Site Loader
Posted on 09.03.1987

Содержание

Электрическая емкость • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыИмпульс (количество движения)Импульс силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Сенсорный экран этого планшета выполнен с использованием проекционно-емкостной технологии.

Общие сведения

Использование емкости

Конденсаторы — устройства для накопления заряда в электронном оборудовании

Историческая справка

Маркировка конденсаторов

Примеры конденсаторов

Ионисторы

Емкостные сенсорные экраны

Поверхностно-емкостные экраны

Проекционно-емкостные экраны

Общие сведения

Измерение емкости конденсатора номинальной емкостью 10 мкФ с помощью осциллографа-мультиметра

Электрическая емкость — это величина, характеризующая способность проводника накапливать заряд, равная отношению электрического заряда к разности потенциалов между проводниками:

C = Q/∆φ

Здесь Q — электрический заряд, измеряется в кулонах (Кл), — разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

В системе СИ электроемкость измеряется в фарадах (Ф). Данная единица измерения названа в честь английского физика Майкла Фарадея.

Фарад является очень большой емкостью для изолированного проводника. Так, металлический уединенный шар радиусом в 13 радиусов Солнца имел бы емкость равную 1 фарад. А емкость металлического шара размером с Землю была бы примерно 710 микрофарад (мкФ).

Так как 1 фарад — очень большая емкость, поэтому используются меньшие значения, такие как: микрофарад (мкФ), равный одной миллионной фарада; нанофарад (нФ), равный одной миллиардной; пикофарад (пФ), равный одной триллионной фарада.

В системе СГСЭ основной единицей емкости является сантиметр (см). 1 сантиметр емкости — это электрическая емкость шара с радиусом 1 сантиметр, помещенного в вакуум. СГСЭ — это расширенная система СГС для электродинамики, то есть, система единиц в которой сантиметр, грам, и секунда приняты за базовые единицы для вычисления длины, массы и времени соответственно. В расширенных СГС, включая СГСЭ, некоторые физические константы приняты за единицу, чтобы упростить формулы и облегчить вычисления.

Использование емкости

Конденсаторы — устройства для накопления заряда в электронном оборудовании

Условные обозначения конденсаторов на принципиальных схемах

Понятие электрической емкости относится не только к проводнику, но и к конденсатору. Конденсатор — система двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. В простейшем варианте конструкция конденсатора состоит из двух электродов в виде пластин (обкладок). Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухэлектродный прибор для накопления заряда и энергии электромагнитного поля, в простейшем случае представляет собой два проводника, разделённые каким-либо изолятором. Например, иногда радиолюбители при отсутствии готовых деталей изготавливают подстроечные конденсаторы для своих схем из отрезков проводов разного диаметра, изолированных лаковым покрытием, при этом более тонкий провод наматывается на более толстый. Регулируя число витков, радиолюбители точно настраивают контура аппаратуры на нужную частоту.

Примеры изображения конденсаторов на электрических схемах приведены на рисунке.

Параллельная RLC-цепь, состоящая из резистора, конденсатора и катушки индуктивности

Историческая справка

Еще 275 лет назад были известны принципы создания конденсаторов. Так, в 1745 г. в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и нидерландский физик Питер ван Мушенбрук создали первый конденсатор — «лейденскую банку» — в ней диэлектриком были стенки стеклянной банки, а обкладками служили вода в сосуде и ладонь экспериментатора, державшая сосуд. Такая «банка» позволяла накапливать заряд порядка микрокулона (мкКл). После того, как ее изобрели, с ней часто проводили эксперименты и публичные представления. Для этого банку сначала заряжали статическим электричеством, натирая ее. После этого один из участников прикасался к банке рукой, и получал небольшой удар током. Известно, что 700 парижских монахов, взявшись за руки, провели лейденский эксперимент. В тот момент, когда первый монах прикоснулся к головке банки, все 700 монахов, сведенные одной судорогой, с ужасом вскрикнули.

В Россию «лейденская банка» пришла благодаря русскому царю Петру I, который познакомился с Мушенбруком во время путешествий по Европе, и подробнее узнал об экспериментах с «лейденской банкой». Петр I учредил в России Академию наук, и заказал Мушенбруку разнообразные приборы для Академии наук.

В дальнейшем конденсаторы усовершенствовались и становились меньше, а их емкость — больше. Конденсаторы широко применяются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют колебательный контур, который может быть использован для настройки приемника на нужную частоту.

Существует несколько типов конденсаторов, отличающихся постоянной или переменной емкостью и материалом диэлектрика.

Примеры конденсаторов

Оксидные конденсаторы в блоке питания сервера.

Промышленность выпускает большое количество типов конденсаторов различного назначения, но главными их характеристиками являются ёмкость и рабочее напряжение.

Типичные значение ёмкости конденсаторов изменяются от единиц пикофарад до сотен микрофарад, исключение составляют ионисторы, которые имеют несколько иной характер формирования ёмкости – за счёт двойного слоя у электродов – в этом они подобны электрохимическим аккумуляторам. Суперконденсаторы на основе нанотрубок имеют чрезвычайно развитую поверхность электродов. У этих типов конденсаторов типичные значения ёмкости составляют десятки фарад, и в некоторых случаях они способны заменить в качестве источников тока традиционные электрохимические аккумуляторы.

Вторым по важности параметром конденсаторов является его рабочее напряжение. Превышение этого параметра может привести к выходу конденсатора из строя, поэтому при построении реальных схем принято применять конденсаторы с удвоенным значением рабочего напряжения.

Для увеличения значений ёмкости или рабочего напряжения используют приём объединения конденсаторов в батареи. При последовательном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение удваивается, а суммарная ёмкость уменьшается в два раза. При параллельном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение остаётся прежним, а суммарная ёмкость увеличивается в два раза.

Третьим по важности параметром конденсаторов является температурный коэффициент изменения ёмкости (ТКЕ). Он даёт представление об изменении ёмкости в условиях изменения температур.

В зависимости от назначения использования, конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, требования к параметрам которых некритичны, и на конденсаторы специального назначения (высоковольтные, прецизионные и с различными ТКЕ).

Маркировка конденсаторов

Подобно резисторам, в зависимости от габаритов изделия, может применяться полная маркировка с указанием номинальной ёмкости, класса отклонения от номинала и рабочего напряжения. Для малогабаритных исполнений конденсаторов применяют кодовую маркировку из трёх или четырёх цифр, смешанную цифро-буквенную маркировку и цветовую маркировку.

Соответствующие таблицы пересчёта маркировок по номиналу, рабочему напряжению и ТКЕ можно найти в Интернете, но самым действенным и практичным методом проверки номинала и исправности элемента реальной схемы остаётся непосредственное измерение параметров выпаянного конденсатора с помощью мультиметра.

Оксидный конденсатор собран из двух алюминиевых лент и бумажной прокладки с электролитом. Одна из алюминиевых лент покрыта слоем оксида алюминия и служит анодом. Катодом служит вторая алюминиевая лента и бумажная лента с электролитом. На алюминиевых лентах видны следы электрохимического травления, позволяющего увеличить их площадь поверхности, а значит и емкость конденсатора.

Предупреждение: поскольку конденсаторы могут накапливать большой заряд при весьма высоком напряжении, во избежание поражения электрическим током необходимо перед измерением параметров конденсатора разряжать его, закоротив его выводы проводом с высоким сопротивлением внешней изоляции. Лучше всего для этого подходят штатные провода измерительного прибора.

Оксидные конденсаторы: данный тип конденсатора обладает большой удельной емкостью, то есть, емкостью на единицу веса конденсатора. Одна обкладка таких конденсаторов представляет собой обычно алюминиевую ленту, покрытую слоем оксида алюминия. Второй обкладкой служит электролит. Так как оксидные конденсаторы имеют полярность, то принципиально важно включать такой конденсатор в схему строго в соответствии с полярностью напряжения.

Твердотельные конденсаторы: в них вместо традиционного электролита в качестве обкладки используется органический полимер, проводящий ток, или полупроводник.

Трехсекционный воздушный конденсатор переменной емкости

Переменные конденсаторы: емкость может меняться механическим способом, электрическим напряжением или с помощью температуры.

Пленочные конденсаторы: диапазон емкости данного типа конденсаторов составляет примерно от 5 пФ до 100 мкФ.

Имеются и другие типы конденсаторов.

Ионисторы

В наши дни популярность набирают ионисторы. Ионистор (суперконденсатор) — это гибрид конденсатора и химического источника тока, заряд которого накапливается на границе раздела двух сред — электрода и электролита. Начало созданию ионисторов было положено в 1957 году, когда был запатентован конденсатор с двойным электрическим слоем на пористых угольных электродах. Двойной слой, а также пористый материал помогли увеличить емкость такого конденсатора за счет увеличения площади поверхности. В дальнейшем эта технология дополнялась и улучшалась. На рынок ионисторы вышли в начале восьмидесятых годов прошлого века.

С появлением ионисторов появилась возможность использовать их в электрических цепях в качестве источников напряжения. Такие суперконденсаторы имеют долгий срок службы, малый вес, высокие скорости зарядки-разрядки. В перспективе данный вид конденсаторов может заменить обычные аккумуляторы. Основными недостатками ионисторов является меньшая, чем у электрохимических аккумуляторов удельная энергия (энергия на единицу веса), низкое рабочее напряжение и значительный саморазряд.

Ионисторы применяются в автомобилях Формулы-1. В системах рекуперации энергии, при торможении вырабатывается электроэнергия, которая накапливается в маховике, аккумуляторах или ионисторах для дальнейшего использования.

Электромобиль А2В Университета Торонто. Общий вид

В бытовой электронике ионисторы применяются для стабилизации основного питания и в качестве резервного источника питания таких приборов как плееры, фонари, в автоматических коммунальных счетчиках и в других устройствах с батарейным питанием и изменяющейся нагрузкой, обеспечивая питание при повышенной нагрузке.

В общественном транспорте применение ионисторов особенно перспективно для троллейбусов, так как становится возможна реализация автономного хода и увеличения маневренности; также ионисторы используются в некоторых автобусах и электромобилях.

Электромобиль А2В Университета Торонто. Под капотом

Электрические автомобили в настоящем времени выпускают многие компании, например: General Motors, Nissan, Tesla Motors, Toronto Electric. Университет Торонто совместно с компанией Toronto Electric разработали полностью канадский электромобиль A2B. В нем используются ионисторы вместе с химическими источниками питания, так называемое гибридное электрическое хранение энергии.

Двигатели данного автомобиля питаются от аккумуляторов весом 380 килограмм. Также для подзарядки используются солнечные батареи, установленные на крыше электромобиля.

Емкостные сенсорные экраны

В современных устройствах все чаще применяются сенсорные экраны, которые позволяют управлять устройствами путем прикосновения к панелям с индикаторами или экранам. Сенсорные экраны бывают разных типов: резистивные, емкостные и другие. Они могут реагировать на одно или несколько одновременных касаний. Принцип работы емкостных экранов основывается на том, что предмет большой емкости проводит переменный ток. В данном случае этим предметом является тело человека.

Поверхностно-емкостные экраны

Cенсорный экран iPhone выполнен по проекционно-емкостной технологии.

Таким образом, поверхностно-емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. В качестве резистивного материала обычно применяется имеющий высокую прозрачность и малое поверхностное сопротивление сплав оксида индия и оксида олова. Электроды, подающие на проводящий слой небольшое переменное напряжение, располагаются по углам экрана. При касании к такому экрану пальцем появляется утечка тока, которая регистрируется в четырех углах датчиками и передается в контроллер, который определяет координаты точки касания.

Преимущество таких экранов заключается в долговечности (около 6,5 лет нажатий с промежутком в одну секунду или порядка 200 млн. нажатий). Они обладают высокой прозрачностью (примерно 90%). Благодаря этим преимуществам, емкостные экраны уже с 2009 года активно начали вытеснять резистивные экраны.

Недостаток емкостных экранов заключается в том, что они плохо работают при отрицательных температурах, есть трудности с использованием таких экранов в перчатках. Если проводящее покрытие расположено на внешней поверхности, то экран является достаточно уязвимым, поэтому емкостные экраны применяются лишь в тех устройствах, которые защищены от непогоды.

Проекционно-емкостные экраны

Помимо поверхностно-емкостных экранов, существуют проекционно-емкостные экраны. Их отличие заключается в том, что на внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод, к которому прикасаются, вместе с телом человека образует конденсатор. Благодаря сетке, можно получить точные координаты касания. Проекционно-емкостный экран реагирует на касания в тонких перчатках.

Проекционно-емкостные экраны также обладают высокой прозрачностью (около 90%). Они долговечны и достаточно прочные, поэтому их широко применяют не только в персональной электронике, но и в автоматах, в том числе установленных на улице.

Автор статьи: Sergey Akishkin, Tatiana Kondratieva

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Электрическая емкость. Конденсаторы. Единицы измерения. Маркировка.

11

Электрическая емкость – понятие, которое характеризует способность тела накапливать электрические заряды. Электрическая емкость показывает, какое количество электричества получает тело при повышении его потенциала на один вольт. Емкость обозначается буквой C. Для того чтобы найти емкость С тела, нужно его заряд q разделить на напряжение

U, до которого заряжено тело: С=q/U . Если в этой формуле выразить q в кулонах, а U в вольтах, емкость получится в практических единицах. Практическая единица емкости называется фарадой (ф), следовательно:

1 фарада=1кулон/1вольт. Фарада – это емкость такого тела, заряд которого увеличивается на один кулон при повышении его потенциала на один вольт.

Фарада – очень большая емкость. Например, емкость земного шара равны всего 0,000707 фарады. В технике применяют вспомогательные единицы емкости, являющиеся долями фарады: 1 микрофарада (1мкф) = 1 000 000 ф = 10 -5ф ,

1 микромикрофарада (1 мкмкф) = 10-5

мкф =10-12 ф.

Из формулы для емкости можно определить величину заряда q: q = CU. Отсюда видно, что заряд тела прямо пропорционален его емкости и напряжению на нем.

Конденсаторы.

Устройство из проводников, разделенное диэлектриком, предназначенное для накопления электрических зарядов, называется конденсатором. Условное обозначение:

____| |_____

Простейший конденсатор, представлен в виде двух металлических пластин, между которыми проложен слой изолирующего материала. Металлические пластины называют

обкладками конденсатора.

Емкость конденсатора.

Емкость всякого конденсатора зависит от трех величин: величины поверхности обкладок; расстояния между обкладками; свойства диэлектрика. Число, показывающее, во сколько раз емкость конденсатора с каким-либо диэлектриком больше емкости такого же конденсатора с воздушным диэлектриком, называется диэлектрической проницаемостью (ε) данного диэлектрика.

Введением того или иного диэлектрика мы увеличиваем емкость воздушного конденсатора в несколько раз. Для плоского конденсатора, обкладки которого представляют параллельные пластины, величина емкости С прямо пропорциональна площади поверхности одной обкладки (с одной стороны) S, диэлектрической проницательности диэлектрика ε и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками d, т.е. толщине слоя диэлектрика.

По типу диэлектрика, разделяющего обкладки, конденсаторы постоянной емкости делятся на: бумажные; слюдяные; керамические; электролитические; воздушные:

Параллельное соединение.

Для того чтобы получить большую емкость, применяется параллельное соединение конденсаторов. При этом соединяются вместе все первые обкладки и к ним, подключается один зажим источника тока, а ко вторым обкладкам, соединенным вместе, подключается другой зажим источника. Напряжение на всех конденсаторах при параллельном соединении одно и то же, но каждый конденсатор получает различное количество электричества, пропорциональное емкости. Полный заряд, полученный всеми конденсаторами, равен сумме зарядов отдельных конденсаторов. Следовательно, общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов
: С=С1+С2+С3. Если параллельно соединяется n конденсаторов одинаковой емкости С1, то общая емкость равна произведению емкости одного конденсатора на число конденсаторов: С= nС1.

Последовательное соединение конденсаторов. При последовательном соединении конденсаторов общая емкость меньше емкости каждого из них. В частности при последовательном соединении двух конденсаторов общая емкость равна произведению емкостей отдельных конденсаторов, деленному на их сумму:

С=С1С2/С1+С2. Если соединить последовательно n конденсаторов равной емкости, то общая емкость будет в n раз меньше емкости одного конденсатора: С=С1/n

Обычно последовательное включение нескольких одинаковых конденсаторов применяется для увеличения их общей электрической прочности. При этом необходимо, чтобы сопротивления изоляции конденсаторов были также одинаковыми.

Электрическая емкость. Конденсаторы

Главная | Обратная связь

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 10Следующая ⇒

 

Т5.138 Если заряд каждой из обкладок конденсатора увеличить в n раз, то его электроемкость

1) увеличится в n раз 2) уменьшится в n раз

3) не изменится 4) увеличится в n2 раз

Т5. 139 (а) Пространство между обкладками плоского воздушного конденсатора заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью e = 3. Как изменилась емкость конденсатора?

1) уменьшилась в 3 раза 2) увеличилась в 3 раза

3) уменьшилась в 6 раз 4) увеличилась в 6 раз

 

(б) Расстояние между обкладками плоского воздушного конденсатора увеличилось в 2 раза. Как изменилась емкость конденсатора?

1) уменьшилась в 2 раза 2) увеличилась в 2 раза

3) уменьшилась в 4 раза 4) увеличилась в 4 раза 5) не изменилась

Т5.140 Конденсатор переменной емкости подключен к источнику напряжения. Как нужно изменить емкость конденсатора, чтобы заряд на его обкладках увеличился в 4 раза?

1) уменьшить в 4 раза 2) уменьшить в 2 раза 3) увеличить в 4 раза

4) увеличить в 2 раза 5) уменьшить в 8 раз

Т5.141 Конденсатор переменной емкости зарядили и отключили от источника. Как нужно изменить емкость конденсатора, чтобы разность потенциалов между его обкладками увеличилась в 4 раза?

1) уменьшить в 4 раза 2) уменьшить в 2 раза 3) увеличить в 4 раза

4) увеличить в 2 раза 5) уменьшить в 8 раз

Т5. 142 Плоский конденсатор зарядили до разности потенциалов 80 В и отключили от источника. Какой будет разность потенциалов между пластинами, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза?

1) 200 В 2) 150 В 3) 160 В 4) 210 В 5) 40 В

Т5.143 Плоский конденсатор зарядили до разности потенциалов 220 В и отключили от источника. На сколько изменится разность потенциалов между пластинами, если расстояние между ними увеличить в 2 раза?

1) 20 В 2) 60 В 3) 220 В 4) 440 В 5) 110 В

Т5.144 Разность потенциалов заряженного и отсоединенного от источника плоского конденсатора удвоилась, когда заполнявший его диэлектрик удалили. Определите диэлектрическую проницаемость диэлектрика.

1) 2 2) 2,5 3) 4 4) 6 5) 8

Т5.145 Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора равно 720 В, а расстояние между ними 6 мм. Определите напряженность поля внутри конденсатора.

1) 120 В/м 2) 1,2·106 В/м 3) 1,2·105 В/м 4) 4320 В/м

Т5.146 Определите расстояние между обкладками плоского конденсатора, если к ним приложена разность потенциалов 3000 В, а напряженность поля внутри конденсатора равна 7,5·104 В/м.

1) 4·10-2 м 2) 0,025 м 3) 0,25 м 4) 2,25·10-2 м 5) 5,5·10-3 м

Т5.147 Найдите расстояние между обкладками плоского конденсатора емкостью 4·10-5 Ф, если заряд конденсатора 4·10-4 Кл, а напряженность электрического поля внутри него равна 5000 В/м.

1) 0,003 м 2) 0,004 м 3) 0,002 м 4) 0,005 м 5) 0,001 м

Т5.148 Напряженность поля между обкладками плоского воздушного конденсатора, подключенного к источнику напряжения, равна 100 В/м. Какой станет величина напряженности, если расстояние между обкладками увеличить в 4 раза?

1) 400 В/м 2) 200 В/м 3) 25 В/м 4) 30 В/м 5) 150 В/м

Т5.149 Между вертикально расположенными обкладками плоского конденсатора поместили подвешенный на нити шарик массой 2·10-3 кг и зарядом 10-6 Кл. Определите тангенс угла отклонения нити от вертикали при подаче на конденсатор напряжения 400 В. Расстояние между обкладками 0,01 м.

1) 0,5 2) 1 3) 1,5 4) 2 5) 3

Т5. 150 Емкость одного конденсатора в 5 раз больше емкости второго. Найдите отношение емкости параллельного соединения этих конденсаторов к емкости их последовательного соединения.

1) 4,2 2) 5,2 3) 6,2 4) 7,2 5) 8,2

Т5.151 Найдите емкость конденсатора, изображенного на рисунке. Площадь пластин 4,7·10-4 м2, d1 = 2 см, d2 = 1 см, ε1 = 4, ε2 = 3.

1) 2,5·10-13 Ф 2) 5·10-13 Ф 3) 6·10-13 Ф

4) 8·10-13 Ф 5) 3·10-13 Ф

 

Т5.152 Конденсатор емкостью С расположен вертикально. Нижнюю половину пространства между обкладками конденсатора заполнили диэлектриком с проницаемостью ε = 4. Чему стала равной емкость конденсатора?

1) 4С 2) 2С 3) 2,5С 4) 5С 5) 3С

Т5.153 Конденсатор емкостью С расположен горизонтально. Нижнюю половину пространства между обкладками конденсатора заполнили диэлектриком с проницаемостью ε = 3. Чему стала равной емкость конденсатора?

1) 1,5С 2) 2С 3) 2,5 С 4) 3С 5) 3,5С

Т5. 154 Плоский конденсатор емкостью 16 мкФ разрезали вдоль плоскостей, перпендикулярных обкладкам, на 4 одинаковые части, и полученные конденсаторы соединили последовательно. Чему равна емкость такой батареи конденсаторов?

1) 16 мкФ 2) 4 мкФ 3) 1 мкФ 4) 64 мкФ 5) 256 мкФ

Т5.155 Четыре одинаковых конденсатора емкостью 15 нФ каждый спаяны в виде квадратного каркаса и включены во внешнюю цепь противоположными вершинами. Чему равна емкость такого соединения?

1) 7,5 нФ 2) 15 нФ 3) 30 нФ 4) 60 нФ 5) 3,75 нФ

Т5.156 Четыре одинаковых конденсатора емкостью 15 нФ каждый спаяны в виде квадратного каркаса и включены во внешнюю цепь соседними вершинами. Чему равна емкость такого соединения?

1) 20 нФ 2) 12,5 нФ 3) 15 нФ 4) 60 нФ 5) 3,74 нФ

Т5.157 Емкость участка цепи, состоящего из трех одинаковых конденсаторов соединенных последовательно, равна 2 мкФ. Найдите емкость между точками АВ участка цепи, составленного из тех же конденсаторов, если их соединили так, как показано на рисунке.

1) 6 мкФ 2) 4 мкФ 3) 9 мкФ 4) 2 мкФ

Т5.158 Два конденсатора с емкостями С1 = 3 мкФ и С2 = 6 мкФ соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения 9 В. Чему равен заряд первого конденсатора?

1) 6 мкКл 2) 9 мкКл 3) 12 мкКл 4) 15 мкКл 5) 18 мкКл

Т5.159 Два конденсатора с емкостями С1 = 4 мкФ и С2 = 1 мкФ соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения 220 В. Как распределится напряжение между конденсаторами?

1) U1 = 44 B, U2 = 176 B 2) U1 = 176 B, U2 = 44 B

3) U1 = 55 B, U2 = 165 B 4) U1 =165 B, U2 = 55 B

Т5.160 Определите величину заряда, который нужно сообщить трем параллельно соединенным конденсаторам, чтобы зарядить их до разности потенциалов 20 В, если емкости конденсаторов 0,5 мкФ, 1 мкФ и 1,5 мкФ.

1) 20 мкКл 2) 30 мкКл 3) 40 мкКл 4) 50 мкКл 5) 60 мкКл

Т5. 161 Латунные листы с проложенными между ними стеклянными пластинами образуют батарею конденсаторов. Определите емкость этой батареи, если число латунных листов равно 5, площадь каждого листа равна площади стеклянной пластины и составляет 200 см2, толщина каждой пластины 2 мм, а диэлектрическая проницаемость стекла равна 7.

1) 30,9·10-10 Ф 2) 24,8·10-10 Ф 3) 1,55·10-10 Ф 4) 1,24·10-10 Ф

Т5.162 Чему равна электроемкость показанного на рисунке соединения конденсаторов?

1) 4С 2) 2С 3) С 4) С/2 5) 2С/5

 

Т5.163 Чему равна емкость батареи конденсаторов, изображенных на рисунке?

1) 5С 2) 4С 3) 3С 4) 1,5С 5) 2С

 

 

Т5.164 Чему равна емкость батареи конденсаторов, изображенных на рисунке? С = 10 нФ.

1) 100 нФ 2) 84 нФ 3) 62 нФ 4) 4,8 нФ

 

Т5.165 Найдите емкость батареи конденсаторов (см. рисунок), если С = 5 нФ.

1) 5 нФ 2) 10 нФ 3) 15 нФ 4) 20 нФ 5) 25 нФ

 

 

Т5. 166 Общий заряд батареи конденсаторов q = 20 мкКл. Найдите заряд на конденсаторе емкостью 2С.

1) 8 мкКл 2) 2 мкКл 3) 4 мкКл

4) 6 мкКл 5) 1 мкКл

Т5.167 К точкам А и В батареи конденсаторов подключают источник с напряжением на клеммах U = 50 В. Найдите величину заряда на конденсаторе емкостью 3С. С = 0,1 мкФ.

1) 2 мкКл 2) 4 мкКл 3) 6 мкКл 4) 8 мкКл 5) 10 мкКл

Т5.168 В цепи, изображенной на рисунке, найдите заряд на конденсаторе С2. Емкости С1 = С2 = С3 = 3·10-6 Ф. Напряжение на батарее 100 В.

1) 0,0001 Кл 2) 0,0002 Кл

3) 0,0003 Кл 4) 0,0004 Кл 5) 0,0005 Кл

Т5.169 Конденсатор емкостью С1 = 7,7 мкФ зарядили до разности потенциалов 125 В и отключили от источника питания. После того, как к нему параллельно присоедини незаряженный конденсатор емкостью С2, напряжение на конденсаторе С1 упало до 25 В. Чему равна емкость С2?

1) 15,4 мкФ 2) 23,1 мкФ 3) 25,3 мкФ 4) 30,8 мкФ 5) 38,5 мкФ

Т5. 170 Конденсатор, заряженный до разности потенциалов 40 В, соединяют одноименно заряженными обкладками с конденсатором удвоенной емкости. Чему была равна разность потенциалов между обкладками второго конденсатора до соединения, если установившаяся разность потенциалов на батарее конденсаторов стала равной 20 В.

1) 10 В 2) 20 В 3) 40 В 4) 60 В 5) 100 В

Т5.171 Энергия заряженного конденсатора емкостью 0,02 мФ равна 0,001 Дж. Найдите напряжение между обкладками конденсатора.

1) 10 В 2) 12 В 3) 15 В 4) 20 В 5) 25 В

Т5.172 Найдите емкость конденсатора, если для того, чтобы зарядить его до напряжения 10 В, необходимо совершить работу 0,001 Дж.

1) 2·10-6 Ф 2) 2·10-5 Ф 3) 4·10-5 Ф 4) 5·10-6 Ф 5) 4·10-6 Ф

Т5.173 До какого напряжения заряжен конденсатор, если его заряд равен 0,2 мКл, а энергия конденсатора равна 0,001 Дж?

1) 40 В 2) 20 В 3) 15 В 4) 10 В 5) 5 В

Т5.174 Во сколько раз увеличится энергия заряженного конденсатора при увеличении приложенного к нему напряжения на 10%?

1) 1,21 2) 1,44 3) 1,69 4) 1,96 5) 2,25

Т5. 175 Конденсатор переменной емкости зарядили и отключили от источника. Как нужно изменить его емкость, чтобы энергия поля в конденсаторе увеличилась в 4 раза?

1) уменьшить в 8 раз 2) уменьшить в 2 раза

3) увеличить в 4 раза 4) увеличить в 2 раза 5) уменьшить в 4 раза

Т5.176 Конденсатор переменной емкости подключен к источнику напряжения. Как нужно изменить его емкость, чтобы энергия поля в конденсаторе увеличилась в 4 раза?

1) уменьшить в 4 раза 2) уменьшить в 2 раза

3) увеличить в 4 раза 4) увеличить в 2 раза 5) уменьшить в 8 раз

Т5.177 Как изменится энергия подключенного к источнику плоского конденсатора, если расстояние между его пластинами увеличить в 2 раза?

1) увеличится в 2 раза 2) увеличится в 4 раза

3) не изменится 4) уменьшится в 2 раза 5) уменьшится в 4 раза

Т5.178 Как изменится энергия плоского воздушного конденсатора, заряжен-ного и отсоединенного от батареи, если пространство между его обклад-ками заполнить диэлектриком (ε = 2)?

1) увеличится в 2 раза 2) увеличится в 4 раза

3) не изменится 4) уменьшится в 2 раза 5) уменьшится в 4 раза

Т5. 179 Два одинаковых воздушных конденсатора зарядили от одинаковых источников. Первый конденсатор отключили от источника, а второй конденсатор оставили соединенным с источником. Пространство между обкладками обоих конденсаторов заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью, равной 3. Во сколько раз энергия второго конденсатора оказалась больше, чем у первого?

1) 3 2) 6 3) 8 4) 9 5) 12

Т5.180 Два конденсатора с емкостями 5 мкФ и 2 мкФ соединены последова-тельно и подключены к источнику напряжения. Найдите отношение энергии, запасенной в первом конденсаторе, к энергии во втором.

1) 2,5 2) 6,25 3) 0,2 4) 0,4 5) 0,16

 

Постоянный ток

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.

8.2: Емкость и конденсаторы — технические библиотеки LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    25141
    • Джеймс М. Фиоре
    • Муниципальный колледж Mohawk Valley

    Конденсатор — это устройство, хранящее энергию. Конденсаторы хранят энергию в виде электрического поля. В самом простом случае конденсатор может быть немного больше, чем пара металлических пластин, разделенных воздухом. Поскольку это представляет собой разомкнутую цепь, постоянный ток не будет течь через конденсатор. Если это простое устройство подключить к источнику постоянного напряжения, как показано на рис. 8.2.1. , отрицательный заряд будет накапливаться на нижней пластине, а положительный заряд накапливается на верхней пластине. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не станет равным напряжению источника. При этом на пластинах будет накапливаться определенное количество электрического заряда.

    Рисунок 8.2.1 : Базовый конденсатор с источником напряжения.

    Способность этого устройства накапливать заряд относительно возникающего на нем напряжения называется емкостью. Его символ — C, и он имеет единицы измерения фарад (F) в честь Майкла Фарадея, английского ученого 19-го века, который сделал ранние работы в области электромагнетизма. По определению, если общий заряд в 1 кулон связан с потенциалом в 1 вольт на пластинах, то емкость равна 1 фараду.

    \[1 \text{ фарад} \экв 1 \text{кулон} / 1 \text{вольт} \label{8.1} \]

    или чаще

    \[C = \frac{Q}{V} \label{8.2} \]

    Где

    \(C\) — емкость в фарадах,

    \(Q\) — заряд в кулонах,

    \(В\) — напряжение в вольтах.

    Из уравнения \ref{8.2} видно, что при любом заданном напряжении, чем больше емкость, тем большее количество заряда может быть сохранено. Мы также можем видеть, что при заданном размере конденсатора, чем выше напряжение, тем больше сохраняется заряд. Эти наблюдения относятся непосредственно к количеству энергии, которое может быть сохранено в конденсаторе. 92 \метка{8.3} \]

    Где

    \(Вт\) — энергия в джоулях,

    \(C\) — емкость в фарадах,

    \(В\) — напряжение в вольтах.

    Базовый конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных изолятором или диэлектриком. Этот материал может быть воздухом или изготовлен из различных материалов, таких как пластик и керамика. Это показано на рисунке 8.2.2. .

    Рисунок 8.2.2 : Компоненты универсального конденсатора.

    Для практических конденсаторов пластины могут быть уложены попеременно или даже сделаны из фольги и сформированы в скрученную трубку. Какой бы ни была конструкция, характеристики диэлектрика будут играть главную роль в характеристиках устройства, как мы увидим.

    Как правило, емкость увеличивается прямо пропорционально площади пластины \(A\) и обратно пропорционально расстоянию между пластинами \(d\). Далее, это также пропорционально физической характеристике диэлектрика; диэлектрическая проницаемость \(\varepsilon\). Таким образом, емкость равна:

    \[C = \varepsilon \frac{A}{d} \label{8.4} \]

    Где

    \(C\) — емкость в фарадах,

    \(A\) — площадь плиты в квадратных метрах,

    \(d\) — расстояние между пластинами в метрах,

    \(\varepsilon\) — диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами.

    Следует отметить, что эффективная площадь пластин несколько больше, чем точная физическая площадь пластин. Это происходит из-за явления, называемого окантовкой. По сути, линии электрического поля выпячиваются наружу на краях пластины, а не сохраняют однородную параллельную ориентацию. Это показано на рисунке 8.2.3.

    Рисунок 8.2.3 : Конденсатор электрического поля с окантовкой.

    Из уравнения \ref{8.4} очевидно, что диэлектрическая проницаемость диэлектрика играет важную роль в определении объемного КПД конденсатора, другими словами, величины емкости, которая может быть упакована в компонент данного размера. Некоторые диэлектрики заметно более эффективны, чем другие. Для облегчения сравнения часто используется относительная диэлектрическая проницаемость, то есть отношение диэлектрической проницаемости к диэлектрической проницаемости вакуума \(\varepsilon_0\).

    Таблица относительной диэлектрической проницаемости различных диэлектриков приведена в таблице 8. 2.1. . Ряд обычных диэлектриков, таких как различные полипластиковые пленки и слюда, обладают диэлектрической проницаемостью, в два-шесть раз превышающей диэлектрическую проницаемость воздуха, но существуют также керамические диэлектрики, диэлектрическая проницаемость которых в сотни и тысячи раз больше, чем у воздуха.

    Материал Относительная диэлектрическая проницаемость, \(\varepsilon_r = \varepsilon /\varepsilon_0\)
    Вакуум 1 (\(\varepsilon_0\) =8,85E−12 фарад/метр)
    Воздух 1.00058986 (на СТП)
    ПТФЭ/тефлон 2. 1
    Полиэтилен/XLPE 2,25
    Полиимид 3,4
    Полипропилен 2,2-2,36
    Полистирол 2,4-2,7
    Полиэстер (майлар) 3.1
    Бумага 1,4
    Слюда 3-6
    Диоксид кремния 3,9
    Резина 7
    Алмаз 5,5-10
    Кремний 11,68
    Диоксид титана 86-173
    Титанат стронция 310
    Титанат меди кальция >250 000
     Таблица 8. 2.1 : Относительная диэлектрическая проницаемость различных диэлектриков. Данные взяты из Википедии и других источников.

    На первый взгляд может показаться, что выбор диэлектрика с самой высокой диэлектрической проницаемостью будет лучшим выбором, но это не обязательно так. Есть несколько других факторов, влияющих на это решение, включая температурную стабильность, сопротивление утечки (эффективное параллельное сопротивление), ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) и прочность на пробой. Для идеального конденсатора сопротивление утечки было бы бесконечным, а ESR было бы равно нулю.

    В отличие от резисторов, конденсаторы не имеют максимальной рассеиваемой мощности. Вместо этого они имеют максимальное номинальное напряжение. Пробойная прочность диэлектрика устанавливает верхний предел того, насколько большое напряжение может быть приложено к конденсатору, прежде чем он будет поврежден. Пробойная прочность измеряется в вольтах на единицу расстояния, таким образом, чем ближе пластины, тем меньшее напряжение выдерживает конденсатор. Например, уменьшение вдвое расстояния между пластинами удваивает емкость, но также вдвое снижает номинальное напряжение. Таблица 8.2.2 перечисляет прочность на пробой различных диэлектриков. Сравнение таблиц Таблиц 8.2.1 и 8.2.2 намекает на сложность ситуации. Например, рассмотрим полистирол против полипропилена. Полистирол предлагает умеренно повышенную диэлектрическую проницаемость, но полипропилен имеет значительное преимущество с точки зрения прочности на разрыв. Как следствие, пластины могут быть размещены намного ближе друг к другу при использовании полипропилена, при этом достигается такое же номинальное напряжение, как у конденсатора с использованием полистирола. Следовательно, полипропиленовый конденсатор потребует меньшего объема при той же емкости. Дополнительным преимуществом полипропилена является, среди прочих характеристик, высокая термостойкость и низкое влагопоглощение. Сравнивая полипропилен с полиэфиром, мы обнаруживаем, что улучшенная диэлектрическая проницаемость полиэфира наряду с аналогичной прочностью на разрыв дает улучшенную объемную эффективность по сравнению с полипропиленом. К сожалению, полиэстер страдает от большей температурной зависимости.

    Вещество Прочность на разрыв (кВ/мм)
    Воздух 3,0
    Боросиликатное стекло 20-40
    ПТФЭ (тефлон, изоляционная пленка) 60-173
    Полиэтилен 19-160
    Полипропилен 650
    Полистирол 19,7
    PEEK (полиэфирэфиркетон) 23
    Полиэстер (майлар) 580
    Неопреновый каучук 15,7-26,7
    Дистиллированная вода 65-70
    Вощеная бумага 40-60
    Слюда 118
    Алмаз 2000
    ЦТС (керамика) 10-25
     Таблица 8. {12}\). В отличие от резисторов, чей физический размер связан с их номинальной мощностью, а не значением сопротивления, физический размер конденсатора связан как с его емкостью, так и с его номинальным напряжением (следствие уравнения \ref{8.4}). Небольшие конденсаторы для поверхностного монтажа могут быть довольно малы, в то время как конденсаторы фильтра источника питания, обычно используемые в устройствах бытовой электроники, таких как аудиоусилитель, могут быть значительно больше, чем батарея элемента D. Выборка конденсаторов показана на рисунке 8.2.4. .

    Рисунок 8.2.4 : Разнообразие стилей и упаковок конденсаторов.

    В передней и левой части фотографии находятся различные конденсаторы из пластиковой пленки. Дисковый конденсатор использует керамический диэлектрик. Небольшое квадратное устройство спереди представляет собой конденсатор для поверхностного монтажа, а справа от него находится каплевидный танталовый конденсатор, обычно используемый для обхода источника питания в электронных схемах. Конденсатор среднего размера справа со сложенными выводами представляет собой бумажный конденсатор, который когда-то был очень популярен в аудиосхемах. Некоторые конденсаторы имеют обжимное кольцо с одной стороны, включая большое устройство с винтовыми клеммами. Это алюминиевые электролитические конденсаторы. Эти устройства, как правило, демонстрируют высокий объемный КПД, но, как правило, не обеспечивают максимальной производительности в других областях, таких как абсолютная точность и ток утечки. Обычно они поляризованы, что означает, что выводы должны соответствовать полярности приложенного напряжения. Вставка их в цепь в обратном порядке может привести к катастрофическому отказу. Полярность обычно обозначается рядом знаков минус и/или полосой, обозначающей отрицательный вывод. Танталовые конденсаторы также поляризованы, но обычно обозначаются знаком плюс рядом с положительным выводом. Конденсатор переменной емкости, используемый для настройки радио, показан на рис. 8.2.5. . Один набор пластин крепится к раме, а пересекающийся набор пластин крепится к валу. Вращение вала изменяет площадь перекрытия пластин и, таким образом, изменяет емкость.

    Рисунок 8.2.5 : Переменный конденсатор.

    Для больших конденсаторов значение емкости и номинальное напряжение обычно печатаются непосредственно на корпусе. В некоторых конденсаторах используется «MFD», что означает «микрофарады». Хотя цветовой код конденсатора существует, как и цветовой код резистора, он, как правило, теряет популярность. Для конденсаторов меньшего размера используется числовой код, повторяющий цветовой код. Обычно он состоит из трехзначного числа, например «152».

    Первые две цифры представляют собой часть точности, а третья цифра представляет собой множитель степени десяти. Результат в пикофарадах. Таким образом, 152 — это 1500 пф.

    Рисунок 8.2.6 : Обозначения конденсаторов (сверху вниз): неполяризованные, поляризованные, переменные.

    Схематические обозначения конденсаторов показаны на рис. 8.2.6. . Широко используются три символа. Первый символ, использующий две параллельные линии для отражения двух пластин, предназначен для стандартных неполяризованных конденсаторов. Второй символ обозначает поляризованные конденсаторы. В этом варианте положительный вывод изображается прямой линией для этой пластины и часто обозначается знаком плюс. Минусовая клемма нарисована изогнутой линией. Третий символ используется для конденсаторов переменной емкости и прочерчен стрелкой, как реостат.

    Рисунок 8.2.7 : Измеритель LCR, предназначенный для считывания емкости, сопротивления и индуктивности.

    Для получения точных измерений конденсаторов используйте измеритель LCR, такой как показанный на рис. 8.2.7. , может быть использовано. Эти устройства предназначены для измерения трех распространенных пассивных электрических компонентов: резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности 1 . В отличие от простого цифрового мультиметра, измеритель LCR также может измерять значения на различных частотах переменного тока, а не только постоянного тока, а также определять вторичные характеристики, такие как эквивалентное последовательное сопротивление и эффективное сопротивление параллельной утечки.

    Спецификация конденсатора

    Часть типовой спецификации конденсатора показана на рис. 8.2.8. . Это серия металлизированных пленочных конденсаторов со сквозными отверстиями, в которых в качестве диэлектрика используется полипропилен. Сначала мы видим список общих функций. Во-первых, мы обнаружили, что в конденсаторах используется огнестойкое эпоксидное покрытие, а также они соответствуют требованиям RoHS. Затем мы переходим к набору технических характеристик электрических характеристик. Например, мы видим, что эта серия доступна в двух вариантах: один рассчитан на 800 вольт постоянного тока, а другой — на 1600 вольт постоянного тока. Кроме того, допуск доступен как \(\pm\)3% или \(\pm\)5%. Коэффициент рассеяния \((\tan \delta )\) представляет собой меру, имеющую особое значение для работы переменного тока и пропорциональную ESR (эквивалентное последовательное сопротивление, в идеале равное 0), чем меньше, тем лучше. Сопротивление изоляции указывает на значение эффективного сопротивления параллельной утечки (чем выше, тем лучше), здесь около 30 000 МОм\(\Омега\). Наконец, мы видим данные о физических размерах, необходимые для разводки печатных плат.

    Конденсаторы, включенные последовательно и параллельно

    Несколько конденсаторов, включенных последовательно и/или параллельно, ведут себя не так, как резисторы. Параллельное размещение конденсаторов увеличивает общую площадь пластины и, следовательно, увеличивает емкость, как показано в уравнении \ref{8.4}. Поэтому конденсаторы, включенные параллельно, увеличивают стоимость, ведя себя как резисторы, включенные последовательно. Напротив, когда конденсаторы расположены последовательно, расстояние между пластинами как бы увеличивается, что приводит к уменьшению емкости. Поэтому конденсаторы, включенные последовательно, ведут себя как резисторы, включенные параллельно. Их значение находится с помощью обратной суммы суммированных обратных величин или по правилу произведения-суммы.

    Рисунок 8.2.8 : Паспорт конденсатора. Предоставлено Panasonic

    Пример 8.2.1

    Найдите эквивалентную емкость сети, показанной на рис. 8.2.9. .

    Рисунок 8.2.9 : Схема для примера 8.2.1 .

    Все эти конденсаторы подключены параллельно, поэтому эквивалентное значение равно сумме трех емкостей:

    \[C_{Всего} = C_1+C_2+C_3 \номер\]

    \[C_{Всего} = 1 \мкФ+100 нФ+560 нФ \номер\]

    \[C_{Всего} = 1,66 \мкФ \номер\]

    Пример 8.2.2

    Найдите эквивалентную емкость сети, показанной на рис. 8.2.10. .

    Рисунок 8.2.10 : Схема для примера 8.2.2 .

    В этой схеме мы видим, что левый и средний конденсаторы включены параллельно. Эта комбинация последовательно с конденсатором справа:

    \[C_{левый} = C_1+C_2 \номер\]

    \[C_{левый} = 3,3 \mu F+4,7 \mu F \номер \]

    \[C_{левый} = 8 \mu F \номер \]

    \[C_{Всего} = \frac{C_{левый}C_3} {C_{левый}+C_3} \номер\]

    \[C_{Всего} = \frac{8 \mu F16 \mu F}{8 \mu F+16 \mu F} \nonumber \]

    \[C_{Всего} \приблизительно 5,33 \мкФ \номер\]

    Если цепь не содержит ничего, кроме источника напряжения, включенного параллельно с группой конденсаторов, напряжение будет одинаковым на всех конденсаторах, как и в резистивной параллельной цепи. Если вместо этого цепь состоит из нескольких конденсаторов, включенных последовательно с источником напряжения, как показано на рис. 8.2.11. , напряжение будет делиться между ними обратно пропорционально. Другими словами, чем больше емкость, тем меньше ее доля в приложенном напряжении. Напряжения также можно найти, сначала определив последовательную эквивалентную емкость. Затем общий заряд может быть определен с использованием приложенного напряжения. Наконец, отдельные напряжения рассчитываются по уравнению \ref{8.2}, \(V = Q/C\), где \(Q\) — общий заряд, а \(C\) — интересующая емкость. Это показано в следующем примере.

    Рисунок 8.2.11 : простая последовательная схема, состоящая только из конденсаторов.

    Пример 8.2.3

    Найдите напряжения на конденсаторах на рис. 8.2.12. .

    Рисунок 8.2.12 : Схема для примера 8.2.3 .

    Первым шагом является определение общей емкости. Поскольку они расположены последовательно, мы можем использовать правило взаимности:

    \[C_{Всего} = \frac{1}{\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3}} \nonumber \]

    \[C_{Total} = \frac{1}{\frac{1}{2 \mu F} + \frac{1}{4 \mu F} + \frac{1}{8 \mu F}} \номер\]

    \[C_{Всего} \ приблизительно 1,143 \мкФ \номер\]

    Отсюда определяем общий заряд:

    \[Q = V C \номер\]

    \[Q = 12 V1. 143 \mu F \номер\]

    \[Q = 13,71 мкм C \номер\]

    Заряд всех последовательных конденсаторов постоянен, поэтому:

    \[V_{2uF} = \frac{Q}{C} \номер\]

    \[V_{2uF} = \frac{13.71 \mu C}{2 \mu F} \nonumber \]

    \[В_{2 мкФ} = 6,855 В \номер \]

    \[V_{4uF} = \frac{Q}{C} \номер\]

    \[V_{4uF} = \frac{13.71 \mu C}{4 \mu F} \nonumber \]

    \[В_{4 мкФ} = 3,427 В \номер\]

    \[V_{8uF} = \frac{Q}{C} \номер\]

    \[V_{8uF} = \frac{13.71 \mu C}{8 \mu F} \nonumber \]

    \[V_{8uF} = 1.714V \номер\]

    Сумма трех напряжений составляет 12 вольт (в пределах погрешности округления) и соответствует ожидаемому значению KVL.

    Практический совет

    Хотя может возникнуть соблазн попробовать, не пытайтесь проверить работу примера 8.2.3. в лаборатории с помощью стандартного цифрового мультиметра. Причина в том, что внутреннее сопротивление типичного цифрового вольтметра на много порядков меньше, чем сопротивление утечки конденсаторов. В результате заряд будет передаваться счетчику, нарушая измерение. Это было бы похоже на попытку измерить напряжение на цепочке резисторов, каждый из которых превышает 100 МОм\(\Омега\), с помощью измерителя, внутреннее сопротивление которого равно 1 МОм\(\Омега\). Сопротивление измерителя доминирует над параллельной комбинацией и вызывает чрезмерную нагрузку, которая разрушает измерение. Для этих типов измерений необходим специальный тип вольтметра, электростатический вольтметр или электрометр. Их иногда называют счетчиками без взимания платы.

    Зависимость тока от напряжения

    Зависимость тока от напряжения в конденсаторе отличается от зависимости резистора. Конденсаторы не так сильно сопротивляются току; более продуктивно думать с точки зрения их реакции на это. Ток через конденсатор равен емкости, умноженной на скорость изменения напряжения на конденсаторе во времени (т. е. на его наклон). То есть важно не значение напряжения, а то, как быстро меняется напряжение. При фиксированном напряжении ток конденсатора равен нулю, и поэтому конденсатор ведет себя как открытый. Если напряжение меняется быстро, ток будет высоким, и конденсатор ведет себя скорее как короткое замыкание. Выражается формулой:

    \[i = C \frac{d v}{d t} \label{8.5} \]

    Где

    \(i\) — ток, протекающий через конденсатор,

    \(C\) — емкость ,

    \(dv/dt\) — скорость изменения напряжения конденсатора во времени.

    Особенно полезная форма уравнения \ref{8.5}:

    \[\frac{d v}{d t} = \frac{i}{C} \label{8.6} \]

    Альтернативный способ поиска в уравнении \ref{8.5} указывает, что если конденсатор питается от источника постоянного тока, напряжение будет расти с постоянной скоростью (\(dv/dt\)). Он непрерывно накапливает заряд на пластинах конденсатора со скоростью \(I\), что эквивалентно \(Q/t\). Пока присутствует ток, питающий конденсатор, напряжение на конденсаторе будет продолжать расти. Хорошая аналогия, если бы у нас была труба, льющая воду в резервуар, при этом уровень в резервуаре продолжает расти. Этот процесс накопления заряда на пластинах называется зарядкой конденсатора. Например, рассматривая схему на рис. 8.2.13. , мы видим источник тока, питающий один конденсатор. Если бы мы построили график зависимости напряжения конденсатора от времени, мы бы увидели график, подобный рисунку 8.2.14. .

    Рисунок 8.2.13 : Конденсатор с источником тока.

    Рисунок 8.2.14 : Напряжение конденсатора в зависимости от времени.

    С течением времени напряжение на конденсаторе увеличивается с положительной полярностью сверху вниз. С теоретически идеальными конденсатором и источником это будет продолжаться вечно или до тех пор, пока не будет отключен источник тока. В действительности эта линия либо начала бы отклоняться по горизонтали, когда источник достиг своих пределов, либо конденсатор вышел бы из строя, как только было бы достигнуто его напряжение пробоя. Наклон этой линии определяется размером источника тока и емкостью.

    Пример 8.2.4

    Определить скорость изменения напряжения на конденсаторе в цепи рис. 8. 2.15 . Также определите напряжение конденсатора через 10 миллисекунд после включения питания.

    Рисунок 8.2.15 : Схема для примера 8.2.4 .

    Во-первых, обратите внимание на направление источника тока. Это создаст отрицательное напряжение на конденсаторе сверху вниз. Скорость изменения:

    \[\frac{dv}{dt} = \frac{i}{C} \nonumber \]

    \[\frac{dv}{dt} = \frac{−5 \mu A}{30 нФ} \nonumber \]

    \[\frac{dv}{dt} \приблизительно −166,7 \text{ вольт в секунду} \nonumber \]

    Таким образом, каждую секунду напряжение повышается еще на -166,7 вольт. Если предположить, что он полностью разряжен при подаче питания, через 10 миллисекунд он возрастет до -166,7 В / с, умноженный на 10 мс, или -1,667 вольт.

    Уравнение \ref{8.6} дает представление о поведении конденсаторов. Как только что было отмечено, если конденсатор питается от постоянного источника тока, напряжение на нем возрастает с постоянной скоростью \(i/C\). Существует предел скорости изменения напряжения на конденсаторе. Мгновенное изменение означает, что \(dv/dt\) бесконечно, и, следовательно, ток, питающий конденсатор, также должен быть бесконечным (что невозможно). Это не проблема резисторов, которые подчиняются закону Ома, а ограничение конденсаторов. Поэтому мы можем указать особенно важную характеристику конденсаторов:

    \[\text{Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно.} \label{8.7} \]

    Это наблюдение будет ключом к пониманию работы конденсаторов в цепях постоянного тока.

    Каталожные номера

    1 Катушки индуктивности рассматриваются в следующей главе.

    Эта страница под названием 8.2: Емкость и конденсаторы используется в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0, автором, ремиком и/или куратором которой является Джеймс М. Фиоре с помощью исходного контента, отредактированного в соответствии со стилем и стандартами Платформа LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Автор
        Джеймс М. Фиоре
        Лицензия
        CC BY-NC-SA
        Версия лицензии
        4,0
        Показать оглавление
        нет
      2. Теги
        1. source@http://www.dissidents.com/resources/DCElectricalCircuitAnalysis.pdf

      Изменение емкости и вариации в конденсаторах

      В наших схемах конденсатор может подвергаться и подвергается различным электрическим, механическим и экологическим воздействиям. Одним из наиболее заметных эффектов этих напряжений являются явления изменения емкости.

      Тот факт, что емкость меняется, не станет неожиданностью для большинства инженеров-конструкторов. Кроме того, тот факт, что разные типы конденсаторов будут различаться по-разному, также является общеизвестным для тех, кого это касается. Наша цель в этой статье состоит в том, чтобы изучить, что вызывает это изменение, определить, почему изменяется емкость, и сравнить степень изменения диэлектриков обычных конденсаторов.

      Во-первых, давайте проанализируем нашу основную формулу для емкости:

      Заметим, что C прямо пропорционально зависит от A и K и обратно пропорционально d. Любое изменение в С должно происходить в результате некоторого изменения или комбинации изменений в А, К или d.

      A (эффективная площадь электродов) задается конструкцией, и после изготовления конденсатора практически невозможно изменить C из-за изменения A. Таким образом, это не является нормальным фактором изменения емкости.
      d (расстояние между пластинами) также устанавливается конструкцией. Некоторые небольшие изменения d могут возникать на готовых устройствах из-за изменений внешнего или внутреннего давления, приводящих к механическому перемещению электродов. Обычно это не критично и не приводит к большим вариациям.

      К (диэлектрическая проницаемость) также изначально задается конструкцией при выборе диэлектрического материала, используемого для изготовления конденсатора. Однако теперь начинаются сложности — многие факторы будут вызывать изменение К, и это изменение К будет разным для разных материалов. Таким образом, мы видим, что основным фактором, влияющим на изменение емкости, является тот факт, что K действительно изменяется.

      Для ясного понимания различных факторов, вызывающих изменение К, и того, в какой степени эти изменения имеют место для обычных диэлектриков, представляет интерес следующее уточнение.

      K (диэлектрическая проницаемость) в нашей основной формуле – это эффективная диэлектрическая проницаемость всего «пространства» между электродами. Это «пространство» будет состоять из диэлектрического материала (или материалов, если используется многодиэлектрическая конструкция), воздуха, пропитки (если блок пропитан) и даже влаги (если она присутствует). Все эти диэлектрики соединены последовательно, поэтому результирующий Kr будет:

      Основными факторами, вызывающими изменение K, являются влажность, напряжение, частота и температура.

      ВЛАГА

      Всякий раз, когда пары влаги проникают в диэлектрик конденсатора, емкость несколько увеличивается в зависимости от количества и эффективности проникновения, процента общего расстояния между электродами, которое представлено воздухом, и процент воздуха, который насыщен или фактически заменен влагой.

      Для наглядности предположим следующее:

      Для этой иллюстрации мы видим увеличение емкости примерно на 27% из-за влаги.

      Конечно, вы обычно не увидите такого сильного проникновения влаги, но увеличение до 5% не является редкостью для негерметичных коммерческих единиц при тестировании на ускоренные испытания на влажность MIL-STD.

      НАПРЯЖЕНИЕ

      За исключением керамики общего назначения (с высоким значением K), стрессовое напряжение оказывает очень незначительное влияние на K стандартных диэлектрических материалов. В случае керамики с высоким K напряжение переменного тока приведет к увеличению K, а напряжение постоянного тока вызовет уменьшение K. Количество заряда будет зависеть от исходного значения K для этой конкретной керамической смеси.

      Например, для смеси K = 1200 нередко можно увидеть изменения примерно на +20 % при подаче 20 В переменного тока (среднеквадратичное значение) и на -30 % при подаче 200 В постоянного тока.

      ЧАСТОТА

      Что касается нашей основной области применения, нас интересует в основном низкочастотный диапазон от 0 до 30 кГц. В этой области K слюды, стекла, тефлона, полистирола и керамических диэлектриков типа NPO не претерпевает каких-либо измеримых изменений. Поликарбонатная пленка покажет небольшое снижение K примерно на 0,4% при частоте 30 кГц. Майлар упадет примерно на 1,5–2,0%, керамика с высоким содержанием калия (1200) примерно на 2,0–2,5%, а элементы, пропитанные бумагой, на 3,0–6,0%, в зависимости от пропитки. Опорная частота измерения здесь 1000 Гц.

      ТЕМПЕРАТУРА

      Температура влияет на K всех стандартных диэлектрических материалов. Этот эффект будет довольно мал для одних диэлектриков и весьма значителен для других.

      На следующих диаграммах сравниваются средние кривые зависимости различных диэлектриков от изменения емкости в зависимости от температуры. Чтобы несколько изменить эти кривые, можно использовать специальную обработку и другие факторы.

      Рисунок 1Рисунок 2Рисунок 3

      Рисунок 1 основан на пленочных блоках «сухого» типа; то есть импрегнаты не использовались. На самом деле пленки не пропитываются, но использование пропиток в качестве «наполнителя» для достижения определенных результатов является обычным явлением. Когда это будет сделано, появятся некоторые изменения в кривых.

      Рисунок 2 довольно наглядно иллюстрирует влияние различных пропитывающих материалов на результирующую K материала между электродами. И, что еще больше усложняет картину, использование различных добавок к пропиточному материалу может значительно изменить даже эти кривые.

      На рис. 3 показаны относительные кривые для других распространенных диэлектриков.

      В случае керамических конденсаторов график «типичной» кривой зависимости емкости от температуры невозможен, поскольку эти блоки могут иметь практически любую требуемую характеристику в зависимости от используемой диэлектрической смеси, обработки, метода сборки и методы стабилизации, используемые после изготовления.

      В этой статье мы видели, как внешние напряжения, приложенные к конденсатору, вызывают изменение емкости. В будущих статьях будет обсуждаться, как эти же напряжения влияют на другие параметры.

      Конденсаторы и емкости — AP Physics 2

      Все ресурсы AP Physics 2

      6 Диагностические тесты 149 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept

      ← Предыдущая 1 2 Следующая →

      AP Физика 2 Справка » Электричество и магнетизм » Схемы » Компоненты схемы » Конденсаторы и емкость

      Рассмотрим схему:

      Какова общая эквивалентная емкость?

      Возможные ответы:

      Правильный ответ:

      Объяснение:

      Эквивалентная емкость при параллельном подключении рассчитывается как сумма каждого отдельного конденсатора. Мы можем уменьшить два параллельных конденсатора следующим образом:

      В новой эквивалентной схеме последовательно соединены два конденсатора. Это требует, чтобы мы просуммировали обратные величины, чтобы найти эквивалентную емкость:

      Сообщить об ошибке

      У вас есть 3 конденсатора последовательно. Их емкость равна , , и . Какова общая емкость системы?

      Возможные ответы:

      Ни один из других ответов не является правильным

      Правильный ответ:

      Объяснение:

      Чтобы найти общую емкость последовательно соединенных конденсаторов, используйте следующее уравнение:

      .

      Наши значения для , и  равны 4, 3 и 2. Теперь мы можем подставить наши значения, чтобы найти ответ.

      Наш ответ противоположен этому. Таким образом, общая емкость равна .

      Сообщить об ошибке

      У вас есть 4 конденсатора, , , и , , расположенные, как показано на схеме ниже.

      Их емкости следующие:

      Какова общая емкость цепи?

      Возможные ответы:

      Правильный ответ:

      Объяснение:

      Помните, уравнения для сложения емкостей следующие:

      Сообщить о ошибке

      В этой параллельной плите. .

      Рассчитать емкость.

      Возможные ответы:

      Правильный ответ:

      Объяснение:

      Здесь важно помнить, что емкость зависит только от геометрии материала, а не от разности потенциалов или электрического поля.

      Для пластинчатого конденсатора

      Подстановка приведенных чисел дает

      Будьте внимательны при переводе единиц измерения в метры!

      Сообщить об ошибке

      Три конденсатора подключены параллельно друг другу. Что можно сказать наверняка о полной емкости?

      Возможные ответы:

      Суммарная емкость больше любой из отдельных емкостей.

      Общая емкость представляет собой среднее арифметическое отдельных емкостей.

      Суммарная емкость меньше любой из отдельных емкостей.

      Суммарная емкость находится где-то между наибольшей емкостью и наименьшей емкостью (включительно).

      Ничего нельзя сказать наверняка об общей емкости.

      Правильный ответ:

      Суммарная емкость больше любой из отдельных емкостей.

      Объяснение:

      Конденсаторы, подключенные параллельно, объединяются в соответствии со следующим уравнением:

      .

      Поскольку емкости складываются, и все емкости больше нуля, независимо от того, какие числа вы используете, вы всегда получите число, которое больше любого из отдельных чисел.

      Сообщить об ошибке

      Изображены четыре расположения конденсаторов. Каждый имеет эквивалентную емкость. Расположите эти четыре схемы от самой высокой эквивалентной емкости к самой низкой. Предположим, что все конденсаторы одинаковы.

      Возможные ответы:

      Правильный ответ:

      Пояснение:

      Давайте пройдемся по всем и найдем эквивалентную емкость.

      (A) Это всего лишь 

      (B) Два конденсатора соединены последовательно, так что это 

      (C) Эти конденсаторы подключены параллельно, поэтому последовательно и параллельно. Два последовательно, а третий параллельно,

      Итак, ранжируя их, получаем

      Сообщить об ошибке

      Если максимальный заряд, удерживаемый конденсатором при напряжении 12В, равен 36С, то какова емкость этого конденсатора?

      Возможные ответы:

      Правильный ответ:

      Объяснение:

      В этом вопросе нам говорят о максимальном количестве заряда, который конденсатор может удерживать при заданном напряжении. Затем нас просят определить емкость. Для этого нам нужно использовать выражение для емкости.

      Подставьте значения, данные нам в основу вопроса:

      Сообщите об ошибке

      Представьте себе конденсатор с величиной заряда Q на каждой пластине. Этот конденсатор имеет площадь A, разделительное расстояние D и подключен к батарее с напряжением V. Если какой-то внешний агент разорвет конденсатор на части, так что D удвоится, разница напряжений между пластинами увеличится, уменьшится или останется неизменной?

      Возможные ответы:

      Уменьшить

      Оставить без изменений

      Увеличить

      Зависит от напряжения батареи

      Правильный ответ:

      Оставить без изменений

      Объяснение:

      Тот факт, что система все еще подключена к батарее, указывает на постоянное значение V, поэтому независимо от того, что происходит с конденсатором, значение V остается постоянным.

      Сообщить об ошибке

      Представьте конденсатор с величиной заряда Q на каждой пластине. Этот конденсатор имеет площадь A, разделительное расстояние D и подключен к батарее с напряжением V. Если какой-то внешний агент разорвет конденсатор так, что D удвоится, заряд на каждой пластине увеличится, уменьшится или останется прежним?

      Возможные ответы:

      Уменьшение

      Увеличение

      Остается постоянным

      Заряд равен нулю

      Правильный ответ:

      3 Уменьшение Объяснение:

      Соответствующие уравнения:

      Подставьте второе уравнение в первое: каждая тарелка.

      Сообщить об ошибке

      Представьте конденсатор с величиной заряда Q на каждой пластине. Этот конденсатор имеет площадь A, разделительное расстояние D и не подключен к батарее с напряжением V. Если какой-то внешний агент разорвет конденсатор так, что D удвоится, заряд на каждой пластине увеличится, уменьшится или останется прежним?

      Возможные ответы:

      Остается постоянным

      Нам нужно знать емкость конденсатора

      Увеличить

      Уменьшение

      Правильный ответ:

      Остается постоянным

      Объяснение:

      Плате некуда деваться. Без подключенной батареи заряд не имеет физического пути на пластинах или вне их.

      Сообщить об ошибке

      ← Предыдущая 1 2 Следующая →

      Уведомление об авторских правах

      Все ресурсы AP Physics 2

      6 Диагностические тесты 149 практических тестов Вопрос дня Карточки Учитесь по концепции

      Сверхнизкая емкость — Littelfuse

      • Перекрестная ссылка конкурента

          Нужен аналог Littelfuse детали конкурента? Введите номер детали конкурента здесь.

      • Образец заказа

          Найдите номер детали, по которой вы хотите получить образцы. Или посетите страницу центра образцов.

      • Проверить запас дистрибьютора

          Проверьте уровень складских запасов дистрибьютора, введя полные или частичные номера деталей

      • Главная
      • > Продукты
      • > Диодные решетки TVS
      • > Ультранизкая емкость
      • Печать

      • Усовершенствованные диодные матрицы ESD серии
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы для заказа

      • 0,30 пФ, СОД-883

      • Стойка
        Напряжение
        (В):          5

      • I Утечка
        (мкА):          0,025

      • Контакт ESD
        (кВ):         ±22

      • Дискретные TVS серии 9 с улучшенной защитой от электростатических разрядов0367
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы для заказа

      • 0,15 пФ TYP двунаправленный, 0,30 пФ TYP однонаправленный, 0201 и 0402 DFN

      • Стойка
        Напряжение
        (В):          5

      • I Утечка
        (мкА):          0,025

      • Контакт ESD
        (кВ):         ±22

      • SC1004U-ULC-04UTG
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы заказа

      • 4-канальные диодные матрицы со сверхнизкой емкостью

      • AEC-Q101 Сертифицировано: №

      • Стойка
        Напряжение
        (В):          7

      • I Утечка
        (мкА):          50

      • СК3530-01ЛТГ
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы для заказа

      • 7В 0. 3пФ 22кВ Однонаправленный TVS диод в SOD523

      • AEC-Q101 Сертифицировано: №

      • Стойка
        Напряжение
        (В):          7

      • I Утечка
        (мкА):          1

      • SP00R6
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы для заказа

      • 0,2 пФ 12 кВ 0,7 В пробойная диодная матрица TVS в 0201

      • AEC-Q101 Сертифицировано: №

      • Зазор
        Напряжение
        (В):          0,3

      • I Утечка
        (мкА):          100

      • СП33Р6
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы для заказа

      • 0,2 пФ 0,6 В пробойная диодная матрица TVS

      • AEC-Q101 Сертифицировано: №

      • Зазор
        Напряжение
        (В):          0,3

      • I Утечка
        (мкА):          1

      • СП4337
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы для заказа

      • Двунаправленный телевизор 0,18 пФ 15 кВ

      • AEC-Q101 Сертифицировано: №

      • Стойка
        Напряжение
        (В):          5

      • I Утечка
        (мкА):          0,1

      • Диодные матрицы со сверхнизкой емкостью, серия
          Детали серии
        • Образцы для заказа

      • 0,20 пФ, 0402 ДФН и СОД-883

      • Стойка
        Напряжение
        (В):          5

      • I Утечка
        (мкА):          0,025

      • Контакт ESD
        (кВ):         ±20

      • Дискретные TVS серии 9 со сверхнизкой емкостью0367
        • Технический паспорт
          • Детали серии
        • Образцы для заказа

      • 0,13 пФ макс. двунаправленный и 0,25 пФ макс. однонаправленный, 0402 и 0201 DFN

      • Стойка
        Напряжение
        (В):          5

      • I Утечка
        (мкА):          0,025

      • Контакт ESD
        (кВ):         ±20

      Руководство по изучению емкости | Inspirit

      Емкость — это способность конденсатора удерживать электрические заряды. В этой статье вы узнаете о том, как это происходит и почему.

      ВВЕДЕНИЕ

      Вы когда-нибудь смотрели на печатную плату (PCB) и задавались вопросом, что это за крошечные батарейки? Ну, эти штуки называются конденсаторами, и, подобно батареям, они могут хранить некоторую энергию в виде заряда, необходимого для функционирования цепи. В отличие от батарей, которые генерируют энергию в результате химической реакции, эти маломощные устройства работают на свойстве, называемом емкостью.

      Источник

      ЧТО ТАКОЕ КОНДЕНСАТОР?

      Мы знаем, что проводники — это материалы, которые обеспечивают свободный поток электронов через них, а изоляторы — это материалы, которые делают обратное. Однако, когда вы размещаете избыточные электроны на обоих материалах, распределение электронов меняется, как показано на диаграмме ниже. В проводнике электроны отталкиваются друг от друга и равномерно распределяются по поверхности; на изоляторе электроны слипаются в одном месте, так как они не могут свободно двигаться.

      Источник

      Конденсатор представляет собой устройство накопления заряда, выполненное в виде сэндвича из изолятора, помещенного между двумя проводящими пластинами. Изолятор называется диэлектриком, и его функция состоит в том, чтобы увеличить зарядную емкость конденсатора.

      Источник

      Диэлектрик в конденсаторном блоке изготовлен из различных изоляционных материалов, таких как керамика, бумага, резина, пластик и другие материалы, препятствующие прохождению электричества.

      ЧТО ТАКОЕ ЕМКОСТЬ?

      Когда вы подаете электрический ток, который представляет собой поток электрического заряда через клеммы конденсатора, заряды прилипают к пластинам конденсатора. Это потому, что изолирующий диэлектрик не позволит им пройти. В результате отрицательные заряды начинают накапливаться на одной пластине и отталкивают аналогичные заряды на другой пластине, придавая ей положительный заряд.

      Источник

      Противоположные заряды притягиваются друг к другу и остаются на одном месте, так как диэлектрик не позволяет им соединиться. Эти стационарные заряды создают электрическое поле и напряжение, как батарея. По мере того, как зарядка продолжается, конденсатор достигает точки, в которой он больше не может принимать поступающий в него заряд, поскольку существующий заряд начинает отталкивать поступающий заряд. В этом пределе в игру вступает понятие емкости.

      Проще говоря, емкость — это максимальный заряд, который может хранить конденсатор. С технической точки зрения, это отношение максимального заряда Q, который может удерживать конденсатор, к приложенному напряжению V на его пластинах.
      Математически формула емкости имеет вид:

      C = QV или Q = CV

      Где, C — емкость, измеренная в фарах (Ф). Q — заряд в кулонах V — напряжение в вольтах

      Говорят, что конденсатор имеет емкость в один фаред, если он может накапливать заряд в один кулон на своих пластинах при напряжении в один вольт.

      Хотя в определении указана емкость в фарадах, один фарад является очень большой единицей для большинства конденсаторов, используемых в бытовых приборах. Итак, емкость измеряется в микрофарадах, нанофарадах или пикофарадах.

      Microfarad (μF) 1μF = 1/1,000,000 = 0.000001 = 10-6 F

      Nanofarad (nF) 1nF = 1/1,000,000,000 = 0.000000001 10-9 = F

      Picofarad (pF) 1pF = 1/1,000,000,000,000 = 0.000000000001 10 -12 = F

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      • Конденсаторы – это устройства накопления заряда, используемые в цепях.
      • Конденсаторы можно заряжать, подавая электрический ток на их клеммы.
      • На двух пластинах конденсатора накапливаются положительные и отрицательные заряды.
      • Физическое определение емкости представляет собой отношение максимального заряда Q, который конденсатор может удерживать, к приложенному напряжению V на его пластинах.

      Часто задаваемые вопросы:

      1. В чем разница между конденсатором и емкостью?

      Конденсатор — это устройство, которое накапливает энергию в виде электрического заряда. Емкость — это способность конденсатора накапливать заряды.

      2. Что такое конденсатор и его единица измерения?

      В конденсаторе используются две проводящие пластины с диэлектриком между ними для хранения зарядов. Единицей измерения емкости конденсатора является фарад.

      Мы надеемся, что вам понравился этот урок, и вы узнали что-то интересное о емкости! Присоединяйтесь к нашему сообществу Discord, чтобы получить ответы на любые вопросы и пообщаться с другими студентами, такими же, как и вы! Обещаем, это делает учебу намного веселее! 😎

      ИСТОЧНИКИ:

      1. Емкость. https://www.ck12.org/section/capacitance-%3a%3aof%3a%3a-electric-potential-worksheets-%3a%3aof%3a%3a-ck-12-physics-intermediate-workbook/. По состоянию на 22 февраля 2022 г.
      2. Конденсаторы и емкость. https://phys.libretexts.org/Bookshelves/University_Physics/Book%3A_University_Physics_(OpenStax)/Book%3A_University_Physics_II_-_Thermodynamics_Electricity_and_Magnetism_(OpenStax)/08%3A_Capacitance/8.02%3A_Capacitors_and_Capacitance.

        alexxlab

        Добавить комментарий

        Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

        Внимание! Внешний вид товара, комплектация и характеристики могут изменяться производителем без предварительных уведомлений. Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса Российской Федерации. 2024 © Все права защищены.