La capacità è una misura della capacità di un condensatore di immagazzinare cariche. La capacità si misura in faraday, dal nome del fisico inglese Michael Faraday, membro onorario dell'Università di San Pietroburgo.
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Cos'è la capacità?
Se rimuoviamo un singolo conduttore elettrico infinitamente lontano ed eliminiamo l'influenza dei corpi carichi gli uni sugli altri, il potenziale del conduttore rimosso diventa proporzionale alla carica. Ma conduttori di dimensioni diverse non hanno lo stesso potenziale.
L'unità di capacità di un condensatore nel SI è il farad. Il coefficiente di proporzionalità è indicato dalla lettera C, che è la capacità influenzata dalle dimensioni e dalla struttura esterna del conduttore. Il materiale, lo stato di fase della sostanza dell'elettrodo non gioca un ruolo - le cariche sono distribuite sulla superficie. Pertanto, nelle regole internazionali GHS, la capacità non si misura in farad, ma in centimetri.
Una sfera solitaria con un raggio di 9 milioni di km (1400 raggi terrestri) contiene 1 farad. Un singolo elemento conduttore contiene cariche in quantità insufficiente per le applicazioni tecniche. Secondo la tecnologia del XXI secolo. vengono creati condensatori con unità superiori a 1 farad.
Una struttura composta da un minimo di 2 elettrodi e un dielettrico di separazione può immagazzinare la quantità di elettricità necessaria per far funzionare i circuiti elettronici. In questa costruzione le particelle positive e negative si attraggono reciprocamente e si trattengono a vicenda. Il dielettrico tra la coppia elettrone-positrone impedisce l'annichilazione. Un tale stato di carica è detto legato.
In precedenza, per misurare le quantità elettriche, si usavano apparecchiature ingombranti che non erano note per la loro precisione. Ora, anche un radioamatore alle prime armi sa come misurare la capacità con un tester.
La marcatura sui condensatori
Conoscere le caratteristiche dei dispositivi elettronici è essenziale per un funzionamento accurato e sicuro.
Determinare la capacità di un condensatore significa misurare il valore con uno strumento e leggere le marcature sull'involucro. I valori marcati differiscono dai valori misurati. Ciò è dovuto a tecniche di produzione imperfette e a variazioni operative (usura, effetti della temperatura).
La capacità nominale e i parametri di tolleranza sono indicati sulla custodia. Gli elettrodomestici usano dispositivi con una deviazione fino al 20%. Nelle applicazioni spaziali, militari e in aree pericolose, è consentita una tolleranza del 5-10%. I circuiti operativi non contengono valori di tolleranza.
La capacità nominale è codificata secondo le norme IEC, la Commissione Elettrotecnica Internazionale, che riunisce le organizzazioni nazionali di normalizzazione di 60 paesi.
Lo standard IEC usa le denominazioni:
- Codifica a 3 cifre. 2 cifre all'inizio - numero di pF, terza cifra - numero di zeri, 9 alla fine - valutazione inferiore a 10 pF, 0 davanti - non più di 1 pF. Codice 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF o 33 nF o 0,033 µF. Il punto decimale nel codice è sostituito dalla lettera "R" per facilitare la lettura. R8=0,8 pF, 2R5 è 2,5 pF.
- 4 cifre nella marcatura. L'ultimo è il numero di zeri. I primi 3 sono il valore in pF. 3353 - 335000 pF, 335 nF o 0,335 µF.
- Uso delle lettere nel codice. La lettera µ è µF, n è nanofarad, p è pF. 34p5 è 34,5 pF, 1µ5 è 1,5 µF.
- I prodotti ceramici della pialla sono codificati con le lettere A-Z in 2 registri e il numero che denota il grado del numero 10. K3 è 2400 pF.
- I prodotti elettrolitici SMD sono marcati in 2 modi: cifre - capacità nominale in pF e la prossima o la seconda riga se lo spazio è disponibile - valore di tensione nominale; lettera che codifica la tensione e le prossime 3 cifre, 2 definiscono la capacità e l'ultima il numero di zeri. A205 significa 10V e 2µF.
- I prodotti a montaggio superficiale sono contrassegnati da un codice di lettere e numeri: CA7 - 10 µF e 16 V.
- I codici sono codificati dal colore dell'involucro.
La marcatura IEC, le denominazioni nazionali e la codifica dei marchi rendono inutile la memorizzazione dei codici. I progettisti di hardware e i tecnici delle riparazioni hanno bisogno di fonti di riferimento.
Calcolo mediante formule
Il calcolo della capacità nominale di una cella è richiesto in 2 casi:
- I progettisti di apparecchiature elettroniche calcolano il parametro quando creano i circuiti.
- I maestri in assenza di condensatori di capacità e di capacità adeguate usano il calcolo degli elementi per scegliere tra le parti disponibili.
I circuiti RC sono calcolati utilizzando il valore dell'impedenza - resistenza complessa (Z). Ra - è la perdita di corrente dovuta al riscaldamento dei partecipanti al circuito. Ri e Re - tengono conto dell'influenza dell'induttanza e della capacità degli elementi. Ai terminali delle resistenze nei circuiti RC la tensione Up è inversamente proporzionale a Z.
La resistenza termica aumenta il potenziale al carico e la resistenza reattiva lo diminuisce. Il funzionamento del condensatore a frequenze superiori alla risonanza, quando la componente reattiva della resistenza complessa aumenta, porta a perdite di tensione.
La frequenza di risonanza è inversamente proporzionale alla capacità di immagazzinare la carica. Dalla formula per determinare Fp, calcolare quali valori di Cc (capacità del condensatore) sono necessari per far funzionare il circuito.
Per calcolare i circuiti d'impulso, si usa la costante di tempo del circuito, che determina l'effetto della RC sulla struttura dell'impulso. Se la resistenza del circuito e il tempo di carica del condensatore sono noti, la capacità viene calcolata dalla formula della costante di tempo. La verità del risultato è influenzata dal fattore umano.
I maestri usano connessioni parallele e serie di condensatori. Le formule di calcolo sono l'inverso di quelle per le resistenze.
Un collegamento in serie rende la capacità più piccola nel collegamento degli elementi, un circuito parallelo somma i valori.
Come posso misurare la capacità di un condensatore con un multimetro?
Quando si misura il condensatore, il condensatore viene prima scaricato mettendo in corto i terminali insieme con un cacciavite isolato sul manico. Se questo non viene fatto, il multimetro a bassa potenza si guasta.
La risposta alla domanda come controllare la capacità di un condensatore con un multimetro con modalità "Cx" è la seguente:
- Attivare la modalità "Cx" e selezionare il limite di misurazione - da 2000 pF a 20 μF nel misuratore standard;
- Inserire il condensatore nelle prese dello strumento o mettere la sonda sui pin del condensatore e leggere il valore sulla scala dello strumento.
Usando un amperometro o un multimetro, determinare se c'è un corto circuito o un circuito aperto all'interno dell'involucro.
Il condensatore di polarità è collegato al circuito dell'apparecchio tenendo conto della direzione della corrente. Gli elettrodi del prodotto sono contrassegnati dal produttore. Un condensatore progettato per tensioni da 1 a 3 V si guasta se la corrente inversa è più alta del normale.
Il condensatore elettrolitico polare viene dissaldato dalla scheda prima di misurare le caratteristiche. Accendere il multimetro in modalità misurazione della resistenza o test dei semiconduttori. Posizionare le sonde sugli elettrodi del condensatore polare - più al più, meno al meno. Un condensatore difettoso mostrerà un aumento regolare della resistenza. Man mano che la carica procede, la corrente diminuisce, il campo elettromagnetico aumenta e raggiunge la tensione di alimentazione.
Un circuito aperto in un condensatore apparirà sul multimetro come una resistenza infinita. Il dispositivo non reagisce o la freccia sull'analogico si muove a malapena.
Se l'elemento si guasta, il valore misurato sarà inferiore al valore nominale in proporzione alla grandezza del guasto.
Se ci si chiede come misurare la resistenza serie complessa o equivalente (ESR di un condensatore) con un multimetro, è problematico farlo senza un allegato. Un condensatore presenta proprietà reattive alle correnti ad alta frequenza.
Altri metodi di misurazione
Il misuratore di capacità del condensatore con le proprie mani è assemblato secondo gli schemi del dispositivo a impulsi. Le sequenze di circuiti RC con resistenze variabili creano una serie di segnali a gradini di frequenza all'uscita del prodotto. Un multimetro è utilizzato per impostare l'unità con cui l'accessorio deve essere utilizzato.
Una serie di condensatori testati è collegata a turno al progetto e la precisione di ogni sottogamma è regolata.
Un misuratore di capacità della cella elettrolitica polare con le proprie mani è schematicamente implementato e sintonizzato come parte di un set-top box senza un circuito oscillante. L'uscita è una tensione costante invece di una tensione a impulsi.
Nei misuratori di capacità digitali l'alimentazione è altamente stabile. I parametri "fluttuanti" degli elementi, da cui il circuito è assemblato, daranno un errore inaccettabile per la precisione delle misure.
Gli elementi logici sono utilizzati per costruire sorgenti di corrente alternata pulsata per le misure ESR.
Misuratori economici della capacità dei condensatori, dispositivi di tipo RLC a ponte con funzione opzionale di test di resistenza SMD, carica di rete e display LCD, essi stessi della dimensione di un dito. Agiscono come un sistema di metrologia professionale. Capace di agire come un misuratore di capacità per condensatori elettrolitici, sia polari che variabili.
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