Електрическиятпацитет е едно от основните понятия електростатиката. Този термин се отнася до способността му съхранява електрически заряд. Можете говорите запацитета един проводник или запацитета система от два или повече проводника. Физическите процеси сходни.
Съдържание
Основни понятия, свързани спацитета
Ако един проводник е получил заряд q, върху него възниква потенциал φ. Този потенциал зависи от геометрията и околната среда - призлични проводници и условия един и същ заряд ще предизвиказличен потенциал. Но φ винаги е пропорционално q:
φ=Cq
Коефициентът C и серича електрическипацитет. Ако говорим за система от няколко проводника (обикновено два), потенциалнатазлика илипрежението U възниква, когато един от проводниците (обвивката) се подаде заряд:
U=Cq, следователно C=U/q
Капацитетът може се определито отношение потенциалнатазлика към получения заряд. Единицата за измерванепацитета в SI ерад (преди сезвашерад). 1 F = 1 V/1k.пацитетът от 1рад е система, в която отдаването заряд от 1 кулон води до потенциалназлика от 1 волт. 1рад е много голяма стойност. В практикатай-често се използват дробни стойности - пикофарад,нофарад, микрофарад.
На практикази комбинация води до създаванетотерия, която може издържи по-високопрежение диелектричен пробив, отколкото единична клетка.
Изчисляванепацитета кондензатора
В практикатай-често използваните елементи с номиналенпацитет кондензаторисъстои се от два плоски проводника (клеми),зделени от диелектрик. Формулата за изчисляване електрическияпацитеткъв кондензатор е следната:
C=(S/d)*ε*ε0
където:
- C епацитетът, F;
- S е площта вложките, кв.м;
- d езстоянието междупаците, m;
- ε0 - електрическа константа, константа, 8.854*10−12 F/m;
- ε - диелектрична проницаемост, безразмерна величина.
От това лесно сезбира, чепацитетът е правопропорционален площта покритията и обратнопропорционалензстоянието между проводниците.пацитетът се влияе и оттериала, с койтозделени покритията.
Зазберетек величините, които определятпацитета, влияят върху способността кондензатора съхранява заряд, можетеправите мислен експеримент, за създадете кондензатор с възможной-голямпацитет.
- Може опитате увеличите площтамотките. Това би довело до значително увеличаванезмера и теглото устройството. За семализмерът слоевете с отделящия ги диелектрик, слоевете севиват руло (в тръба, плоска брикета и т.н.).
- Другчин емалитезстоянието между вложките. Невинаги е възможно проводниците сезположат много близко, тъйто диелектричният слой трябва може издържа определена потенциалназлика междумотките. Колкото по-малка е дебелината, толкова по-ниска е електрическата якост изолационната междина. Ако поемете по този път, ще стигнете до момент, в който кондензаторът ще се обезсмисли практика - той ще можеботимо при много нискипрежения.
- Увеличаване диелектричната електрическа проницаемост. Тозичин зависи отстоящата производствена технология. Изолационнияттериал трябва има немо висока стойност пропускливост, но и добри диелектрични свойства и запазвараметрите си в необходимия честотен диапазон (с увеличаване честотата, при коятоботи кондензаторът, диелектричнитерактеристикималяват).
Сферични или цилиндрични кондензатори могат се използват в някои специализирани или изследователски приложения.
Капацитетът един сферичен кондензатор може се изчисли по формулата
C=4*π*ε0 *R1R2/(R2-R1)
където R едиусът сферите, а π=3,14.
За цилиндричен кондензаторпацитетът се изчислява по следниячин:
C=2*π*ε*ε0 *l/ln(R2/R1)
l е височината цилиндрите, а R1 и R2 технитедиуси.
По принцип и двете формули не сезличават от формулата за плосък кондензатор.пацитетът винаги се определя от линейнитезмери клемите,зстоянието между тях и свойствата диелектрика.
Свързване кондензатори последователно иралелно
Кондензаторите могат бъдат свързани последователно последователно илиралелно, създавайкибор с новирактеристики.
Паралелна връзка
Ако кондензаторите свързаниралелно, общиятпацитет полученататерия евен сумата отпацитетите всички нейни компоненти. Ако еднатерия се състои от същата конструкция кондензатори, може се мисли, че тя се състои от сбора площта всички плочи. В този случайпрежението върху всеки елементтерията ще бъде еднакво и зарядите ще се сумират. За триралелно свързани кондензатора:
- U=U1=U2=U3;
- q=q1+q2+q3;
- C=C1+C2+C3.
Връзка в серия
Когато свързани последователно, зарядите всекипацитет едни и същи:
q1=q2=q3=q
Общотопрежение сезпределя пропорционално капацитет кондензаторите:
- U1=q/ C1;
- U2=q/ C2;
- U3= q/ C3.
Ако всички кондензатори едни и същи, върху всеки от тяхда еднаквопрежение. Общиятпацитет се определято:
C=q/( U1+U2+U3), следователно 1/C=( U1+U2+U3)/q=1/C1+1/С2+1/С3.
Приложения кондензаторите в технологията
Логично е кондензаторите се използватто устройства за съхранение електрическа енергия. В това сичество те не могат се конкурират с електрохимичните източници (галваничнитерии, кондензатори) поради ниския сипацитет за съхранение енергия и доста бързотоморазреждане, дължащо се изтичане заряд през диелектрика. Но способността им съхраняват енергия за дълъг период от време и след това я освобождават почти мигновено се използва широко. Това свойство се използва в светкавиците за фотография или вмпите за възбужданезери.
Кондензаторитемират широко приложение вдиотехниката и електрониката. Кондензаторите се използват в резонансни веригито един от елементите, поддържащи честотата веригите (другият елемент е индуктивността). Използва се и способността кондензаторите задържат постоянния ток, без забавят променливия компонент.кова използване е обичайно зазделяне усилвателните стъпала, за се елиминира влиянието постояннотоковите режими едното стъпало върху другото. Кондензаторите с голямпацитет се използватто изглаждащи филтри в захранващите устройства. Съществуват и огромен брой други приложения кондензаторите, където техните свойства се оказват полезни.
Някои практически проекти кондензатори
В практиката се използватзлични конструкции плоски кондензатори. Конструкцията устройството определя неговитерактеристики и област приложение.
Променлив кондензатор
Обичайният тип променлив кондензатор (VAC) се състои отнка от подвижни и неподвижни плочи,зделени от въздух или твърд изолатор. Подвижните плочи се въртят около ос,то увеличават илималяват площта припокриване. Когато подвижната единица се оттегли, междуелектроднотозстояние остава непроменено, но среднотозстояние между пластините също се увеличава. Диелектричната константа изолатора също остава непроменена.пацитетът се регулира,то се променя площта покритията и среднотозстояние между тях.
Оксиден кондензатор
В миналото този тип кондензатор се еричал електролитен кондензатор. Състои се от две ленти фолио,зделени отртиен диелектрик,поен с електролит. Първата лента служи за обвивка, а втората - за електролит. Диелектрикът е тънък слой оксид върху една от металните ленти, а втората лента служи за токоприемник.
Фактът, че оксидният слой е много тънък и електролитът е близо до него,ва възможност се получи достатъчно високпацитет при умерензмер. Цената, която трябва се плати за това, е нискотоботнопрежение - оксидният слой няма висока диелектрична якост. Акоботнотопрежение се увеличи,змерът кондензатора трябва се увеличи значително.
Друг проблем е, че оксидът има еднопосочна проводимост,ка чекива кондензатори се използватмо в постояннотокови вериги по отношение полярността.
Йонистор
Както е показано по-горе, традиционните методи за увеличаване кондензатори имат естествени ограничения. Затова истинският пробив езработването йонистора.
Въпреки че това устройство се счита за междинно между кондензатор итерия, то всек е основно кондензатор.
Разстоянието между електродите семалява драстично чрез използването двоен електрически слой. Слоевете слоеве от йони, които имат противоположен заряд. Силно порестият пеноматериал позволява драстично се увеличи площта слоевете. Резултатът е суперкондензатори спацитет до стотициради. Вроденото заболяване тези устройства е нискотоботнопрежение (обикновено вмките 10 волта).
Развитието технологиите продължава - в много приложениямпите заменени от биполярни транзистори, а те от своя страна заменени от униполярни триоди. Индуктивностите се премахватвсякъде, където е възможно, при проектирането вериги. И кондензаторите не отстъпват позиции за втори век, конструкцията им не се е променила съществено от изобретяванетойденскатанка и няма изгледи приключириерата им.
Свързани статии:
