Kapacitans är ett mått på en kondensators förmåga att lagra laddningar. Kapacitans mäts i farads, uppkallat efter den engelske fysikern Michael Faraday, hedersmedlem vid S:t Petersburgs universitet.
Innehåll
Vad är kapacitans?
Om vi tar bort en enda elektrisk ledare oändligt långt bort och eliminerar laddade kroppars påverkan på varandra, blir den borttagna ledarens potential proportionell mot laddningen. Men ledare av olika storlek har inte samma potential.
Enheten för kapacitans för en kondensator i SI är farad. Proportionalitetskoefficienten betecknas med bokstaven C, som är den kapacitans som påverkas av ledarens storlek och yttre struktur. Materialet, fastillståndet hos elektrodens substans spelar ingen roll - laddningarna fördelas på ytan. I de internationella GHS-reglerna mäts därför kapacitansen inte i farads utan i centimeter.
En ensam kula med en radie på 9 miljoner km (1400 jordradier) innehåller 1 farad. Ett enda ledande element kan hålla laddningar i otillräckliga mängder för tekniska tillämpningar. Enligt 2000-talets teknik. kondensatorer med enheter större än 1 farad skapas.
En struktur som består av minst två elektroder och ett dielektrikum som skiljer dem åt kan lagra den mängd elektricitet som krävs för att driva elektroniska kretsar. I denna konstruktion dras positiva och negativa partiklar till varandra och håller fast varandra. Dielektrisket mellan elektron-positronparet förhindrar annihilation. Ett sådant laddningstillstånd kallas bunden.
Tidigare använde man för att mäta elektriska storheter en besvärlig utrustning som inte var känd för sin noggrannhet. Nu vet även en nybörjarradioamatör hur man mäter kapacitans med en testare.
Märkningen på kondensatorer
Det är viktigt att känna till de elektroniska apparaternas egenskaper för att kunna använda dem på ett korrekt och säkert sätt.
För att bestämma kapaciteten hos en kondensator måste man mäta värdet med ett instrument och läsa av markeringarna på höljet. De markerade värdena skiljer sig från de uppmätta värdena. Detta beror på bristfällig produktionsteknik och driftvariationer (slitage, temperaturpåverkan).
Den nominella kapaciteten och toleransparametrarna anges på höljet. Hushållsapparater använder apparater med en avvikelse på upp till 20 %. I rymd-, militär- och riskområden är en tolerans på 5-10 % tillåten. Driftkretsar innehåller inga toleransvärden.
Den nominella kapaciteten är kodad enligt IEC-standarder, Internationella elektrotekniska kommissionen, som samlar nationella standardiseringsorganisationer i 60 länder.
IEC-standarden använder beteckningar:
- 3-siffrig kodning. 2 siffror i början - antal pF, tredje siffran - antal nollor, 9 i slutet - värdering mindre än 10 pF, 0 i början - högst 1 pF. Kod 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF eller 33 nF eller 0,033 µF. Decimaltecknet i koden ersätts med bokstaven "R" för att göra den lättare att läsa. R8=0,8 pF, 2R5 är 2,5 pF.
- 4 siffror i märkningen. Den sista är antalet nollor. De tre första är värdet i pF. 3353 - 335000 pF, 335 nF eller 0,335 µF.
- Användning av bokstäver i koden. Bokstaven µ står för µF, n för nanofarads, p för pF. 34p5 är 34,5 pF, 1µ5 är 1,5 µF.
- Hobelkeramikprodukter kodas med bokstäverna A-Z i 2 register och siffran som anger graden av 10. K3 är 2400 pF.
- Elektrolytiska SMD-produkter är märkta på två sätt: siffror - nominell kapacitans i pF och nästa eller andra raden om utrymme finns - nominellt spänningsvärde; bokstavskodning av spänning och nästa tre siffror, två definierar kapacitans och den sista - antal nollor. A205 betyder 10V och 2µF.
- Ytmonterade produkter är märkta med en kod av bokstäver och siffror: CA7 - 10 µF och 16 V.
- Koderna är kodade efter färgen på höljet.
IEC-märkning, nationella beteckningar och varumärkeskodning gör det meningslöst att komma ihåg koderna. Hårdvarukonstruktörer och reparationstekniker behöver referenskällor.
Beräkning med hjälp av formler
Beräkningen av den nominella kapaciteten för en cell krävs i två fall:
- Konstruktörer av elektronisk utrustning beräknar parametern när de skapar kretsar.
- Masters i avsaknad av kondensatorer med lämplig kapacitet och kapacitet använder elementberäkningen för att välja bland tillgängliga delar.
RC-kretsar beräknas med hjälp av impedansvärdet - det komplexa motståndet (Z). Ra - är strömförlusten på grund av uppvärmning av kretsdeltagarna. Ri och Re - tar hänsyn till induktans- och kapacitansinverkan på elementen. Vid motståndsterminalerna i RC-kretsar är spänningen Up omvänt proportionell mot Z.
Det termiska motståndet ökar potentialen vid belastningen och det reaktiva motståndet minskar den. Kondensatordrift vid frekvenser över resonans, när den reaktiva komponenten av det komplexa motståndet ökar, leder till spänningsförluster.
Resonansfrekvensen är omvänt proportionell mot förmågan att lagra laddning. Utifrån formeln för att bestämma Fp, beräkna vilka värden på Cc (kondensatorkapacitet) som krävs för att kretsen ska fungera.
För att beräkna impulskretsar används kretsens tidskonstant, som bestämmer RC:s effekt på impulskretsens struktur. Om kretsens resistans och kondensatorns laddningstid är kända, beräknas kapacitansen med hjälp av formeln för tidskonstanten. Den mänskliga faktorn påverkar resultatets sanningshalt.
Mästare använder parallella och seriekopplingar av kondensatorer. Beräkningsformlerna är de omvända jämfört med dem för motstånd.
En seriekoppling gör kapacitansen mindre i elementens anslutning, en parallellkrets adderar värdena.
Hur kan jag mäta kapaciteten hos en kondensator med en multimeter?
Vid mätning av kondensatorn laddas kondensatorn först ur genom att kortsluta terminalerna med en isolerad skruvmejsel på handtaget. Om detta inte görs kommer multimeteret med låg effekt att misslyckas.
Svaret på frågan hur man kontrollerar kapacitansen hos en kondensator med en multimeter med "Cx"-läge är följande:
- Slå på läget "Cx" och välj mätgräns - 2000 pF till 20 μF i standardmätaren;
- Sätt in kondensatorn i uttagen i instrumentet eller placera sonden på kondensatorns stift och läs av värdet på instrumentets skala.
Använd en ampere- och spänningsmätare eller en multimeter för att avgöra om det finns en kortslutning eller en öppen krets i höljet.
Polaritetskondensatorn ansluts till apparatens krets med hänsyn till strömriktningen. Produktens elektroder är märkta av tillverkaren. En kondensator som är konstruerad för spänningar på 1-3 V kommer att gå sönder om den omvända strömmen är högre än normalt.
Den polära elektrolytkondensatorn är bortlödd från kretskortet innan du mäter egenskaperna. Slå på multimeteret i läget för motståndsmätning eller halvledartest. Placera proberna på elektroderna i den polära kondensatorn - plus till plus, minus till minus. En defekt kondensator visar en jämn ökning av motståndet. När laddningen fortskrider minskar strömmen, EMF ökar och når strömförsörjningsspänningen.
En öppen krets i en kondensator visas på multimeteret som ett oändligt motstånd. Apparaten reagerar inte eller pilen på den analoga indikatorn rör sig knappt.
Om elementet går sönder kommer det uppmätta värdet att understiga det nominella värdet i proportion till storleken på felet.
Om man undrar hur man mäter en kondensators komplexa eller ekvivalenta serieresistans (ESR) med en multimeter är det problematiskt att göra det utan ett tillbehör. En kondensator uppvisar reaktiva egenskaper vid högfrekventa strömmar.
Andra mätmetoder
Kondensatorkapacitansmätare med egna händer är monterad enligt pulsenhetens scheman. Sekvenserna av RC-kretsar med variabla motstånd skapar en serie frekvensstegade signaler vid produktens utgång. En multimeter används för att ställa in den enhet med vilken tillbehöret ska användas.
En uppsättning testade kondensatorer ansluts i tur och ordning till konstruktionen och noggrannheten för varje delområde justeras.
En polarelektrolytisk cellkapacitetsmätare med dina egna händer är schematiskt implementerad och inställd som en del av en set-top-box utan en oscillerande krets. Utgången är en konstant spänning i stället för en pulsspänning.
I digitala kapacitetsmätare är strömförsörjningen mycket stabil. De "flytande" parametrarna för de element som kretsen är sammansatt av ger ett oacceptabelt fel i mätnoggrannheten.
Logikelement används för att bygga pulsade växelströmskällor för ESR-mätningar.
Billiga kondensatorkapacitetsmätare, RLC-bryggor med valfri SMD-resistanstestfunktion, nätladdare och LCD-display, själva lika stora som ett finger. De fungerar som ett professionellt metrologisystem. Kan fungera som en kapacitansmätare för elektrolytkondensatorer, både polära och variabla.
Relaterade artiklar:
