Конденсатор
Конденсатор, в народе именуемый кондером, является средством накопления электроэнергии в электрических цепях. Типичной областью применения являются: сглаживающие фильтры в источниках электропитания; цепи межкаскадовых связей; фильтрация помех.
Электрическая характеристика конденсатора определяется его конструкцией и средствами используемых материалов. Конденсатор состоит из пластин (или обкладок) находящихся друг перед другом, сделанных из токопроводящего материала, и изолирующего материала (в основном бумага и слюда).
Основной характеристикой является емкость. Измеряют емкость в МикроФарадах (мкФ)(1*10-6 Фарада), НаноФарадах(нФ)(1*10-9 Фарада) и ПикоФарадах (пФ)(1*10-12 Фарада). Если вы разберете конденсатор, то увидите там обкладки. Емкость конденсатора пропорционально увеличивается с площадью обкладок и уменьшается с расстоянием между ними.
Параллельное и последовательное соединение в схемах
При параллельном соединении двух конденсаторов С1 и С2:
Емкость находится так: Снужное = С1 + С2
Напряжение: напряжениенужное=напряжение*С1/С2
При последовательном соединении двух конденсаторов С1 и С2:
Емкость находится так: Снужное = С1*С2/ (С1 + С2)
Напряжение: на наименьшую емкость подается большее напряжение.
Калькуляторы последовательного и параллельного соединения конденсаторов.
Расшифровка обозначений:
Примеры, остальные по аналогии:
9.1пФ — 9П1
22пФ — 22П
150пФ — Н15
0.01мкФ — 10Н
0.15мкФ — м15
50мкФ — 50М
6.
8мкФ — 6М8Зарубежные керамические дисковые конденсаторы (темно желтые такие):
(последняя цифра обозначает кол-во нулей на конце)
391 — 390пФ132 — 1300пФ
473 — 47000пФ
1623 — 162000пФ — 162нФ
154 — 150000пФ — 0.15мкФ
105 — 1000000пФ — 1мкФ
.001 — 0.001мкФ
.02 — 0.02мкФ
Типы конденсаторов:
БМ — бумажный малогабаритный
БМТ — бумажный малогабаритный теплостойкий
КД — керамический дисковый
КЛС — керамический литой секционный
КМ — керамический монолитный
КПК-М — подстроечный керамический малогабаритный
КСО — слюдянной опресованный
КТ — керамический трубчатый
МБГ — металлобумажный герметизированный
МБГО — металлобумажный герметизированный однослойный
МБГТ — металлобумажный герметизированный теплостойкий
МБГЧ — металлобумажный герметизированный частотный
ПМ — полистироловый малогабаритный
ПО — пленочный открытый
ПСО — пленочный стирофлексный открытый
Обратите внимание, что существуют поляризированные и неполяризированные конденсаторы.
При неправильном включении поляризированного вы можете вывести его из строя! Будьте внимательны, и смотрите на обозначения на корпусе кондера. Например дисковые керамические — неполяризированные, а почти все конденсаторы ёмкости более 0,5 мкФ — поляризированные.
Конденсаторы переменной ёмкости
Применяются чаще всего для регулировки приемных — передающих контуров, и другого. Подстроечные конденсаторы необходимо крутить диэлектрической отверткой, а на переменных выведена ручка (по аналогии с резистрорами).
Обозначения на схеме:
| конденсатор постоянной емкости, общее обозначение | |
| постоянной емкости поляризованный | |
| переменной емкости | |
| подстроечный, общее обозначение |
Электроемкость конденсатора — формула и определение
Покажем, как применять знание физики в жизни
Начать учиться
Вспышка фотоаппарата и тачскрин на телефоне невозможны без конденсаторов.
Да что там — ни один современный прибор без конденсатора работать не будет. Основной параметр конденсатора — электроемкость, о которой мы и поговорим.
Электроемкость проводников
Проводники умеют не только проводить через себя электрический ток, но и накапливать заряд. Эта способность характеризуется таким параметром, как электроемкость.
Электроемкость C = q/φ С — электроемкость [Ф] q — электрический заряд [Кл] |
Полезные подарки для родителей
В колесе фортуны — гарантированные призы, которые помогут наладить учебный процесс и выстроить отношения с ребёнком!
Конденсаторы
Способность накапливать заряд — полезная штука, поэтому люди придумали конденсаторы.
Это такие устройства, которые помогают применять электрическую емкость проводников в практических целях.
Конденсатор состоит из двух или более проводящих пластин (обкладок), разделенных диэлектриком. Между проводящими пластинами образуется электрическое поле, все силовые линии которого идут от одной обкладки к другой.
Зарядка конденсатора — это процесс накопления заряда на двух его обкладках. Заряды на них равны по величине и противоположны по знаку.
Электроемкость конденсатора измеряется отношением заряда на одной из обкладок к разности потенциалов между обкладками:
Электроемкость конденсатора C = q/U С — электроемкость [Ф] q — электрический заряд [Кл] U — напряжение (разность потенциалов) [В] |
По закону сохранения заряда, если обкладки заряженного конденсатора соединить проводником, то заряды нейтрализуются, переходя с одной обкладки на другую.
Любой конденсатор имеет предел напряжения. Если оно окажется слишком большим, то случится пробой диэлектрика, то есть разрядка произойдет прямо сквозь диэлектрик. Такой конденсатор больше работать не будет.
Виды конденсаторов
Особенность электроемкости в том, что она зависит от формы проводника. Для каждого вида проводников есть своя формула расчета электроемкости.
Проще всего вычислить электроемкость плоского конденсатора. Плоский конденсатор состоит из двух металлических пластин, между которыми помещают диэлектрическое вещество.
Электроемкость плоского конденсатора — электроемкость [Ф] — относительная диэлектрическая проницаемость среды [—] — электрическая постоянная Ф/м — площадь пластин [м2] — расстояние между пластинами [м] |
Самый популярный конденсатор — цилиндрический.
Он состоит из двух металлических цилиндров, вложенных друг в друга, и диэлектрика, которым заполнено пространство между ними. Рассмотрим формулу электроемкости такого конденсатора.
Электроемкость цилиндрического конденсатора — электроемкость [Ф] — относительная диэлектрическая проницаемость среды [—] — электрическая постоянная Ф/м — длина цилиндров [м] — радиусы цилиндров [м] — функция натурального логарифма, которая зависит от радиусов цилиндров |
Сферический конденсатор состоит из двух проводящих сфер, вложенных друг в друга, и непроводящей жидкости, которой заполнено пространство между ними.
Электроемкость сферического конденсатора — электроемкость [Ф] — относительная диэлектрическая проницаемость среды [—] — электрическая постоянная Ф/м — радиусы сфер [м] |
Подытожим все, что узнали, на картинке-шпаргалке:
Энергия конденсатора
У конденсатора, как и у любой системы заряженных тел, есть энергия. Чтобы зарядить конденсатор, необходимо совершить работу по разделению отрицательных и положительных зарядов. По закону сохранения энергии эта работа будет как раз равна энергии конденсатора.
Доказать, что заряженный конденсатор обладает энергией, несложно. Для этого понадобится электрическая цепь, содержащая в себе лампу накаливания и конденсатор. При разрядке конденсатора вспыхнет лампа — это будет означать, что энергия конденсатора превратилась в тепло и энергию света.
Чтобы вывести формулу энергии плоского конденсатора, нам понадобится формула энергии электростатического поля.
Энергия электростатического поля Wp = qEd Wp — энергия электростатического поля [Дж] q — электрический заряд [Кл] E — напряженность электрического поля [В/м] d — расстояние от заряда [м] |
В случае с конденсатором d будет представлять собой расстояние между пластинами.
Заряд на пластинах конденсатора равен по модулю, поэтому можно рассматривать напряженность поля, создаваемую только одной из пластин.
Напряженность поля одной пластины равна Е/2, где Е — напряженность поля в конденсаторе.
В однородном поле одной пластины находится заряд q, распределенный по поверхности другой пластины.
Тогда энергия конденсатора равна:
Wp = qEd/2
Разность потенциалов между обкладками конденсатора можно представить, как произведение напряженности на расстояние:
U = Ed
Поэтому:
Wp = qU/2
Эта энергия равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин.
Заменив в формуле разность потенциалов или заряд с помощью выражения для электроемкости конденсатора C = q/U, получим три различных формулы энергии конденсатора:
Энергия конденсатора Wp = qU/2 Wp — энергия электростатического поля [Дж] q — электрический заряд [Кл] U — напряжение на конденсаторе [В] |
Энергия конденсатора Wp = q2/2C Wp — энергия электростатического поля [Дж] q — электрический заряд [Кл] C — электроемкость конденсатора [Ф] |
Энергия конденсатора Wp = CU2/2 Wp — энергия электростатического поля [Дж] C — электроемкость конденсатора [Ф] U — напряжение на конденсаторе [В] |
Эти формулы справедливы для любого конденсатора.
Применение конденсаторов
Конденсатор есть в каждом современном устройстве. Разберем два самых наглядных примера.
Пример раз — вспышка
Без конденсатора вспышка в фотоаппарате работала бы не так, как мы привыкли, а с большими задержками, и к тому же быстро разряжала бы аккумулятор. Конденсатор в этом случае работает как батарейка. Он накапливает заряд от аккумулятора и хранит его до востребования. Когда нам нужна вспышка, конденсатор разряжается, чтобы она сработала и вылетела птичка.
Пример два — тачскрин
Тачскрин на телефоне работает по принципу, схожему с конденсатором. В самом смартфоне, конечно, тоже есть множество конденсаторов, но этот принцип куда интереснее.
Дело в том, что тело человека тоже умеет проводить электричество — у него даже есть сопротивление и электроемкость. Так что можно считать человеческий палец пластиной конденсатора — тело же проводник, почему бы и нет.
Но если поднести палец к металлической пластине, получится плохой конденсатор.
В экран телефона встроена матрица из микроскопических пластинок. Когда мы подносим палец к одной из них, получается своего рода конденсатор. Когда перемещаем палец ближе к другой пластинке — еще один конденсатор. Телефон постоянно проверяет пластинки, и если обнаруживает, что у какой-то из них внезапно изменилась электроемкость, значит, рядом есть палец. Координаты пластинки с изменившейся электроемкостью передаются операционной системе телефона, а она уже решает, что с этими координатами делать.
Кстати, то же самое можно проделать, если взять обычную сосиску и поводить ей по экрану смартфона. Тачскрин будет реагировать на все контакты, как реагирует на человеческий палец.
Это не единственный вариант реализации тачскрина, но один из лучших на сегодняшний день. В айфоне используется именно он.
Изучать физику на примерах из реальной жизни может быть очень даже интересно.
Попробуйте и убедитесь сами на классическом курсе по физике для 10 класса.
Карина Хачатурян
К предыдущей статье
Идеальный газ
К следующей статье
138.2K
Ускорение свободного падения
Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке
На вводном уроке с методистом
Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению
Расскажем, как проходят занятия
Подберём курс
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- КХААААААННННН!!!
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Шаговый двигатель — 125 унций дюйма (200 шагов/об, провод 600 мм)
В наличии РОБ-13656
33,50 $
4
Избранное Любимый 26
Список желаний
Набор значков за заслуги перед робототехникой
Нет в наличии CUST-15010
39,25 $
Избранное Любимый 2
Список желаний
Контроллер SparkFun:bit — micro:bit Carrier Board (Qwiic)
В наличии DEV-16129
12,50 $
Избранное Любимый 3
Список желаний
Кингстон Холст вперед! Плюс карта MicroSD 64 ГБ с адаптером
В наличии COM-16498
19,95 $
1
Избранное Любимый 2
Список желаний
От идеи к инновациям
10 апреля 2020 г.
Набор Qwiic Ideation Kit предназначен для поиска новых идей для проектов, а также набор, который идеально подходит для отработки навыков пайки.
Избранное Любимый 0
SparkFun исполняется 20 лет
3 января 2023 г.
Прошло двадцать лет. Что ждет следующие 20?
Избранное Любимый 3
- Электроника SparkFun®
- 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
- Настольный сайт
- Ваш счет
- Авторизоваться
- регистр
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- Вупси-Дейзи
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
MIKROE nvSRAM Click
Нет в наличии DEV-18862
29,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Shapeoko 4 Standard — без стола, без маршрутизатора
В наличии ТОЛ-19737
1 525,00 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Shapeoko 4 Standard — гибридный стол с маршрутизатором
В наличии ТОЛ-19738
1 780,00 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
МИКРОЭ Wi-Fi 10 Click
Нет в наличии WRL-19808
24,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Над чем ты работаешь?
3 сентября 2020 г.
У вас есть проект, которым вы хотели бы похвастаться? Мы хотели бы поделиться им в нашем блоге!
Избранное Любимый 0
Новая шляпа Raspberry Pi PoE+
24 мая 2021 г.
Raspberry Pi возвращается с неожиданным объявлением!
Избранное Любимый 0
Резисторы
1 апреля 2013 г.
Учебное пособие по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно/последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применение резисторов.
Избранное Любимый 58
Измерение внутреннего сопротивления батарей
5 мая 2016 г.
Упражнение STEM в классе, в ходе которого учащиеся собирают батарею из лимона, измеряют напряжения разомкнутой и замкнутой цепи и определяют внутреннее сопротивление батареи.