вещь остается в голове надолго, если ее понимание пришло через руки.

Итак, схема собрана. Как она работает?

В положении переключателя SA, показанном на схеме, конденсатор C заряжается от источника питания GB через резистор R по цепи: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Зарядный ток на схеме показан стрелкой с индексом iз. Процесс заряда конденсатора показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Процесс заряда конденсатора

На рисунке видно, что напряжение на конденсаторе возрастает по кривой линии, в математике называемой экспонентой. Ток заряда прямо-таки зеркально отражает напряжение заряда. По мере того, как напряжение на конденсаторе растет, ток заряда становится все меньше. И только в начальный момент соответствует формуле, показанной на рисунке.

Через некоторое время конденсатор зарядится от 0В до напряжения источника питания, в нашей схеме до 4,5В. Весь вопрос в том, как это время определить, сколько ждать, когда же конденсатор зарядится?

Постоянная времени «тау» τ = R*C

В этой формуле просто перемножаются сопротивление и емкость последовательно соединенных резистора и конденсатора. Если, не пренебрегая системой СИ, подставить сопротивление в Омах, емкость в Фарадах, то результат получится в секундах. Именно это время необходимо для того, чтобы конденсатор зарядился до 36,8% напряжения источника питания. Соответственно для заряда практически до 100% потребуется время 5* τ.

Часто, пренебрегая системой СИ, подставляют в формулу сопротивление в Омах, а емкость в микрофарадах, тогда время получится в микросекундах. В нашем случае результат удобнее получить в секундах, для чего придется микросекунды просто умножить на миллион, а проще говоря, переместить запятую на шесть знаков влево.

Для схемы, показанной на рисунке 4, при емкости конденсатора 2000мкФ и сопротивлении резистора 500Ω постоянная времени получится τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 микросекунд или ровно одна секунда. Таким образом, придется подождать приблизительно 5 секунд, пока конденсатор зарядится полностью.

Если по истечении указанного времени переключатель SA перевести в правое положение, то конденсатор C разрядится через лампочку EL. В этот момент получится короткая вспышка, конденсатор разрядится и лампочка погаснет. Направление разряда конденсатора показано стрелкой с индексом iр. Время разряда также определяется постоянной времени τ. График разряда показан на рисунке 6.

Рисунок 6. График разряда конденсатора

Конденсатор не пропускает постоянный ток

Убедиться в этом утверждении поможет еще более простая схема, показанная на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема с конденсатором в цепи постоянного тока

Если замкнуть переключатель SA, то последует кратковременная вспышка лампочки, что свидетельствует о том, что конденсатор C зарядился через лампочку. Здесь же показан и график заряда: в момент замыкания переключателя ток максимальный, по мере заряда конденсатора уменьшается, а через некоторое время прекращается совсем.

Если конденсатор хорошего качества, т.е. с малым током утечки (саморазряда) повторное замыкание выключателя к вспышке не приведет. Для получения еще одной вспышки конденсатор придется разрядить.

Конденсатор в фильтрах питания

Конденсатор ставится, как правило, после выпрямителя. Чаще всего выпрямители делаются двухполупериодными. Наиболее распространенные схемы выпрямителей показаны на рисунке 8.

Рисунок 8. Схемы выпрямителей 

Однополупериодные выпрямители также применяются достаточно часто, как правило, в тех случаях, когда мощность нагрузки незначительна. Самым ценным качеством таких выпрямителей является простота: всего один диод и обмотка трансформатора.

Для двухполупериодного выпрямителя емкость конденсатора фильтра можно рассчитать по формуле

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, где C емкость конденсатора мкФ, Po мощность нагрузки Вт, U напряжение на выходе выпрямителя В, f частота переменного напряжения Гц, dU амплитуда пульсаций В.

Большое число в числителе 1000000 переводит емкость конденсатора из системных Фарад в микрофарады. Двойка в знаменателе представляет собой число полупериодов выпрямителя: для однополупериодного на ее месте появится единица

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

а для трехфазного выпрямителя формула примет вид C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Суперконденсатор – ионистор

В последнее время появился новый класс электролитических конденсаторов, так называемый ионистор. По своим свойствам он похож на аккумулятор, правда, с несколькими ограничениями.

Заряд ионистора до номинального напряжения происходит в течение короткого времени, буквально за несколько минут, поэтому его целесообразно использовать в качестве резервного источника питания. По сути ионистор прибор неполярный, единственное, чем определяется его полярность это зарядкой на заводе – изготовителе. Чтобы в дальнейшем эту полярность не перепутать она указывается знаком +.

Большую роль играют условия эксплуатации ионисторов. При температуре 70˚C при напряжении 0,8 от номинального гарантированная долговечность не более 500 часов. Если же прибор будет работать при напряжении 0,6 от номинального, а температура не превысит 40 градусов, то исправная работа возможна в течение 40 000 часов и более.

Наиболее распространенное применение ионистора это источники резервного питания. В основном это микросхемы памяти или электронные часы. В этом случае основным параметром ионистора является малый ток утечки, его саморазряд.

Достаточно перспективным является использование ионисторов совместно с солнечными батареями. Здесь также сказывается некритичность к условию заряда и практически неограниченное число циклов заряд-разряд. Еще одно ценное свойство в том, что ионистор не нуждается в обслуживании.

www.alprof.info

Империя — Поисковый онлайн видео сервис

Tired of missing premieres at the cinema because of the frenzied rhythm of life? Tired of the fact that on television, the films are being broadcasted at an inconvenient time for you? In your family, often your relatives divide the remote from the TV? The child asks to see cartoons for children, when you are busy, and on the channels there are no good cartoons? And, in the end, Do you just want to relax after a hard day on the sofa in your home clothes for watching an interesting movie or series?

To do this, it is best to always have a favorite site in your bookmarks, which will become your best friend and helper. And how to choose such a site, when there are so many? - you ask. The best choice for you will be imperiya.by

Why our resource? Because it combines many positive features that make it universal, convenient and simple. Here is a list of the main advantages of the resource.

  1. Free access. Many sites ask customers to buy a subscription, than our portal does not deal with, because it believes that people should have free access to the Internet in everything. We do not charge viewers for our viewers!

  2. You do not need any registration and SMS for questionable phone numbers. We do not collect confidential information about our users. Everyone has the right to anonymity on the Internet, which we support.

  3. Excellent video quality. We upload content exclusively in HD format, which certainly can please your favorite users. It is much more pleasant to watch a good movie with a quality picture than with a picture of poor quality.

  4. A huge choice. Here you will find a video for every taste. Even the most inveterate moviegoer will always find what to see from us. For children there are cartoons in good quality, cognitive programs about animals and nature . Men will find interesting channels for themselves about news, sports, cars, as well as about science and technology. And for our beloved women, we picked up a channel about fashion and style, about celebrities, and of course music videos. Having arranged an evening with your family, or with friends, you can pick up a merry family comedy. A loving couple to luxuriate in watching a love melodrama. After a day of work, a thrilling series or a detective helps to relax. Movies in HD format of the new time and past years are presented to absolutely any taste and can satisfy the needs of any viewer.

  5. Ability to download video. Absolutely any material on the site can be downloaded to your computer or USB flash drive. If suddenly you are going to a dacha with a laptop where there is no internet, or you want to watch a movie on a big screen of the TV, you can always download in advance, and then look at the right time. In this case, you do not have to wait for your turn to download the video, as it happens on torrents or other similar sites.

  6. Security. We monitor the cleanliness of the content, every file is checked before uploading. Therefore, there are no viruses and spyware on our site, and we carefully monitor this.

  7. New. We regularly update and add new animations, serials, TV shows, music videos, news, reviews, animated series, etc. to the portal. and all this you can see for free, without registration and SMS. We are trying for you, for our favorite visitors.

  8. Online browsing. On our site, it is not necessary to first download a movie to view it, simply turn it on and enjoy it. Thanks to the professional setup, there will be no braking, and nothing can stop you from watching an interesting movie.

  9. Bookmark. On the site you can click a button with an asterisk to poison the video in the bookmarks and return to it later. Everyone, for certain, happened that he saw on the site an interesting video that you want to see, but right now there is no possibility. This button will help you with this and, having freed yourself, you can easily see what you like.

  10. User-friendly interface. Finding the right video will not take you long, as the site is best adapted to users, and everything is intuitively understandable. Even a child will be able to understand and include for himself a cartoon or some program about animals, nature.

Cinema as art appeared relatively recently, but already managed to closely intertwine with our lives. A lot of people because of the haste of our time for years did not go to the theater, to the gallery or museums. However, it is difficult to imagine a person who did not watch the series or the film for at least a month. Cinema is a synthesis of theater, music, fine arts and literature. Thus, it gives even the most busy person, who does not have time to go to theaters and galleries, to be closer to art and to improve spiritually.

The cinema also occupied the sphere of public entertainment. Watch comedies, fighters, westerns, etc. perfectly fits into any some evening with my family. Horrors perfectly tickle the nerves of even the most fearless person. Cartoons adore children, and some can be viewed by the whole family. Cognitive videos help to expand knowledge, look at the world wider and satisfy your own natural curiosity.

A man in the twenty-first century can no longer imagine his life without the technology of the future, it seems that in the future, machines, robots and technics can replace a person, or rather perform many automatic works, so everyone wants to see what technologies will be in the future. On imperiya.by you do not need to postpone the scan, just add the video to the bookmarks and at any time you can return to it and have a great time watching the quality video.

Do not deny yourself the pleasure, start watching right now! Meet the updates, with new items, choose what you would like to see later. Pleasure yourself and your family with interesting films in good quality!

imperiya.by

Как работает конденсатор?

Прежде, чем ответить на вопрос как работает конденсатор, скажем, что это устройство, которое обладает постоянной или переменной емкостью C, имеет небольшую проводимость, предназначенное для сосредоточения, накопления и передачи электрического заряда. В простом случае конденсатор состоит из двух проводящих обкладок, которые и собирают заряды равные по величине и противоположные по знаку. Обкладки разделяет диэлектрик относительно небольшой толщины.            Конденсатор немного похож на батарейку, однако сильно разнится с ней по скорости и принципу заряда (разряда) и емкости.            При подключении полностью разряженного конденсатора  к источнику тока, места на электродах в этот момент много, ток максимален. При этом на одной обкладке конденсатора локализуются электроны, на другой положительные ионы. Диэлектрик, разделяющий обкладки является препятствием для перехода электронов на пластину с ионами и наоборот. С течением времени заряд на обкладках конденсатора накапливается, ток уменьшается до нуля в момент полной зарядки. Разность потенциалов между обкладками конденсатора увеличивается в ходе зарядки от нуля до напряжения на источнике питания. Время, требуемое для зарядки конденсатора пропорционально его емкости (C).  После отключения заряженного конденсатора от источника питания и подключения его к сопротивлению, конденсатор становится источником тока. При соединении конденсатора с сопротивлением возникает цепь между пластинами. Электроны начинают перемещаться через сопротивление к обкладке с положительным зарядом.  Когда сопротивление только подключили первоначальный ток I_0 (в соответствии с законом Ома) равен:

    \[I_0=\frac{U}{R}(1),\]

где U — напряжение источника питания, R— сопротивление, присоединенное к конденсатору. С течением времени конденсатор теряет заряд (разряжается через нагрузку R). При этом уменьшается напряжение и сила тока. После того как разность потенциалов между обкладками конденсатора станет равна нулю, процесс разрядки завершится. Время разрядки конденсатора связано с размером R. С увеличением R уменьшается сила тока разрядки. Как используют конденсаторы см. в разделе «Для чего нужен конденсатор?».

ru.solverbook.com

Как устроен конденсатор? | New-Best.com Самый простой поиск ответов на наилучшие вопросы

Конденсатор - двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для скопления энергии электронного поля. Конденсатор является пассивным электрическим компонентом. Обычно состоит из 2-ух электродов в форме пластинок (именуемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сопоставлению с размерами обкладок.

История

В 1745 году в Лейдене германский физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук сделали 1-ый конденсатор - «лейденскую банку».

Характеристики конденсатораКонденсатор в цепи неизменного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд либо перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, потому что его обкладки разбиты диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока средством повторяющейся перезарядки конденсатора.

В определениях способа всеохватывающих амплитуд конденсатор обладает всеохватывающим импедансом

,

где - надуманная единица, - частота протекающего синусоидального тока, - ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для неизменного тока частота равна нулю, как следует, реактивное сопротивление конденсатора нескончаемо (в безупречном случае).

При изменении частоты меняются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень воздействия паразитных характеристик - своей индуктивности и сопротивления утрат. На больших частотах хоть какой конденсатор есть возможность подвергать рассмотрению как поочередный колебательный контур, образуемый ёмкостью , своей индуктивностью и сопротивлением утрат .

Резонансная частота конденсатора равна

При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Как следует, конденсатор целенаправлено применять только на частотах

где - напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.

Обозначение конденсаторов на схемахВ Рф условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74 или интернациональному эталону IEEE 315-1975:

Обозначениепо ГОСТ 2.728-74ОписаниеКонденсатор неизменной ёмкостиПоляризованный конденсаторПодстроечный конденсатор переменной ёмкости

На электронных принципных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, однако часто и в нанофарадах. При ёмкости менее 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при всем этом допустимо не указывать единицу измерения, т.е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикоФарад). Для электролитических конденсаторов, также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их наибольшее рабочее напряжение в вольтах (В) либо киловольтах (кВ). К примеру так: «10 мк x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон конфигурации ёмкости, к примеру так: «10 - 180». В текущее время делаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, т.е. на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтоб значения с подходящим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Свойства конденсаторов

Главные характеристики

ЁмкостьОсновной чертой конденсатора является его ёмкость. В обозначении конденсатора бытует значение номинальной ёмкости, в то время как настоящая ёмкость может существенно изменяться зависимо от многих причин. Настоящая ёмкость конденсатора определяет его электронные характеристики. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению меж обкладками (q = CU). Обычные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Но есть конденсаторы с ёмкостью до 10-ов фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из 2-ух параллельных железных пластинок площадью любая, расположенных на расстоянии друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где - относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей место меж пластинами (эта формула справедлива, только когда много меньше линейных размеров пластинок).

Для получения огромных ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При всем этом напряжение меж обкладками всех конденсаторов идиентично. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

либо

В том случае у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние меж обкладками и характеристики диэлектрика схожи, то эти конденсаторы есть возможность представить как один большой конденсатор, разделённый на куски наименьшей площади.

При поочередном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов схожи. Общая ёмкость батареи поочередно соединённых конденсаторов равна

либо

Эта ёмкость всегда меньше малой ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Но при поочередном соединении миниатюризируется возможность пробоя конденсаторов, потому что на каждый конденсатор приходится только часть различия потенциалов источника напряжения.

В том случае площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых поочередно, схожа, то эти конденсаторы есть возможность представить в виде 1-го огромного конденсатора, меж обкладками которого находится стопка из пластинок диэлектрика всех частей его конденсаторов.

Удельная ёмкостьКонденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью - отношением ёмкости к объёму (либо массе) диэлектрика. Наибольшее значение удельной ёмкости достигается при малой толщине диэлектрика, но при всем этом миниатюризируется его напряжение пробоя.

Номинальное напряжениеДругой, более принципиальной чертой конденсаторов является номинальное напряжение - значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в данных критериях в направление срока службы с сохранением характеристик в допустимых границах.

Номинальное напряжение находится в зависимости от конструкции конденсатора и параметров используемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не обязано превосходить номинального. Для многих типов конденсаторов с повышением температуры допустимое напряжение понижается.

ПолярностьМногие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) работают только при корректной полярности напряжения из-за хим особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При оборотной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за хим разрушения диэлектрика с следующим повышением тока, вскипанием электролита снутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Взрывы электролитических конденсаторов - достаточно распространённое явление. Основной предпосылкой взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый почти всегда утечкой либо увеличением эквивалентного поочередного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан либо делают насечку на корпусе (нередко есть возможность увидеть её в форме буквы X, K либо Т на торце). При повышении внутреннего давления раскрывается клапан либо корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа, и давление спадает в отсутствие взрыва и осколков.

Паразитные параметрыРеальные конденсаторы, кроме ёмкости, владеют также своими сопротивлением и индуктивностью. С высочайшей степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора есть возможность представить последующим образом:

  • - собственная ёмкость конденсатора;
  • - сопротивление изоляции конденсатора;
  • - эквивалентное последовательное сопротивление;
  • - эквивалентная поочередная индуктивность.
  • Электронное сопротивление изоляции конденсатора - rСопротивление изоляции - это сопротивление конденсатора неизменному току, определяемое соотношением r = U / Iут , где U - напряжение, приложенное к конденсатору, Iут - ток утечки.

    Эквивалентное последовательное сопротивление - RЭквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR) обосновано приемущественно электронным сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) меж ними, также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС растет с повышением частоты тока, протекающего через конденсатор.

    Почти всегда этим параметром есть возможность пренебречь, однако время от времени (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) довольно маленькое его значение может быть актуально принципиальным для надёжности устройства (см., напр., Capacitor plague(англ.)).

    Эквивалентная поочередная индуктивность - LЭквивалентная поочередная индуктивность обоснована, в главном, своей индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. На низких частотах (до единиц килогерц) обычно не учитывается в силу собственной незначительности.

    Тангенс угла потерьТангенс угла утрат - отношение надуманной и вещественной части всеохватывающей диэлектрической проницаемости.

    Энергопотери в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока смещены на угол , где - угол диэлектрических утрат. При отсутствии утрат . Тангенс угла утрат определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, оборотная , именуется добротностью конденсатора. Определения добротности и тангенса угла утрат используются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

    Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)ТКЕ - относительное изменению емкости при изменении температуры среды на один градус Цельсия (Кельвина). Следовательно значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:

    , где ΔT - повышение температуры в °C либо °К относительно обычных критерий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для свойства конденсаторов со значимой линейной зависимостью ёмкости от температуры. Но ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов. Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость емкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами емкости от воздействия температуры среды в обозначении имеют указание на относительное изменение емкости в рабочем спектре температур.

    Диэлектрическое поглощениеЕсли заряженный конденсатор стремительно разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а потом снять нагрузку и следить за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медлительно увеличивается. Это явление получило заглавие диэлектрическое поглощение либо адсорбция электронного заряда. Конденсатор ведёт себя так, как будто параллельно ему подключено огромное количество поочередных RC-цепочек с различной неизменной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в главном от параметров диэлектрика конденсатора. Схожий эффект есть возможность следить и на большинстве электролитических конденсаторов, однако в их он является следствием хим реакций меж электролитом и обкладками. Минимальным диэлектрическим поглощением владеют конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.

    Систематизация конденсаторовОсновная систематизация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Класс диэлектрика определяет главные электронные характеристики конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину утрат и др.

    По виду диэлектрика различают:

  • Конденсаторы вакуумные (обкладки в отсутствие диэлектрика находятся в вакууме).
  • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  • Конденсаторы с водянистым диэлектриком.
  • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, глиняние, тонкослойные из неорганических плёнок.
  • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные - бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
  • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех иных типов сначала собственной большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика употребляется оксидный слой на железном аноде. 2-ая обкладка (катод) - это либо электролит (в электролитических конденсаторах) либо слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый прямо на оксидный слой. Анод изготовляется, зависимо от класса конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой либо танталовой фольги либо спеченного порошка.
  • Не считая того, конденсаторы различаются по способности конфигурации собственной ёмкости:
  • Неизменные конденсаторы - основной класс конденсаторов, не меняющие собственной ёмкости (не считая как в направление срока службы).
  • Переменные конденсаторы - конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электронным напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термо-конденсаторы). Используются, к примеру, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.
  • Подстроечные конденсаторы - конденсаторы, ёмкость которых меняется при разовой либо повторяющейся регулировке и не меняется в процессе функционирования аппаратуры. Их употребляют для подстройки и выравнивания исходных ёмкостей сопрягаемых контуров, для повторяющейся подстройки и регулировки цепей схем, где требуется малозначительное изменение ёмкости.
  • Зависимо от предназначения есть возможность условно поделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального предназначения. Конденсаторы общего предназначения употребляются фактически в большинстве видов и классов аппаратуры. Обычно к ним относят более распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особенные требования. Все другие конденсаторы являются особыми. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

    Применение конденсаторовКонденсаторы отыскивают применение фактически во всех областях электротехники.

  • Конденсаторы (вместе с катушками индуктивности и/либо резисторами) употребляются для построения разных цепей с частотно-зависимыми качествами, а именно, фильтров, цепей оборотной связи, колебательных контуров и т. п..
  • При резвом разряде конденсатора есть возможность получить импульс большой мощности, к примеру, в фотовспышках, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п.
  • Потому что конденсатор способен долгое время сохранять заряд, то его есть возможность применять в качестве элемента памяти либо устройства хранения электронной энергии.
  • В промышленной электротехнике конденсаторы употребляются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.
  • Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: маленькое изменение расстояния меж обкладками очень приметно сказывается на ёмкости конденсатора.
  • ИП влажности воздуха (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости)
  • ИП влажности древесной породы
  • В схемах РЗиА конденсаторы употребляются для реализации логики работы неких защит. А именно, в схеме работы АПВ внедрение конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.
  • Источники и наружные Полезные ссылки:
  • Описание работы конденсатора и емкости на аналогии с водопроводом.
  • Статические конденсаторы для компенсации реактивной мощности
  • Программка для расчёта реактивного сопротивления конденсатора
  • Электронный конденсатор - Википедия
  • Источник материала Интернет-сайт www.genon.ru

    new-best.com

    Устройство конденсатора

    Министерство образования РФ.

    ГОУ НПО СО Профессиональный лицей № 16

    Курсовая работа

    "Конденсаторы"

    Исполнитель: учащийся

    ПЛ. № 16 группы Р-316

    Пьянков Александр Борисович

    Руководитель: преподаватель

    радиоматериалов

    ПЛ. №16 Потапова Ольга

    Александровна

    Камышлов 2009

    Содержание

    Введение

    1. Основная часть

    Материалы

    Исторический очерк

    Виды конденсаторов

    Особенности керамического конденсатора

    Маркировка и классификация конденсаторов

    2. Применение и эксплуатация

    Эксплуатационные факторы и их воздействие

    Механические нагрузки

    Радиационные воздействия

    Электрические нагрузки

    Частотные свойства и особенности их работы в импульсных режимах

    Цель: Исследовать работу, состав и конструктивные особенности конденсатора.

    Задачи: Главной моей задачей является поглубже изучить конденсаторы, понять его состав. Выяснить материалы, электрические параметры. Больше разобрать маркировку и проанализировать применение.

    Конденсатор - наз. прибор, служащий для скопления на поверхности небольшого объема вещества большого количества электричества без значительного повышения при этом напряжения электричества в теле. Одно и то же количество электричества, будучи придано различным телам, вызовет в них неодинаковое повышение напряжения, подобно тому, как одно и то же количество тепла повысит температуру различных тел на различное число градусов. Обратно, чтобы повысить напряжение (потенциал) различных тел на одну и ту же величину, нужны различные количества электричества, для одних тел весьма малые, для других весьма большие. О первых телах говорят, что они обладают малой электрической емкостью, о вторых, что их электрическая емкость весьма велика. Вообще же, электроемкость тела определяется тем количеством единиц электричества - кулонов, которые следует придать телу, чтобы повысить его потенциал на единицу электрического потенциала - на один вольт. Поэтому за единицу электрической емкости принята емкость тела, которому нужно придать один кулон, чтобы повысить потенциал его на один вольт. Эта единица емкости в честь английского ученого Фарадея названа одной фарадой. Итак, если некоторому телу необходимо придать n кулонов для того, чтобы повысить его потенциал на 1вольт, 2n - чтобы повысить на 2 вольта и т.д., то емкость этого тела будет n фарад. Емкость каждого отдельно взятого тела зависит от геометрической его формы и от его размеров, но нисколько не зависит ни от вещества, из которого оно приготовлено, ни от массы тела. Так, емкости свинцового и алюминиевого шара того же диаметра, массивных или полых, равны, но емкость свинцового шара изменится, когда мы его массу расплющим и придадим ей форму эллипсоида. Нет общего закона, который просто давал бы зависимость между формой и размерами тела и его емкостью. Наиболее простому закону следует шар, емкость которого пропорциональна его радиусу. Пользуясь этим, можно за единицу емкости принять емкость шара радиусом в 1 см. Эта единица емкости называется абсолютной теоретической единицей и в 900000000000 раз меньше одной фарады. Отсюда видим, что для емкости в 1 фараду был бы нужен шар радиусом в 9 млн. км., т.е. с диаметром, в 7 раз большим диаметра солнца. На практике принята за единицу емкости одна миллионная доля фарады - одна микрофарада, которая, таким образом в 900000 раз больше теоретической единицы. Электрич. емкость шара, равного земле, равна 708микрофарадам. Емкость тел зависит, кроме того:

    1) от природы непроводящей среды, окружающей тело. Все вышесказанное относится к случаю нахождения тела в пустоте (или приблиз. в воздухе). Если же тело окружено другим диэлектриком, то его емкость будет больше или меньше, чем в пустоте; число, дающее отношение емкости тела в данном диэлектрике к емкости того же тела в пустоте, называется диэлектрической постоянной этого вещества. У всех твердых и жидких изоляторов диэл. постоянная больше, чем у воздуха, у которого она весьма мало разнится от единицы.

    2) От присутствия в близости рассматриваемого тела других тел, имеющих другой электр. потенциал. Таким образом, все сказанное выше относится вполне точно лишь к случаю одного проводящего тела, окруженного безграничной изолирующей средой. Емкость тел значительно увеличивается, если к ним приблизить другие проводящие тела, в особенности тела, имеющие всегда потенциал ноль, т.е. соединенные с землей. Увеличениe емкости будет тем более, чем ближе эти тела к заряженному телу и чем полнее они его окружают. Итак, если мы желаем какому-либо телу придать весьма большую емкость, то мы должны поместить его в среду с большой диэлектрической постоянной и возможно близко к нему поместить другое тело, соединенное с землей. Такая комбинация проводников и называется конденсатором. В простейшем виде К. представляют две металлические пластины А и В, весьма близкие друг к другу и разъединенные друг от друга каким либо изолирующим слоем (обкладки): А. заряжаема электричеством от постоянного источника (машины, батареи) и назыв. собирателем, а В соединена с землей и наз. сгустителем. Если А заряжается положительным электричеством, то на В возбуждается отрицательное электричество; если затем разобщить соединение В с землей, II соединить А и В проводником, то К. разряжается. Емкость конденсатора зависит от формы и размеров собирателя и сгустителя, от их расстояния и от диэлектрической постоянной среды, между ними находящейся. В некоторых простейших случаях емкость К. можно вычислить:

    1) обкладки представляют две весьма близкие концентрические шаровые поверхности, или две бесконечные пластины, очень близкие друг к другу. Если расстояние между обкладками равно 1 (в см), поверхность собирателя равна S' (в кв. см), то емкость С равна микрофарад, где К - диэл. постоянная среды, а (отношение окружности к диаметру (p= 3,1416). Например, К. из двух пластин в 1 кв. м., разделенных пластинкой стекла (К = 5) в1 мм., имеет емкость около 1/23микрофарады. Если пластины имеют сравнительно небольшие размеры, то эта формула лишь приблизительно верна; более точные формулы для этого случая даны Кирхгоффом и Максвеллом.2) Обкладки представляют два концентрических цилиндра радиусов R1 и R2 (в см), разделенных средой сди электрической постоянной К. Тогда емкость равна микрофарад где lg обозначает натуральный Неперов логарифм. Этот случай весьма важен в практике, так как непосредственно применим к подводным телеграфным кабелям, состоящим из внутренней жилы, окруженной гутаперчей, защищенной металлической броней. Собирателем служит жила, сгустителем броня, соприкасающаяся с водой. Сто километров такого кабеля с жилой в 2 мм. радиусом и 4 мм. внешнего радиуса, изолированный гутаперчей (К = 2,5), имеет емкость около 20 микрофарад. Значительная емкость длинных кабелей представляет главную помеху для быстрой передачи знаков по подводному кабелю.3) Одна обкладка - проволока радиуса r (всм), другая - бесконечная плоскость, отстоящая от оси проволоки на hсм. Емкость такого К. длины L (в см) равна микрофарад Такого рода К. представляет телеграфная проволока, протянутая над землей. Километр проволоки в 4 мм., протянутой на вышине 10 метр. От земли, имеет емкость (К. для воздуха=1) приблизительно 0,012 микрофарад. Чтобы получить К. весьма большой емкости, соединяют иногда несколько К. в одну батарею параллельно, т.е. берут целый ряд одинаковых К. (К. изображают схематически и образной чертой, представляющей сгуститель, и входящей в нее прямой чертой, изображающей собиратель) и соединяют одним проводником все собиратели вместе, другим - все сгустители. Такая батарея заряжается как один К. и емкость ее равна сумме емкостей отдельных К. Если же соединить батарею К. последовательно, или, как говорят, каскадом, то емкость батареи будет во столько раз меньше емкости одного К., сколько в батарее всего К. Чтобы зарядить К., присоединяют собирательную обкладку К. с источником электричества постоянного потенциала, например, электрической машиной или гальванической батареей, а сгустительную обкладку с землей или с другим полюсом машины, или батареи. Приток электричества постепенно заряжает К. Если емкость К. есть С, и он заряжается батареей с разностью потенциалов на полюсах Е, а R есть сопротивление всей цепи помимо К., то через t секунд по замыкании цепи через нее течет заряжающий ток силой а разность потенциалов у зажимов К. в этот момент равна где е - основание Не перовых логарифмов (е=2,718), время выражено в секундах, величины V и Е в вольтах, R в омах, а С в фарадах. Отсюда видно, что, теоретически говоря, К. заряжается бесконечно долго, и никогда V не делается равным Е. Но уже через весьма короткий промежуток времени разница V - Е делается чрезвычайно малой. Разница между V и Е равна - от Е через время t = Crlog n, напр., при конденсаторе в 10микрофарад в цепи сопротивления в 10 ом, заряд будет отличаться от полного на 0,1 через 0,00023 секунды, а на одну тысячную через 0,00069секунд. Заряженный таким образом К. обладает запасенным в нем некоторым количеством энергии, на образование которой затрачена была работа вкг. - м., где С - емкость в фарадах, а V - разность потенциалов обкладов в вольтах. При разряде эта энергия освобождается и может совершить такую же работу. Заряжение К. сопровождается рядом явлений, происходящих внутри К. между его обкладками, в диэлектрике. Обкладки К., будучи противоположно наэлектризованы, притягивают друг друга с силой прямо пропорциональной 1) квадрату разности потенциалов, существующей между обкладками К., и 2) диэлектрической постоянной среды. На этой зависимости и опытном определении этой силы притяжения основаны способы определения разности потенциалов и диэлектр. постоянной. Диэлектрическая среда, находящаяся между обкладками, будучи подвержена действию электрических сил, претерпевает некоторые изменения, которые указывают нам на ту важную роль, которую играет непроводящая среда в электрических явлениях. Эти явления в среде следующие:

    mirznanii.com

    Что такое конденсатор? Как он работает?

    Посмотрите в небо и в большинство дней вы увидите несколько огромных конденсаторов, плавающих над вашей головой. Конденсаторы — устройства хранения энергии, которые широко используются в телевизорах, радиоприемниках и других видах электронного оборудования. Настраиваете радиоприемник на станцию, делаете фото с цифровой камеры со вспышкой, или листаете каналы на вашем телевизоре HDTV, вы косвенно пользуетесь конденсаторами. Конденсаторы, которые дрейфуют в небе, более известны как облака и, хотя они гигантские по сравнению с конденсаторами, которые мы используем в электронике, они хранят энергию точно таким же образом. Давайте поближе рассмотрим конденсаторы и как они работают!

    Что такое конденсатор?

    КонденсаторыКонденсаторы

    Возьмите два электрических проводника (пусть электричество течет по ним) и разделите их диэлектриком (материалом, который пропускает электрический поток очень плохо), и вы получите конденсатор: устройство, которое может хранить электрическую энергию. Добавление электрической энергии в конденсатор называется зарядкой; высвобождение энергии из конденсатора известно, как разрядка.

    Конденсатор немного напоминает аккумуляторную батарею, но у нее другая работа. Аккумулятор использует химикаты, чтобы хранить электрическую энергию и выпускать ее очень медленно через контур; иногда (в случае кварцевых часов) это может занять до нескольких лет. Конденсатор, как правило, освобождает свою энергию гораздо быстрее—часто в течение секунд и менее. Если вы делаете фото со вспышкой, то вам нужно, чтобы ваша камера произвела яркий взрыв света в доли секунды. Конденсатор присоединен к вспышке заряжает конденсатор в течение нескольких секунд с помощью энергии из камеры батареи. (Требуется время для зарядки конденсатора и поэтому обычно нужно немного подождать.) После того, как конденсатор полностью зарядится, он может выпустить всю свою энергию в одно мгновение через ксеноновую лампу. Щелк! и фото готово.

    Различные видыРазличные виды

    Конденсаторы бывают различных форм и размеров, но они обычно имеют те же основные компоненты. Есть два проводника (известные как пластины, в основном по историческим причинам) и есть изолятор между ними (так называемый диэлектрик). Две пластины внутри конденсатора подключены к двум электрическим соединениям, называемым клеммы, которые похожи на тонкие металлические ножки для подключения к электрической цепи.Вы можете заряжать конденсатор, просто подсоединив его к электрической цепи. При включении питания, электрический заряд постепенно накапливается на пластинах. Одна пластина приобретет положительный заряд, а другая пластина — равный по величине и противоположный по знаку (отрицательный) заряд. Если вы отключите питание, то конденсатор будет держать заряд (хотя он может медленно ослабевать со временем). Но если вы подключите конденсатор ко второй цепи, содержащей нечто вроде электрического мотора или лампы-вспышки, то заряд будет перетекать из конденсатора в мотор или лампу пока на пластинах не останется заряда.

    Как видно, этот конденсатор состоит из фольги и бумажного изолятораКак видно, этот конденсатор состоит из фольги и бумажного изолятора

    Хотя конденсаторы имеют одну основную функцию(сохранение заряда), они могут быть использованы для разных целей в электрических цепях. Они могут быть применены в качестве приборов времени (потому что, разрядка конденсатора занимает определенное, предсказуемое количество времени), в качестве фильтров (цепей, которые пропускают только определенные сигналы в поток), для сглаживания напряжения в цепях, для тюнинга (в радиоприемниках и телевизорах), и для других целей. Большие суперконденсаторы могут также использоваться вместо батарей.

    Конденсаторы и их емкость

    Объем электрической энергии, который конденсатор может хранить, называется его емкостью. Емкость конденсатора немного напоминает объем ведра: чем больше ведро, тем больше воды оно может хранить; чем больше емкость, тем больше электроэнергии конденсатор может хранить. Есть три способа, чтобы увеличить емкость конденсатора. Один-увеличить размер пластины. Другой уменьшить расстояние между пластинами. Третий способ-использовать наиболее хороший изолятор в качестве диэлектрика. Диэлектрики изготовлены из различных материалов. В транзисторных радиоприемниках настройка осуществляется большим конденсатором переменной емкости, который не имеет ничего, кроме воздуха между его пластинами. В большинстве электронных схем, конденсаторы герметизированы, а диэлектрики изготовлены из слюды, стекла, бумаги, пропитанной маслом, или пластмасс , таких как майлар.

    Как можно измерить емкость?

    Размер конденсатора измеряется в единицах, называемых фарад (Ф), назван в честь английского ученого Майкла Фарадея (1791-1867). Один фарад-это огромный объем емкости, поэтому на практике мы сталкиваемся лишь с долями фарада—обычно микрофарад (10?6 Ф, миллионная доля фарада [мкф]), нанофарад (10?9 Ф, миллиардная доля фарада [нФ]), и пикофарад (10?12 Ф, триллионная доля фарада, [пФ]). Емкость суперконденсатора может достигать тысячи фарад.

    Почему конденсатор накапливает энергию?

    Когда вы поднимаетесь по лестнице или в горы, вы совершаете работу против гравитационного поля Земли. Очень похожая вещь происходит в конденсаторе. Если у вас есть положительный электрический заряд и отрицательный электрический заряд, они притягиваются друг к другу, как противоположные полюса двух магнитов—или как твое тело и землю. Если вы разнимите их, вы должны «делать работу» против электростатических сил. После того, как вы разделили заряды, у вас появляется электрическая потенциальная энергия. Две пластины конденсатора держат разноименные заряды и расстояние между ними создает электрическое поле. Поэтому конденсатор хранит энергию.

    P.S. Кстати в облаках ледяные частички трутся об воздух, создавая статическое электричество, вследствие этого в верхнем слое накапливается положительный заряд, а в нижней — отрицательный. После достижения определенного предела воздух уже не может быть изолятором и становиться проводником, далее происходит моментальная разрядка, то есть удар молнии.

    Накопление заряда в облакеНакопление заряда в облаке

    Facebook

    Twitter

    Мой мир

    Вконтакте

    Одноклассники

    Google+

    bakaraban.ru


    Каталог товаров