Site Loader

Содержание

В чем измеряются единицы емкости конденсаторов

Конденсатор представляет собой электрическое устройство, которое обладает возможностью накапливать заряд, состоит из обкладок и слоя диэлектрика между ними. Одной из важнейших характеристик прибора является ёмкость.

Конденсатор

Единица измерения емкости

В Международной системе СИ за единицу измерения ёмкости конденсатора принимают фарад:

[C] = Ф, где С – обозначение ёмкости устройства.

Международное обозначение – F. Названа в честь английского физика М.Фарадея и используется в Международной системе СИ с 1960г.

Формула для расчёта электроёмкости записывается следующим образом:

С = Dq / U (1), где:

  • Dq – заряд (измеряется в кулонах, или Кл),
  • U – разность потенциалов между обкладками (измеряется в вольтах или В).

Следовательно, 1Ф = 1Кл / 1В.

То есть конденсатор ёмкостью в 1 фарад накапливает на обкладках заряд, равный 1 кулон, создавая напряжение между ними, равное 1 вольт.

В фарадах измеряются электроёмкости проводников и конденсаторов.

Согласно правилам написания, принятых в СИ, если название происходит от фамилии учёного, то полное её название «фарад» пишется с маленькой (строчной) буквы, а её сокращённое название «Ф» – с прописной.

Единица измерения электроёмкости в других системах

Помимо СИ, есть ещё устаревшая система СГС, которой пользовались ранее. Первые три символа в названии обозначают:

  • С – сантиметр,
  • Г – грамм,
  • С – секунда.

Существует две разновидности системы: СГСЭ и СГСМ. Символ Э в СГСЭ обозначает электростатическую систему, а символ М – магнитную. В системе СГСЭ емкость конденсатора измеряется в сантиметрах, или см. Для пересчёта используют соотношение:

  • 1см » 1,1126 · 10-12Ф,
  • 1Ф » 8,99 · 1011 статФ.

Сантиметр по-другому может называться статфарад, или статФ.

В системе СГСМ единицей измерения является абфарад, или абФ. Абфарад связан с фарадом следующим образом:

1абф = 1·109 Ф = 1ГФ.

Для перевода из СГСЭ и СГСМ в СИ в сети Интернет имеются специальные сервисы, которые позволяют автоматизировать эти действия.

Онлайн переводчик из СГС в СИ

Фарады через основные единицы системы СИ

Для выражения фарады через основные единицы СИ воспользуемся следующими формулами.

Единица измерения заряда вычисляется как:

Dq = I · Dt (2), где:

  • I – сила тока (измеряется в амперах или А),
  • Dt – время прохождения заряда (измеряется в секундах или с).

В свою очередь, напряжение определяется как работа, которую нужно выполнить для перемещения заряда в электростатическом поле:

U = А / Dq (3), где А – работа по перемещению заряда, определяется в джоулях, или Дж.

Из механики известно, что:

А = F · s = m · a · s (4), где:

  • m – масса, измеряется в килограммах, или кг,
  • s – перемещение, рассчитывается в метрах, или м,
  • a – ускорение, определяется в м/с2.

Из формул 1-4 имеем:

Таким образом, 1 фарад через единицы СИ определяется как:

Кратные единицы ёмкости

При покупке радиодеталей невозможно купить конденсатор с электроёмкостью даже в несколько единиц фарад. Они выпускаются с гораздо меньшими параметрами. Это объясняется тем, что ёмкость в 1 фарад является очень большой величиной. Например, такую электроёмкость может иметь изолированный проводник в форме шара с радиусом в 13 раз больше радиуса Солнца.

Именно по этой причине для характеристики емкостных устройств применяют дольные единицы, которые рассчитываются как доля от определённого числа фарад. Для обозначения используют приставки, которые применяются для сокращения длины записываемого числа.

Таблица перевода дольных единиц

ПриставкаОбозначениеМножитель
децидФdF10^-1
сантисФsF10^-2
миллимФmF10^-3
микромкФF или uF10^-6
нанонФnF10^-9
пикопФpF, mmF, uuF10^-12
фемтофФfF10^-15
аттоаФaF10^-18
зептозФzF10^-21
йоктоиФyF10^-24

Таким образом, если параметр указывается равным 5 uF, то для перевода в фарады необходимо умножить цифру 5 на соответствующий множитель. Получаем 5 uF = 5 · 10-6 F.

В радиотехнике наиболее популярны модели, ёмкость которых измеряется в микрофарадах, нанофарадах (микромикрофарадах) или пикофарадах.

Также промышленность выпускает устройства ионисторы, которые представляют собой конденсаторы, имеющие двойной электрический слой. У некоторых ионисторов ёмкость может измеряться в килофарадах.

Ионистор с характеристикой в 1F

Маркировка конденсаторов в зависимости от ёмкости

Кодировка маленьких по размерам устройств

Существует специальная цифровая кодировка. Её используют для маркировки маленьких по размерам приборов. Кодировка электроёмкости выполняется согласно стандарту EIA.

Внимание! Ёмкость небольших конденсаторов, например, керамических или танталовых, обычно измеряется в пикофарадах, а больших, например, алюминиевых электролитических, в микрофарадах.

Существует специальная таблица таких обозначений, с помощью которой можно быстро подобрать такую же или аналогичную радиодеталь по соответствующему коду. Её можно свободно найти в Интернете.

В старых маркировках использовалась следующая кодировка. Если нанесено целое двузначное число, значит, значение ёмкость измеряется в пикофарадах, а если нанесена десятичная дробь, значит, параметр определяется в микрофарадах.

Например, радиодеталь с параметром 1000 nF =1 uF будет иметь маркировку 105, с параметрами 820 nF = 0, 82 uF – маркировку 824, а 0,27 uF = 270nF будет обозначено кодом 274.

В настоящее время, если на устройстве нанесено значение, не содержащее буквы, то оно обозначает ёмкость в пикофарадах. Если перед цифрами или после них стоит символ «н» («n»), то это означает, что значение даётся в нанофарадах, если «мк» («m», «u») – микрофарадах. В том случае, когда символ располагается перед числом, цифры в нём обозначают сотые доли. Например, n61 расшифровывается как 0,61нФ. Если символ располагается посередине значения, то на место символа нужно поставить запятую. Сам символ покажет единицы измерения. Например, 5u2 обозначает 5,2 мкФ.

Также в настоящее время используется цифровая кодировка, содержащая три числа. Первые две цифры являются числовыми характеристиками ёмкости. Параметр при этом измеряется в пикофарадах. Если значение меньше 1, то первая цифра – 0. Третья цифра определяет множитель, на который нужно умножить число, получаемое из первых двух цифр.

В случае, когда последнее число находится в диапазоне от 0 до 6, к значению дописывают количество нулей, равное третьей цифре. Например, если указано число 270, то устройство имеет параметр 27 пФ, если 271 – то на 270 пФ.

Трёхзначная кодировка

Если число равно 8, то в этом случае множитель равен 0,01. То есть если указано число 278, то ёмкость будет равна 27 · 10-2 = 0,27. Когда третье число равно 9, то множитель будет 0,1. Например, маркировка 109 указывает на электроёмкость в 1 пФ.

Если в кодировке присутствует символ «R», то параметр указывается в пикофарадах, а символ показывает место расположения запятой. Например, 4R1 расшифровывается как 4,1пФ.

Кодировка больших по размерам устройств

На больших по габаритным размерам конденсаторах маркировка наносится сверху на корпус, причём в данном случае будет присутствовать полная информация о параметрах устройства.

В обозначениях может встречаться значение MF. В приставках Международной системы единиц СИ если перед единицей измерения располагается большая буква М, то это обозначает, что должен использоваться множитель 106. В случае с конденсатором это всё равно будет обозначать микрофарады.

Также может встречаться обозначение МFD или mfd. В данном случае сочетание символов «fd» обозначает farad. Таким образом, если на корпусе написано 5 mfd, то значит, что конденсатор используется на 5 микрофарад.

Маркировка больших по размерам конденсаторов

Таким образом, при ремонте электросхемы, содержащей конденсатор, нужно правильно читать маркировку устройства и соответственно информации подбирать нужный прибор.

Видео

Оцените статью:

Электрическая ёмкость: определение, формулы, единицы измерения

Одним из важных параметров, учитываемых в электрических цепях, является электрическая емкость – способность проводников накапливать заряды. Понятие емкости применяется как для уединенного проводника, так и для системы, состоящей из двух и более проводников.  В частности, емкостью обладают конденсаторы, состоящие из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком или электролитом.

Для накопления зарядов широко применяютсяаккумуляторы, используемые в качестве источников постоянного тока для питания различных устройств. Количественной характеристикой, определяющей время работы аккумулятора, является его электроемкость.

Определение

Если диэлектрик, например, эбонитовую палочку, наэлектризовать трением то электрические заряды сконцентрируются в местах соприкосновения с электризующим материалом. При этом, другой конец палочки можно насытить зарядами противоположно знака и такая наэлектризованность будет сохраняться.

Совсем по-другому ведут себя проводники, помещенные электрическое поле. Заряды распределяются по их поверхности, образуя некий электрический потенциал. Если поверхность ровная, как у палочки, то заряды распределятся равномерно. Под действием внешнего электрического поля в проводнике происходит такое распределение электронов, чтобы внутри его сохранялся баланс взаимной компенсации негативных и позитивных зарядов.

Внешнее электрическое поле притягивает электроны на поверхность проводника, компенсируя при этом положительные заряды ионов. По отношению к проводнику имеет место электростатическая индукция, а заряды на его поверхности называются индуцированными. При этом на концах проводника плотность зарядов будет несколько выше.

На металлическом шаре заряды распределяются равномерно по всей поверхности. Наличие полости любой конфигурации абсолютно не влияет на процесс распределения.

Однако, если проводник убрать из зоны действия поля, то его заряды перераспределятся таким образом, что он снова станет электрически нейтральным.

На рисунке 1 изображена схема заряженного разнополюсного диэлектрика и проводника, удалённого из зоны действия электростатического поля. Благодаря тому, что диэлектрик сохраняет полученные заряды, уединенный проводник восстановил свою нейтральность.

Рис. 1. Распределение зарядов

Интересное явление наблюдается с двумя проводниками, разделенными диэлектриком. Если одному из них сообщить положительный заряд, а другому – отрицательный, то после убирания источника электризации заряды на поверхности проводников сохранятся. Заряженные таким образом проводники обладают разностью потенциалов.

Заряды, накопившиеся на диэлектрике, уравновешивают внутренние взаимодействие в каждом из проводников, не позволяя им разрядиться. Величина заряда зависит от площади поверхности параллельных проводников и от свойства диэлектрика, расположенного между ними.

Свойство сохранять накопленный заряд называется электроемкостью. Точнее говоря, – это характеристика проводника, физическая величина определяющая меру его способности в накоплении электрического заряда.

Накопленное электричество можно снять с проводников путем короткого замыкания их или через нагрузку. С целью увеличения емкости на практике применяют параллельные пластины или же длинные полоски тонкой фольги, разделённой диэлектриком. Полоски сворачивают в тугой цилиндр для уменьшения объема. Такие конструкции называют конденсаторами.

На рисунке 2 изображена схема простейшего конденсатора с плоскими обкладками.

Рис. 2. Схема простого конденсатора

Существуют конденсаторы других типов:

  • переменные;
  • электролитические;
  • оксидные;
  • бумажные;
  • комбинированные и другие.

Важной характеристикой конденсатора, как и других накопительных систем, является его электрическая емкость.

Формулы

На рисунке 3 наглядно показано формулы для определения емкости, в т. ч. и для сферы.

Рис. 3. Электроёмкость проводника

По отношению к конденсатору, для  определения его емкости применяют формулу: C = q/U. То есть, эта величина прямо пропорциональна заряду одной из обкладок и обратно пропорциональна разнице потенциалов между обкладками (см. рис. 4).

Ёмкость конденсатора

О других способах определения ёмкости конденсатора читайте в нашей статье: https://www.asutpp.ru/kak-opredelit-emkost-kondensatora.html

Единицы измерения

За единицу измерения величины электроемкости принято фараду: 1 Ф = 1 Кл/1В.  Поскольку фарада величина огромная, то для измерения емкости на практике она мало пригодна. Поэтому используют приставки:

  • мили (м) = 10-3;
  • микро (мк) = 10-6;
  • нано (н) = 10-9;
  • пико (пк) = 10-12;

Например, электрическая емкость 1 мкф = 0,000001 Ф. Параметр зависит от геометрических размеров, конфигурации проводника и материала диэлектрика.

Уединенный проводник и его емкость

Уединенным называют проводник, влиянием на который других элементов цепей можно пренебречь. Предполагается, что все другие проводники бесконечно удалены от него, а как известно, потенциал точки, бесконечно удаленной в пространстве, равен 0.

Электрическую емкость C

уединенного проводника, определяют как количество электричества q, которое требуется для повышения электрического потенциала на 1 В: С = q/ϕ. Параметр не зависит от материала, из которого изготовлен проводник.

Конденсаторы постоянной и переменной емкости

Эра накопителей электричества началась с воздушных конденсаторов. Благодаря плоскому конденсатору с большой  площадью обкладок физики смогли понять, как взаимная емкость регулируется площадями пластин, что позволило им создать конденсаторы с переменной емкостью (см. рис. 5).

Рис. 5. Конденсатор переменной емкости

Идея изменения емкости состояла в том, чтобы путем поворота плоской обкладки изменять площадь поверхности, которая располагается напротив другой пластины. Если обкладки располагались точно друг против друга, то напряженность поля между ними была максимальной. При смещении одной из пластин на некоторый угол, напряженность уменьшалась, что приводило к изменению емкости. Таким образом, можно было плавно управлять накопительной способностью конденсатора.

Детали с переменной емкостью нашли применение в первых радиоприемниках для поиска частоты нужной станции. Данный принцип используется по сегодняшний день в различных аналоговых электрических схемах.

Большую популярность приобрели электролитические конденсаторы. В качестве одной из обкладок у них используется электролит, обладающий высокими показателями диэлектрической проницаемости. Благодаря диэлектрическим свойствам электролитов такие конденсаторы обладают большими емкостями.

Главные их преимущества электролитического конденсатора:

  • высокие показатели емкости при малом объеме;
  • применение в цепях с постоянным током.

Недостатки:

  • необходимо соблюдать полярность;
  • ограниченный срок службы;
  • чувствительность к повышенным напряжениям.

Высокую электрическую прочность имеют плоские конденсаторы, у которых в качестве диэлектрического материала применяется керамика. Они используются в цепях с переменным током и выдерживают большие напряжения.

Сегодня промышленность поставляет на рынок множество конденсаторов различных типов, с высокими показателями проницаемости диэлектриков.

Конденсаторы различных типов

Аккумуляторы и электроемкость

Накопители электричества большой емкости (аккумуляторы) состоят из положительных и негативных пластин, погруженных в электролит. Во время зарядки часть атомов электролита распадается на ионы, которые оседают на пластине. Образуется разность потенциалов между пластинами, что является причиной возникновения ЭДС при подключении нагрузки.

С целью увеличения напряжения аккумуляторы последовательно соединяют в батареи. Разница потенциалов одной секции около 2 В. Для получения аккумулятора на 6 В необходимо создать батарею из трех секций, а на 12 В – батарею из 6 секций.

Для характеристики аккумуляторов (батарей) используются параметры:

  • емкости;
  • номинального напряжения;
  • максимального тока разряда.

Единицей емкости аккумулятора является ампер-час (А*ч) или кратные ей миллиампер-часы (мА*ч). Емкость аккумулятора зависит от площади пластин. Увеличить емкость можно путем параллельного подключения нескольких секций, но такой способ почти не применяется, так как проще и надежнее создать аккумулятор с большими пластинами.

электрическая ёмкость — это… Что такое электрическая ёмкость?

(С), величина, характеризующая способность проводника удерживать электрический заряд. Для уединённого проводника

С = Q/φ, где Q — заряд проводника, φ — его потенциал. Электрическая ёмкость конденсатора С = Q/(φ1 — φ2), где Q — абсолютная величина заряда одной из обкладок, φ1 — φ2 — разность потенциалов между обкладками (φ12). Измеряется в системе СГС в см, в СИ — в фарадах.

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ (С), характеристика проводящего тела, мера его способности накапливать электрический заряд (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД).
Когда увеличивается заряд проводника, то прямо пропорционально заряду будет возрастать его потенциал (см. ПОТЕНЦИАЛ (в физике)). Это справедливо для проводников любой геометрической формы. Отношение заряда проводника к его потенциалу не зависит от величины заряда, находящегося на проводнике, и определяются свойствами самого проводника, а также среды, в которой он находится. Характеристикой электрических свойств проводника, определяющей возможность накопления зарядов на данном проводнике, является электрическая емкость С.
Так как заряду q проводника пропорционален потенциал j(отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности), то электрическая емкость С уединенного проводника равна отношению заряда проводника к потенциалу и определяется отношением:
С = q/j.
Таким образом, чем больше электрическая емкость, тем больший заряд может накопить проводник, имеющий данный потенциал.
Численно электрическая емкость С равна заряду q, который необходимо сообщить уединенному телу для изменения его потенциала на единицу.
Единица электроемкости в системе СИ — фарад (см. ФАРАД). 1 Ф — это емкость такого уединенного проводника, потенциал которого изменяется на 1 В (вольт (см. ВОЛЬТ)) при сообщении ему заряда 1 Кл (кулон (см. КУЛОН (единица количества электричества))).
В системе единиц СГСЕ электрическая емкость измеряется в сантиметрах.
1 Ф = 9.1011 см.
Емкость уединенного шара радиусом R, равна:
С = 4pоR.
Поэтому в системе СГСЕ электрическая емкость проводящего шара в вакууме равна его радиусу. Емкостью 1 Ф обладает шар, радиус которого равен 9.106км. Если считать Землю уединенным проводником, то ее электрическая емкость составляла бы порядка 0,7мФ.
В общем случае электрическая емкость геометрически подобных проводящих тел пропорциональна их размерам. Емкость зависит от геометрических размеров и формы проводников, взаимного расположения проводников и диэлектрической проницаемости, но не зависит от материала проводника.
Наличие вблизи проводника других тел изменяет его электрическую емкость, так как потенциал проводника зависит и от электрических полей, создаваемых наведенными в окружающих телах зарядами вследствие явления электростатической индукции (см. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ).
Понятие электрической емкости относится не только к одному проводнику, но и к системе проводников, в частности к системе двух проводников, разделенных тонким слоем диэлектрика — конденсатору электрическому (см. КОНДЕНСАТОР (электрический)). Конденсаторы используют для получения нужных величин электрической емкости в технике. Емкость конденсатора характеризует не отдельную пластину, а систему двух пластин (проводников) в их взаимном расположении друг к другу. Электрическая емкость всегда характеризует систему из двух тел, между которыми установилась разность потенциалов (так как физический смысл имеет только разность потенциалов между двумя точками (см Потенциал электростатический (см. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ)). Электроемкость конденсатора (взаимная емкость его обкладок), заряженных соответственно зарядами +q и –q, это физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводниками. Электрическая емкость конденсатора практически не зависит от наличия окружающих тел и может достигать очень большой величины при малых геометрических размерах конденсаторов.
Все элементы и устройства, применяемые в электрических цепях различного назначения (трансформаторы, электронные приборы) также обладают электрической емкостью, влияние которой в некоторых режимах может быть существенным.

39. Электроемкость. Емкость шара, емкость плоского конденсатора. Единицы измерения емкости.

Электрической емкостью проводника наз. отношение заряда проводника к его потенциалу:

Емкость определяется геометрической формой, размерами проводника и свойствами среды (от материала проводника не зависит). Чем больше емкость проводника, тем меньше меняется потенциал при изменении заряда.

Емкость шара в СИ:

Ёмкость плоского конденсатора.

, т.о. емкость плоского конденсатора зависит только от его размеров, формы и диэлектрической проницаемости. Для создания конденсатора большой емкости необходимо увеличить площадь пластин и уменьшить толщину слоя диэлектрика.

Единицы емкости.

Емкостью 1Ф (фарад) обладает такой проводник, у которого потенциал возрастает на 1 В при сообщении ему заряда в 1 Кл.

Емкостью 1Ф  обладал бы уединенный шар, радиус которого был бы равен 13 радиусам Солнца.

Емкость Земли  700 мкФ

Если проводник не уединенный, то потенциалы складываются по правилу суперпозиции и емкость проводника меняется.

40. Конденсаторы. Электроёмкость конденсатора. Применение конденсаторов

Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.  Проводники наз. обкладками  конденсатора. Если заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то  под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из его обкладок.

Электроемкостью конденсатора называют отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между обкладками: .

Назначение конденсаторов

  1. Накапливать на короткое время заряд или энергию для быстрого изменения потенциала.

  2. Не пропускать постоянный ток.

  3. В радиотехнике: колебательный контур, выпрямитель.

41. Магнитное поле, его свойства. Характеристики магнитного поля: магнитная индукция, напряженность.  Магнитное поле— форма существования материи, окружающей движущиеся электрические заряды (проводники с током, постоянные магниты).Основные свойства магнитного поля: порождается движущимися электрическими зарядами, проводниками с током, постоянными магнитами и переменным электрическим полем; действует с силой на движущиеся электрические заряды, проводники с током, намагниченные тела; переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле. Магнитное поле изображается графически с помощью магнитных силовых линий или линий магнитной индукции.Магнитными силовыми линияминазываются линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются железные опилки или оси маленьких магнитных стрелок. В каждой точке такой линии вектор  направлен по касательной. Линии магнитной индукции всегда замкнуты, что говорит об отсутствии в природе магнитных зарядов и вихревом характере магнитного поля.МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

— это силовая характеристика магнитного поля.

Вектор магнитной индукции направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся магнитная стрелка в магнитном поле.

Единица измерения магнитной индукции в системе СИ:

Напряжённость магни́тного по́ля— векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукцииBи вектора намагниченностиM.

В Международной системе единиц (СИ): где— магнитная постоянная.

Магнитным моментомрамки с током называется вектор равный произведению силы тока, текущего по рамке, на вектор площади.

42. Закон Био — Савара- Лапласа. Примеры простейших магнитных полей проводников с током.  Закон Био́—Савара—Лапла́са — физический закон для определения вектора индукции магнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током.

а) Магнитное поле прямого тока

 

 ;  ;

б) Магнитное поле в центре кругового проводника с током

α = 90°; sin α = 1.

Тест по физике Конденсатор 8 класс

Тест по физике Конденсатор для учащихся 8 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.

1. Конденсатор — это физический прибор, главные детали которого

1) две обкладки, укрепленные на основаниях
2) две проводящие электричество обкладки и диэлектрик между ними
3) одна обкладка и диэлектрик
4) две прокладки и воздух между ними

2. Какого знака заряды получают обкладки конденсатора при его зарядке? Где образуется электрическое поле?

1) Положительные; между обкладками
2) Отрицательные; около обкладок
3) Противоположные по знаку; вокруг обкладок
4) Противоположные по знаку; между обкладками

3. Конденсаторы бывают разного типа, так как могут иметь разные

1) диэлектрики
2) формы обкладок
3) вещества обкладок
4) все эти факторы в любых сочетаниях

4. Электроемкость конденсатора — физическая величина, ха­рактеризующая

1) его возможность быть источником тока
2) быстроту его зарядки
3) какой электрический заряд он может накопить
4) быстроту его разрядки при соединении обкладок проводни­ком

5. Электроемкость конденсатора измеряется

1) количеством электричества, находящегося на одной его об­кладке
2) отношением электрического заряда одной из обкладок к напряжению между обкладками
3) отношением количества электричества на обкладках к на­пряжению между ними

6. От каких факторов зависит электроемкость конденсатора?

1) От площади и формы обкладок
2) От расстояния между обкладками и удельного сопротивле­ния их вещества
3) От наличия между обкладками диэлектрика и его цвета
4) От площади обкладок, расстояния между ними и наличия диэлектрика

7. По какой формуле можно найти значение электроемкости конденсатора?

1) P = A/t
2) I = U/R
3) С = q/U
4) R = (ρl)/S

8. В каких единицах измеряется электроемкость?

1) Ампер (А)
2) Кулон (Кл)
3) Фарад (Ф)
4) Вольт (В)

9. Какова электроемкость конденсатора, у которого при заряде 0,08 Кл напряжение на обкладках 40 кВт?

1) 2 ⋅ 10-5 Ф
2) 32 ⋅ 102 Ф
3) 5 ⋅ 105 Ф
4) 2 ⋅ 10-16 Ф

10. Энергия конденсатора определяется по формуле

1) R = (ρl)/S
2) С = q/U
3) E = (mv2)/2
4) W = CU2/2

Ответы на тест по физике Конденсатор
1-2
2-4
3-4
4-3
5-2
6-4
7-3
8-3
9-1
10-4

Тема урока: Электроемкость. Единицы электроемкости. Конденсаторы. 10 класс

Тема урока: Электроемкость. Единицы электроемкости. Конденсаторы. 10 класс

Образовательные цели:  сформировать понятия электрической ёмкости, единицы ёмкости; изучить зависимость ёмкости от размеров проводника, диэлектрической проницаемости среды и расстояния между пластинами конденсатора.

  • Воспитательные цели:  продолжить формирование представления о строении вещества; о частицах, входящих в состав молекул и атомов; показать реальность электрического поля.
  • Развивающие цели:  формировать умения сравнивать результаты опытов, формулы, а также величины характеризующие электроёмкость; научиться использовать знания формул в решении задач.

Оборудование: 2 электрометра, металлические пластины на изолирующих подставках, электростатическая машина, соединительные провода, конденсаторы переменной и постоянной ёмкости.

Демонстрации:

  • Зависимость электроёмкости от расстояния между пластинами.
  • Зависимость ёмкости плоского конденсатора от площади пластины.
  • Зависимость электроёмкости от диэлектрической проницаемости среды.

План урока.

  1. Проверка ранее изученного материала.
  2. Изучение нового материала.
  1. Понятие о конденсаторе.
  2. Электроёмкость конденсатора.
  3. Единица электроёмкости
  4. Формула электроёмкости плоского конденсатора.
  5. Виды конденсаторов.

III.Закрепление. Решение задач. Беседа по вопросам.

  1. Итог урока.

Стадия вызова:

Ход урока:

  1.  Проверка раннего изученного материала  (устно) 
  • В каких единицах измеряется напряжённость электрического поля?
  • В каких единицах измеряется электрический заряд?
  • Записать формулу закона Кулона для вакуума в СИ.
  • Записать формулу закона Кулона для среды в СИ.
  • Что такое электрическое поле?
  • Как называют поле неподвижных зарядов?
  • Записать формулу напряженности.
  • Чему равна напряжённость поля точечного заряда?
  • Чему равна разность потенциалов между двумя точками заряженного проводника?
  • Стадия осмысления:

Изучение нового материала.

Слово »конденсатор» происходит от латинского слова condensare, что означает »сгущение». В учении об электрических явлениях этим словом обозначают устройства, позволяющие сгущать электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле.

Простейший конденсатор состоит из двух проводников, разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника.

Свойство конденсатора сгущать электрические заряды и связанное с ним электрическое поле можно наблюдать на опыте.

Опыт 1. Две металлические пластины, укреплённые на изолирующих подставках, располагаем параллельно друг другу и присоединяем к электрометру. Одну из пластин соединяем с землёй.

(рис.1)

Одной из пластин сообщаем положительный заряд q. Другая при этом получит через влияние отрицательный заряд- q. Электрометр покажет разность потенциалов между пластинами.

Сообщим первой пластине дополнительно заряд q тем же способом, прикоснувшись наэлектризованным шаром. Теперь на пластинах находятся заряды 2 q и -2 q. Показания электрометра при этом увеличились в двое.

Не меняя зарядов, начнём сближать пластины. Напряжение между пластинами будет уменьшаться. При некотором расстоянии оно станет таким, каким оно было при зарядах q и –q. Прекратим сближение пластин и вновь первой пластине передадим дополнительный заряд q. Показания электрометра вновь увеличатся. При дальнейшем сближении пластин, замечаем, что при некотором, ещё меньшем расстоянии между ними электрометр вновь покажет прежнюю разность потенциалов. Следовательно, сдвигая пластины конденсатора, можно при одном и том же напряжении накапливать на одной пластине положительные заряды q, 2q, 3q,…, а на другой- равные по модулю отрицательные заряды. т.о, конденсатор накапливает заряды: поверхностная плотность зарядов увеличивается по мере сближения пластин.

Свойство конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле характеризуется особой величиной, называемой электроёмкостью.

Чтобы выяснить смысл этой величины, обратимся к исследованиям.

Опыт 2. Касаясь одинаково заряженными шарами внешней стороны пластины конденсатора, передаём этой пластине последовательно по заряду q. При этом заметим, что по мере увеличения заряда растёт напряжение между пластинами. Причём при зарядах q, 2q, 3q,… напряжение принимает значение U, 2U, 3U,…, возрастая пропорционально заряду. (рис.2) Но отношение заряда к напряжению остаётся постоянным: 

рис.2

Проведём такие же опыты с конденсатором, пластины которого имеют большую площадь; при этом расстояние между пластинами сделаем таким же. Увеличивая заряд одной из пластин на q, т.е. делая его равным 2q, 3q,…, заметим, что напряжение между пластинами принимает значения U1, U2, 3U1…, где U1 < U. Но .

Для того чтобы второй конденсатор зарядить до такого же напряжения, как и первый, ему надо сообщить больший заряд. Второй конденсатор обладает большей электрической ёмкостью, т.е. второму конденсатору соответствует большее значение отношения заряда к напряжению. Следовательно, величина С характеризует электрическую ёмкость конденсатора.

Электрической ёмкостью конденсатора называется скалярная величина, характеризующая его свойство накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле. Электроёмкость конденсатора равна отношению заряда одной из пластин к напряжению между ними: 

За единицу электроёмкости в СИ принимается электроёмкость конденсатора, напряжение между обкладками конденсатора которого равно 1В, когда на его обкладках имеются разноимённые заряды по 1Кл. Эта единица названа фарад в честь М.Фарадея:   . На практике применяются:       

Из рассмотренных исследований делаем вывод, что С конденсатора зависит от площади S пластин и расстояния d между ними:   .

Опыт 3. Кроме того, электрическая ёмкость конденсатора зависит от рода диэлектрика, находящегося между пластинами. Внесём в пространство между пластинами заряженного конденсатора лист какого-либо диэлектрика. Мы видим, что напряжение между пластинами уменьшилось.(рис. 3,4) Значит, электрическая ёмкость конденсатора увеличилась 

Выведем формулу для расчёта электроёмкости плоского конденсатора. По определению   . Учитывая, что U = Ed, а , получаем:

Полученная формула согласуется с результатами рассмотренных опытов.

рис. 3

рис.4

Выслушаем два заранее подготовленных сообщения учащихся о различных типах конденсаторов (о конденсаторах переменной ёмкости, технических бумажных и электролитических конденсаторах), их сравнительной характеристике, устройстве и применении.

1.Сообщение.

В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное устройство. Технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными парафином. Алюминиевая фольга и бумажные ленты туго свёрнуты в пакет небольшого размера. Бумажный конденсатор, имея размеры спичечного коробка, обладает электроёмкостью до 10 мкФ (металлический шар такой же ёмкости имел бы радиус 90 км).

В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной электроёмкости. Такой конденсатор состоит из двух систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняется площадь перекрывающейся части пластин и, следовательно, их электроёмкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.

2.Сообщение.

Значительного увеличения электроёмкости за счёт уменьшения расстояния между обкладками достигают в так называемых электролитических конденсаторах. Диэлектриком в них служит очень тонкая плёнка оксидов, покрывающих одну из обкладок. Второй обкладкой служит бумага, пропитанная раствором специального вещества (электролита). При включении электролитических конденсаторов надо обязательно соблюдать полярность.

В слюдяных конденсаторах в качестве диэлектрика используют слюду, а обкладками служит металлическая фольга или тонкий слой металла, нанесённый непосредственно на слюду. Слюдяные конденсаторы устанавливают, главным образом, в электрических цепях высокой частоты.

В радиотехнике широкое распространение получили керамические конденсаторы, имеющие небольшие размеры, но обладающие хорошими электрическими свойствами. Конструктивно их выполняют в виде трубок или дисков из керамики, а обкладками служит слой металла, нанесённый на керамику.

 рефлексия

  1. Закрепление изученного материала.

1.Решение задач с помощью учителя.

  • Какова электроёмкость (в микрофарадах) конденсатора, если при напряжении на его обкладках 300В заряд равен1,5 *10-5кл?
  • Какую площадь должны иметь пластины плоского воздушного конденсатора для того, чтобы его электроёмкость была равна 1пФ? Расстояние между пластинами q =0,5мм.
  • При введении в пространство между пластинами воздушного конденсатора твердого диэлектрика  напряжение на конденсаторе уменьшилось с 400 до 50 В. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?
  • Площадь каждой пластины плоского конденсатора равна 520 см2. На каком расстоянии друг от друга надо расположить пластины в воздухе, чтобы емкость конденсатора была равна 46 пФ?
  • Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью 50 см2 каждая. Между пластинами находится слой стекла. Какой наибольший заряд можно накопить на этом конденсаторе, если при напряженности поля 10 МВ/м в стекле происходить пробой конденсатора?
  1. Беседа по вопросам.
  • Что называют ёмкостью двух проводников? (электроёмкостью двух проводников называют физическую величину, характеризующую свойство проводников накапливать электрические заряды; она равна отношению заряда одного из проводников к напряжению между проводниками.)
  • Назовите единицы ёмкости. (Ф, мкФ, пФ.)
  • Какая система проводников называется конденсатором?(Конденсатор- эта система двух или более обкладок, разделённых диэлектриком. Заряженный конденсатор содержит на пластинах (обкладках) равные по величине, но противоположные по закону заряды.)
  • Как зависит электроёмкость плоского конденсатора от его геометрических размеров? (Ёмкость тем больше, чем больше площадь обкладок и чем меньше расстояние между ними.)
  1. Итог урока.

Учитель: Что нового узнали сегодня на уроке?

Ученик: Узнали, что такое электроёмкость и от чего она зависит; что такое конденсатор, какие бывают конденсаторы; где применяются конденсаторы; научились решать задачи на расчёт электроёмкости плоского конденсатора.

 Домашняя задания: п. 8.10,  8.11  Упр.18 (1.2.3)

Просмотр содержимого документа
«Тема урока: Электроемкость. Единицы электроемкости. Конденсаторы. 10 класс »

Атырауская область, Курмангазинский район, с. Ганюшкино, сш имени М.В. Ломоносова, Нурлан Сабыров

Тема урока: Электроемкость. Единицы электроемкости. Конденсаторы. 10 класс

Образовательные цели:  сформировать понятия электрической ёмкости, единицы ёмкости; изучить зависимость ёмкости от размеров проводника, диэлектрической проницаемости среды и расстояния между пластинами конденсатора.

  • Воспитательные цели:  продолжить формирование представления о строении вещества; о частицах, входящих в состав молекул и атомов; показать реальность электрического поля.

  • Развивающие цели:  формировать умения сравнивать результаты опытов, формулы, а также величины характеризующие электроёмкость; научиться использовать знания формул в решении задач.

Оборудование: 2 электрометра, металлические пластины на изолирующих подставках, электростатическая машина, соединительные провода, конденсаторы переменной и постоянной ёмкости.

Демонстрации:

  • Зависимость электроёмкости от расстояния между пластинами.

  • Зависимость ёмкости плоского конденсатора от площади пластины.

  • Зависимость электроёмкости от диэлектрической проницаемости среды.

План урока.

  1. Проверка ранее изученного материала.

  2. Изучение нового материала.

  1. Понятие о конденсаторе.

  2. Электроёмкость конденсатора.

  3. Единица электроёмкости

  4. Формула электроёмкости плоского конденсатора.

  5. Виды конденсаторов.

  1. Закрепление. Решение задач. Беседа по вопросам.

  2. Итог урока.

Стадия вызова:

Ход урока:

  1. Проверка раннего изученного материала (устно) 

  • В каких единицах измеряется напряжённость электрического поля?

  • В каких единицах измеряется электрический заряд?

  • Записать формулу закона Кулона для вакуума в СИ.

  • Записать формулу закона Кулона для среды в СИ.

  • Что такое электрическое поле?

  • Как называют поле неподвижных зарядов?

  • Записать формулу напряженности.

  • Чему равна напряжённость поля точечного заряда?

  • Чему равна разность потенциалов между двумя точками заряженного проводника?

  • Стадия осмысления:

Изучение нового материала.

Слово »конденсатор» происходит от латинского слова condensare, что означает »сгущение». В учении об электрических явлениях этим словом обозначают устройства, позволяющие сгущать электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле.

Простейший конденсатор состоит из двух проводников, разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника.

Свойство конденсатора сгущать электрические заряды и связанное с ним электрическое поле можно наблюдать на опыте.

Опыт 1. Две металлические пластины, укреплённые на изолирующих подставках, располагаем параллельно друг другу и присоединяем к электрометру. Одну из пластин соединяем с землёй.

(рис.1)

Одной из пластин сообщаем положительный заряд q. Другая при этом получит через влияние отрицательный заряд- q. Электрометр покажет разность потенциалов между пластинами.

Сообщим первой пластине дополнительно заряд q тем же способом, прикоснувшись наэлектризованным шаром. Теперь на пластинах находятся заряды 2 q и -2 q. Показания электрометра при этом увеличились в двое.

Не меняя зарядов, начнём сближать пластины. Напряжение между пластинами будет уменьшаться. При некотором расстоянии оно станет таким, каким оно было при зарядах q и –q. Прекратим сближение пластин и вновь первой пластине передадим дополнительный заряд q. Показания электрометра вновь увеличатся. При дальнейшем сближении пластин, замечаем, что при некотором, ещё меньшем расстоянии между ними электрометр вновь покажет прежнюю разность потенциалов. Следовательно, сдвигая пластины конденсатора, можно при одном и том же напряжении накапливать на одной пластине положительные заряды q, 2q, 3q,…, а на другой- равные по модулю отрицательные заряды. т.о, конденсатор накапливает заряды: поверхностная плотность зарядов увеличивается по мере сближения пластин.

Свойство конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле характеризуется особой величиной, называемой электроёмкостью.

Чтобы выяснить смысл этой величины, обратимся к исследованиям.

Опыт 2. Касаясь одинаково заряженными шарами внешней стороны пластины конденсатора, передаём этой пластине последовательно по заряду q. При этом заметим, что по мере увеличения заряда растёт напряжение между пластинами. Причём при зарядах q, 2q, 3q,… напряжение принимает значение U, 2U, 3U,…, возрастая пропорционально заряду. (рис.2) Но отношение заряда к напряжению остаётся постоянным: 

рис.2

Проведём такие же опыты с конденсатором, пластины которого имеют большую площадь; при этом расстояние между пластинами сделаем таким же. Увеличивая заряд одной из пластин на q, т.е. делая его равным 2q, 3q,…, заметим, что напряжение между пластинами принимает значения U1, U2, 3U1…, где U1 U. Но .

Для того чтобы второй конденсатор зарядить до такого же напряжения, как и первый, ему надо сообщить больший заряд. Второй конденсатор обладает большей электрической ёмкостью, т.е. второму конденсатору соответствует большее значение отношения заряда к напряжению. Следовательно, величина С характеризует электрическую ёмкость конденсатора.

Электрической ёмкостью конденсатора называется скалярная величина, характеризующая его свойство накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле. Электроёмкость конденсатора равна отношению заряда одной из пластин к напряжению между ними: 

За единицу электроёмкости в СИ принимается электроёмкость конденсатора, напряжение между обкладками конденсатора которого равно 1В, когда на его обкладках имеются разноимённые заряды по 1Кл. Эта единица названа фарад в честь М.Фарадея:  . На практике применяются:      

Из рассмотренных исследований делаем вывод, что С конденсатора зависит от площади S пластин и расстояния d между ними:  .

Опыт 3. Кроме того, электрическая ёмкость конденсатора зависит от рода диэлектрика, находящегося между пластинами. Внесём в пространство между пластинами заряженного конденсатора лист какого-либо диэлектрика. Мы видим, что напряжение между пластинами уменьшилось.(рис. 3,4) Значит, электрическая ёмкость конденсатора увеличилась 

Выведем формулу для расчёта электроёмкости плоского конденсатора. По определению  . Учитывая, что U = Ed, а , получаем:

Полученная формула согласуется с результатами рассмотренных опытов.

рис. 3

рис.4

Выслушаем два заранее подготовленных сообщения учащихся о различных типах конденсаторов (о конденсаторах переменной ёмкости, технических бумажных и электролитических конденсаторах), их сравнительной характеристике, устройстве и применении.

1.Сообщение.

В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное устройство. Технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными парафином. Алюминиевая фольга и бумажные ленты туго свёрнуты в пакет небольшого размера. Бумажный конденсатор, имея размеры спичечного коробка, обладает электроёмкостью до 10 мкФ (металлический шар такой же ёмкости имел бы радиус 90 км).

В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной электроёмкости. Такой конденсатор состоит из двух систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняется площадь перекрывающейся части пластин и, следовательно, их электроёмкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.

2.Сообщение.

Значительного увеличения электроёмкости за счёт уменьшения расстояния между обкладками достигают в так называемых электролитических конденсаторах. Диэлектриком в них служит очень тонкая плёнка оксидов, покрывающих одну из обкладок. Второй обкладкой служит бумага, пропитанная раствором специального вещества (электролита). При включении электролитических конденсаторов надо обязательно соблюдать полярность.

В слюдяных конденсаторах в качестве диэлектрика используют слюду, а обкладками служит металлическая фольга или тонкий слой металла, нанесённый непосредственно на слюду. Слюдяные конденсаторы устанавливают, главным образом, в электрических цепях высокой частоты.

В радиотехнике широкое распространение получили керамические конденсаторы, имеющие небольшие размеры, но обладающие хорошими электрическими свойствами. Конструктивно их выполняют в виде трубок или дисков из керамики, а обкладками служит слой металла, нанесённый на керамику.

рефлексия

  1. Закрепление изученного материала.

  1. Решение задач с помощью учителя.

  • Какова электроёмкость (в микрофарадах) конденсатора, если при напряжении на его обкладках 300В заряд равен1,5 *10-5кл?

  • Какую площадь должны иметь пластины плоского воздушного конденсатора для того, чтобы его электроёмкость была равна 1пФ? Расстояние между пластинами q =0,5мм.

  • При введении в пространство между пластинами воздушного конденсатора твердого диэлектрика напряжение на конденсаторе уменьшилось с 400 до 50 В. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?

  • Площадь каждой пластины плоского конденсатора равна 520 см2. На каком расстоянии друг от друга надо расположить пластины в воздухе, чтобы емкость конденсатора была равна 46 пФ?

  • Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью 50 см2 каждая. Между пластинами находится слой стекла. Какой наибольший заряд можно накопить на этом конденсаторе, если при напряженности поля 10 МВ/м в стекле происходить пробой конденсатора?

  1. Беседа по вопросам.

  • Что называют ёмкостью двух проводников? (электроёмкостью двух проводников называют физическую величину, характеризующую свойство проводников накапливать электрические заряды; она равна отношению заряда одного из проводников к напряжению между проводниками.)

  • Назовите единицы ёмкости. (Ф, мкФ, пФ.)

  • Какая система проводников называется конденсатором?(Конденсатор- эта система двух или более обкладок, разделённых диэлектриком. Заряженный конденсатор содержит на пластинах (обкладках) равные по величине, но противоположные по закону заряды.)

  • Как зависит электроёмкость плоского конденсатора от его геометрических размеров? (Ёмкость тем больше, чем больше площадь обкладок и чем меньше расстояние между ними.)

  1. Итог урока.

Учитель: Что нового узнали сегодня на уроке?

Ученик: Узнали, что такое электроёмкость и от чего она зависит; что такое конденсатор, какие бывают конденсаторы; где применяются конденсаторы; научились решать задачи на расчёт электроёмкости плоского конденсатора.

Домашняя задания: п. 8.10, 8.11 Упр.18 (1.2.3)

Определение электроемкости конденсатора ответы | by Найти Suai

ГУАП ФИЗИКА ОТВЕТЫ

Цель работы: определить электроемкость конденсатора с помощью баллистического гальванометра.

Баллистический гальванометр применяется для измерения количества электричества при кратковременных (по сравнению с периодом собственных колебаний подвижной части гальванометра) импульсах тока. Результат при этом отсчитывают по наибольшему отклонению указателя, которое пропорционально заряду, прошедшему через рамку гальванометра. Если через рамку гальванометра протекает ток I, то со стороны магнитного поля постоянного магнита на неё действует вращающий момент

где pm — вектор магнитного момента рамки с током, направленный по нормали к рамке; B — вектор магнитной индукции; N — число витков на рамке; S — площадь витка; a — угол между вектором магнитного момента рамки и вектором магнитной индукции. Основной закон динамики вращательного движения рамки записывается в виде

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

https://archive.org/details/@guap4736_vkclub152685050

где J — момент инерции рамки, w — угловая скорость рамки. Пусть первоначально рамка расположена относительно магнитного поля под углом

В течение кратковременного импульса тока отклонение рамки, из-за её инерционности, можно считать пренебрежимо малым, т. е.

С учётом этого проинтегрируем уравнение (2) по времени от 0 до t (t — малое время импульса тока)

где w0 — угловая скорость, которую приобретает рамка за время t; q — заряд, прошедший через рамку за это время,

https://archive.org/details/@guap4736_vkclub152685050

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Кинетическая энергия рамки к моменту t будет

Обозначим через j угол отклонения рамки от первоначального положения

здесь первое слагаемое определяет потенциальную энергию (Скр — модуль кручения), второе — кинетическую. В момент t

и полную энергию можно считать равной кинетической. После прекращения тока полная механическая энергия рамки некоторое время будет оставаться почти неизменной при малых силах сопротивленияПри наибольшем угле отклонения jmax полная энергия станет равной потенциальной (в этот момент w = 0). Таким образом,Из сравнения (7) и (5) следует соотношениеКоэффициент пропорциональности в (8) определяется по формуле и называется постоянной баллистического гальванометра.Однако обычно постоянную баллистического гальванометра определяют не расчётом, а на опыте, т. е. гальванометр градуируют. Электроемкость конденсатора — величина, определяемая отношением заряда q конденсатора к напряжению U между его пластинами (обкладками):

https://archive.org/details/@guap4736_vkclub152685050

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

При измерении электроемкости конденсатора с помощью баллистического гальванометра необходимо быстро разрядить конденсатор через гальванометр и измерить максимальное смещение n ‹‹зайчика››ډ по шкале. Согласно (8), заряд, прошедший через гальванометр, пропорционален величине n

Для определения постоянной баллистического гальванометра K (цены деления шкалы) производят разрядку через гальванометр конденсатора известной емкости C0. При этом на основании равенств (10) и (11)

Исключая из (12) и (13) заряд q0, получим

Воспользовавшись равенствами (10) и (11), выразим емкость неизвестного конденсатора:

Если напряжение U не изменяется в процессе измерений, то, подставив из (14) значение постоянной гальванометра K в (15), находим

Таким образом, баллистический гальванометр позволяет просто сравнивать емкости, причем напряжение при этом знать необязательно.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

При помощи ключа П1 схема подсоединяется к источнику питания, напряжение U на выходе которого измеряется вольтметром V. Сопротивление R ограничивает зарядный ток. Ключ П2 служит для зарядки и разрядки конденсаторов. При помощи ключа П3 производится попеременное подключение конденсатора C0, конденсаторов C1 и C2, емкости которых нужно определить, а также C3 и C4, которые представляют собой последовательно или параллельно соединенные конденсаторы C1 и C2. Ключ П4 служит для быстрого успокоения рамки гальванометра.

https://archive.org/details/@guap4736_vkclub152685050

Включить источник питания и дать ему «прогреться» несколько минут. 2. Замкнуть ключ П1 и замерить напряжение U на выходе источника питания. 3. Переключателем П3 подключить конденсатор известной емкости C0. При помощи переключателя П2 конденсатор C0 сначала зарядить от источника питания, затем разрядить через гальванометр Г. При этом измерить максимальное отклонение n0 «зайчика» гальванометра. Измерение повторить несколько раз. 4. Точно так же провести измерения n1, n2, n3, n4 (n1 — для конденсатора C1, n2 — для конденсатора C2, n3 — для двух конденсаторов C1 и C2, соединённых последовательно, n4 — для двух конденсаторов C1 и C2, соединённых параллельно).

Вычислить средние значения отклонений баллистического гальванометра n0ср, n1ср, n2ср, n3ср, n4ср. Результаты занести в табл. 1. 2. Используя среднее значение n0ср, по формуле (14) вычислить постоянную гальванометра K. 3. Используя средние значения n1ср, n2ср, n3ср, n4ср, по формуле (16) (или (15)) определить емкости C1, C2, C3изм, C4изм (C3изм — измеренная емкость двух конденсаторов C1 и C2, соединённых последовательно; C4изм — измеренная емкость двух конденсаторов C1 и C2, соединённых параллельно). 4. Используя значения C1 и C2, рассчитать по теоретическим формулам емкости C3выч и C4выч при последовательном и параллельном соединении этих конденсаторов. Результаты расчетов занести в табл. 2.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Приведите определение электроемкости уединенного проводника и конденсатора. 2. В каких единицах измеряется электроемкость? 3. Как найти электроемкость батареи конденсаторов при параллельном и последовательном соединении? 4. Что такое постоянная баллистического гальванометра?

теги: гуап, физика, ответы, лабораторные, методичка, скачать, экзамен, зачет, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

12 F). Люди проводят ток через предметы и заряжаются, шаркая по коврикам, выскальзывая из машин, расчесывая волосы и т. Д. Этот прибор покажет вам вашу емкость в пикофарадах относительно окружающей среды — она ​​коррелирует с ростом и весом — высокий и / или тяжелый у людей емкость больше.

Инструкции

Встаньте на пластиковую коробку примерно в 30 см от устройства. Двигаясь слева направо, смочите палец, обнулите прибор, зарядите себя и измерьте.

Пояснение

Человеческое тело — это электрический проводник, наполненный солеными жидкостями. Как и любой проводник, человеческое тело обладает емкостью, что означает, что оно накапливает электрическую энергию по отношению к окружающей среде, такой как пол, стены или другие люди. Как и рост или вес человека, емкость человека является одним из атрибутов его или ее тела. Конечно, на человеческие качества может влиять окружение. Например, на Луне человек будет весить в шесть раз меньше, чем на Земле.Точно так же емкость человека зависит от многих факторов, включая его осанку, его относительное положение и его близость к другим электропроводящим предметам.

Когда пользователь касается входа электрометра, переносимый им электрический заряд разделяется с конденсатором емкостью 0,06 мФ. Напряжение, возникающее на этом конденсаторе, измеряется вольтметром с высоким сопротивлением, в котором используется операционный усилитель с входным сопротивлением более 100 000 МВт, что дает постоянную времени примерно два часа.Для этого дисплея коэффициент усиления был установлен на единицу, так что показание цифрового вольтметра равно напряжению на конденсаторе 0,06 мФ. Другими словами, емкость пользователя, умноженная на 600 вольт, равна 0,06 микрофарад, умноженным на показания цифрового вольтметра; показания цифрового измерителя в милливольтах равны емкости пользователя в пикофарадах.

В дисплее используется регулируемый регулируемый источник питания низкого напряжения (в диапазоне от 1 до 12 вольт при силе тока до 1,5 ампер), который питает эмиттерный повторитель, подключенный к первичной обмотке трансформатора, состоящей из восьми витков на катушке индуктивности с ферритовым сердечником 5 мГн.Вторичная обмотка трансформатора настраивается примерно на 220 кГц с помощью емкостного делителя, который обеспечивает положительную обратную связь с базой транзистора. Полуволновой удвоитель напряжения затем дает выход постоянного тока от 100 до 1200 вольт при токе менее одного миллиампера. Один аналоговый вольтметр показывает выходное напряжение на зарядной пластине (примерно 600 вольт), а второй аналоговый измеритель, подключенный последовательно к зарядной пластине, действует как измеритель тока и как ограничивающий резистор. При одновременном прикосновении к заземляющему выключателю и зарядной пластине оба измерителя будут показывать примерно одно и то же, с небольшой разницей, вызванной ненулевым сопротивлением пользователя.Выключатель заземления также служит для активации реле, которое разряжает конденсатор 0,06 мФ на входе электрометра, таким образом сбрасывая счетчик на ноль.

Как измерить емкость с помощью мультиметра

Мультиметр определяет емкость, заряжая конденсатор известным током, измеряя полученное напряжение, а затем вычисляя емкость.

Предупреждение: Хороший конденсатор сохраняет электрический заряд и может оставаться под напряжением после отключения питания.Перед тем, как дотронуться до него или произвести измерение: а) выключите все питание, б) используйте мультиметр, чтобы убедиться, что питание отключено, и в) осторожно разрядите конденсатор, подключив резистор к его проводам (как указано в следующем абзаце). Обязательно используйте соответствующие средства индивидуальной защиты.

Для безопасной разрядки конденсатора: После отключения питания подключите 5-ваттный резистор 20 000 Ом к клеммам конденсатора на пять секунд. Используйте мультиметр, чтобы убедиться, что конденсатор полностью разряжен.

  1. Используйте цифровой мультиметр (DMM), чтобы убедиться, что питание цепи отключено. Если конденсатор используется в цепи переменного тока, настройте мультиметр на измерение переменного напряжения. Если он используется в цепи постоянного тока, установите цифровой мультиметр на измерение постоянного напряжения.
  2. Осмотрите конденсатор. Если утечки, трещины, вздутия или другие признаки износа очевидны, замените конденсатор.
  3. Переведите шкалу в режим измерения емкости (). Символ часто разделяет точку на циферблате с другой функцией.В дополнение к регулировке шкалы обычно необходимо нажать функциональную кнопку, чтобы активировать измерение. За инструкциями обратитесь к руководству пользователя мультиметра.
  4. Для правильного измерения необходимо удалить конденсатор из цепи. Разрядите конденсатор, как описано в предупреждении выше. Примечание: Некоторые мультиметры предлагают относительный (REL) режим. При измерении малых значений емкости можно использовать относительный режим для удаления емкости измерительных проводов. Чтобы перевести мультиметр в относительный режим измерения емкости, оставьте измерительные провода открытыми и нажмите кнопку REL.Это удаляет значение остаточной емкости измерительных проводов.
  5. Подключите измерительные провода к клеммам конденсатора. Оставьте измерительные провода подключенными в течение нескольких секунд, чтобы мультиметр автоматически выбрал правильный диапазон.
  6. Считайте отображаемое измерение. Если значение емкости находится в пределах диапазона измерения, мультиметр отобразит значение конденсатора. Он будет отображать OL, если а) значение емкости выше диапазона измерения или б) конденсатор неисправен.

Обзор измерения емкости

Поиск и устранение неисправностей однофазных двигателей — одно из наиболее практичных применений функции емкости цифрового мультиметра.

Однофазный двигатель с конденсаторным пуском, который не запускается, является признаком неисправного конденсатора. Такие двигатели будут продолжать работать после запуска, что затрудняет поиск и устранение неисправностей. Отказ конденсатора жесткого пуска компрессоров HVAC — хороший пример этой проблемы. Двигатель компрессора может запуститься, но вскоре перегреется, что приведет к срабатыванию выключателя.

Однофазные двигатели с такими проблемами и однофазные двигатели с конденсаторами с шумом требуют мультиметра для проверки правильности работы конденсаторов. Почти все моторные конденсаторы имеют значение в микрофарадах, указанное на конденсаторе.

Трехфазные конденсаторы коррекции коэффициента мощности обычно защищены плавкими предохранителями. Если один или несколько из этих конденсаторов выйдут из строя, это приведет к неэффективности системы, скорее всего, увеличатся счета за коммунальные услуги и могут произойти непреднамеренные отключения оборудования.Если предохранитель конденсатора перегорел, необходимо измерить предполагаемое значение микрофарад конденсатора и убедиться, что оно находится в пределах диапазона, указанного на конденсаторе.

Стоит знать о некоторых дополнительных факторах, связанных с емкостью:

  • Конденсаторы имеют ограниченный срок службы и часто являются причиной неисправности.
  • Неисправные конденсаторы могут иметь короткое замыкание, разрыв цепи или могут физически выйти из строя до точки отказа.
  • При коротком замыкании конденсатора может перегореть предохранитель или повредить другие компоненты.
  • Когда конденсатор размыкается или выходит из строя, цепь или ее компоненты могут не работать.
  • Износ может также изменить значение емкости конденсатора, что может вызвать проблемы.

Источник: Fluke

Методы измерения емкости, входящего тока, внутреннего сопротивления и ESR

% PDF-1.6 % 287 0 объект > / Метаданные 368 0 R / Страницы 284 0 R / StructTreeRoot 84 0 R / Тип / Каталог / Просмотрщик Настройки >>> эндобдж 321 0 объект > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 368 0 объект > поток Ложь 11.08.522018-11-06T16: 33: 30.078-05: 00 Библиотека Adobe PDF 11.0Eatonfbd8739bef2a157818271cab46c704a8027b31be221544Методы измерения емкости, входящего тока, внутреннего сопротивления и ESR | Техническая нота 5502 | Библиотека EatonAdobe PDF 11.0falseAdobe InDesign CC 2014 (Macintosh) 2018-10-30T09: 28: 33.000-07: 002018-10-30T12: 28: 33.000-04: 002015-06-11T11: 45: 02.000-04: 00application / pdf

  • и
  • 2018-11-13T14: 33: 10.066-05: 00
  • Eaton
  • Методы измерения емкости
  • приток тока
  • внутреннее сопротивление и СОЭ | Техническая нота 5502 | Eaton
  • Методы измерения емкости, входящего тока, внутреннего сопротивления и ESR
  • uuid: bd8487d8-7c34-4075-bb78-38d956775753uuid: e038444a-4348-4c69-ade4-9d2cf756a0b7
  • eaton: resources / Technical-resources / product-specguides
  • eaton: language / en-us
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство телевизоров
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство b-суперконденсаторов
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов hb
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов hv
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов kr
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов квт
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов m-
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство pb-supercapacitor
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство phb-суперконденсаторов
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов phv
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов pm
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / xb-суперконденсаторы
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / суперконденсаторы xl60
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / xt-суперконденсаторы
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / xv-суперконденсаторы
  • конечный поток эндобдж 284 0 объект > эндобдж 84 0 объект > эндобдж 85 0 объект > / Pa1> / Pa10> / Pa2> / Pa3> / Pa4> / Pa5> / Pa6> / Pa8 >>> эндобдж 86 0 объект > эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект [279 0 R 278 0 R 278 0 R 278 0 R 247 0 R 277 0 R 276 0 R 275 0 R 271 0 R 270 0 R 269 0 R 265 0 R 264 0 R 263 0 R 259 0 R 258 ​​0 R 257 0 R 199 0 R 200 0 R 200 0 R 201 0 R 200 0 R 241 0 R 242 0 R 241 0 R 240 0 R 237 0 R 236 0 R 233 0 R 232 0 R 231 0 R 227 0 R 226 0 R 225 0 R 221 0 R 220 0 R 219 0 R 215 0 R 214 0 R 213 0 R 243 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 245 0 R 246 0 246 руб. 0 246 руб. 0 151 руб. 0 156 руб. 0 280 0 руб. 282 0 руб. 283 0 руб. 282 0 руб.] эндобдж 90 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 91 0 R 92 0 R 93 0 R 94 0 R 95 0 R 96 0 R 97 0 R 98 0 R 99 0 R 100 0 R 101 0 R 102 0 R 103 0 R 104 0 105 0 R 106 0 R 107 0 R 108 0 R 109 0 R 110 0 R 111 0 R 110 0 R 112 0 R 113 0 R 114 0 R 115 0 R 115 0 R 115 0 R 116 0 R 117 0 R 118 0 R 119 0 R 120 0 R 121 0 R 121 0 R 122 0 R 123 0 R 124 0 R 125 0 R 126 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 128 0 R 129 0 R 128 0 R 130 0 R 131 0 R 130 0 R 132 0 R 133 0 R 134 0 R 133 0 R 135 0 R 133 0 R 136 0 R 137 0 R 136 0 R 138 0 R 136 0 R 139 0 R 140 0 R 141 0 R 142 0 143 0 рэнд] эндобдж 91 0 объект > / K 58 / P 145 0 R / Pg 1 0 R / S / Рисунок >> эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект

    Как измерить и сообщить емкость двойных электрохимических слоев, суперконденсаторов и материалов их электродов

  • 1.

    Zhi M, Xiang C, Li J, Li M, Wu N (2013) Наноструктурированные композитные электроды на основе оксида углерода и металла для суперконденсаторов: обзор. Наноразмер 5 (1): 72–88

    CAS Google ученый

  • 2.

    Липпманн G (1875) Отношения между электрическими феноменами и капиллярами. Энн Чим Физ 5: 494–549

    Google ученый

  • 3.

    см. Также: Bockris JO’M, Reddy AKN, Gamboa-Aldeco M (2000) Modern electrochemistry, vol.2А. Kluwer-Plenum, New York, p 858, 875

  • 4.

    Perrin JB (1903) Traité de chimie Physique. Принципы

  • 5.

    Штерн О. (1924) Теория двойного электролитического слоя. Z Elektrochem 30: 508–516

    CAS Google ученый

  • 6.

    Гуи Г. (1909) Создание электрического заряда на поверхности электролита. CR Acad Sci 149: 654–657

    CAS Google ученый

  • 7.

    Gouy G (1906) Sur la fonction électrocapillaire III. Энн Чим Физ 9: 75–139

    Google ученый

  • 8.

    Гуи Г. (1910) О строении электрического заряда на поверхности электролита (О строении электрического заряда на поверхности электролита). J Phys 9: 457–468

    CAS Google ученый

  • 9.

    Чепмен Д.Л. (1913) Вклад теории капиллярности.Philos Mag 25: 475–481

    Google ученый

  • 10.

    de Levie R (2000) Что в имени? J Chem Educ 77 (5): 610–612

    Google ученый

  • 11.

    Helmholtz HLF (1879) Studien über electrische Grenzschichten (Исследования электрических пограничных слоев). Wied Ann 7: 337–382

    Google ученый

  • 12.

    Grahame DC (1947) Двойной электрический слой и теория электрокапиллярности.Chem Rev 41 (3): 441–501

    CAS PubMed Google ученый

  • 13.

    Электрохимический двойной слой, Proceedings volume 97-17 (1997) (C. Korzeniewski, BE Conway Eds.) The Electrochemical Society, Inc., Pennington

  • 14.

    Schmickler W (2020) Двойной слой теория. J Solid State Electrochem. https://doi.org/10.1007/s10008-020-04597-z

  • 15.

    Базант М.З., Торнтон К., Аждари А. (2004) Динамика диффузного заряда в электрохимических системах.Phys Rev B 70 (2): 021506

    . Google ученый

  • 16.

    Ян Х, Бо З, Шуай Х, Ян Дж, Цен К. (2019) Влияние смачиваемости на динамику заряда электрических двухслойных конденсаторов. Acta Phys -Chim Sin 35 (2): 200–207

    CAS Google ученый

  • 17.

    Xie X, Holze R Кинетические данные электрода: геометрическая и реальная площадь поверхности, представлено

  • 18.

    Leiva E, Schmickler W (1986) Новые теории двойного электрического слоя в растворе металл / электролит интерфейс.Proc Indian Acad Sci Chem Sci 97: 267–296

    CAS Google ученый

  • 19.

    Парсонс Р. (1990) Двойной электрический слой: последние экспериментальные и теоретические разработки. Chem Rev 90 (5): 813–826

    CAS Google ученый

  • 20.

    Конвей Б. Е., Бирсс В., Войтович Дж. (1997) Роль и использование псевдоемкости для хранения энергии суперконденсаторами. Источники питания J 66 (1-2): 1–14

    CAS Google ученый

  • 21.

    Moynihan JD (1982) Теория, конструкция и применение электролитических конденсаторов

  • 22.

    Thiesbürger KH (1991) Der Elektrolyt-Kondensator, 4-е изд. Roederstein, Ландсхут

    Google ученый

  • 23.

    Becker HI, патент США US2800616, 23.07.1957

  • 24.

    Rightmire RA, патент США US3288641, 29.11.1966

  • 25.

    Currie JC DiFranco LF, Bennett PD (1988) США- Патент US4730239, 08.03.1988

  • 26.

    Wang W, Guo S, Lee I, Ahmed K, Zhong J, Favors Z, Zaera F, Ozkan M, Ozkan CS (2014) Наночастицы водного оксида рутения, прикрепленные к гибридной пене графена и углеродных нанотрубок для суперконденсаторов . Научный доклад 4: 4452

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 27.

    Holze R (2017) От пиков тока до волн и емкостных токов — об источниках поведения конденсаторных электродов. J Solid State Electrochem 21 (9): 2601–2607

    CAS Google ученый

  • 28.

    Рагойша Г.А., Анискевич Ю.М. (н.о.) Ложная емкость суперконденсаторов. arXiv1604.08154v1

  • 29.

    Бард А.Дж., Фолкнер Л.Р. (2001) Электрохимические методы, 2-е изд. Уайли, Нью-Йорк

    Google ученый

  • 30.

    Пламбек Дж. А. (1982) Электроаналитическая химия. Уайли, Нью-Йорк

    Google ученый

  • 31.

    Ван Дж. (2006) Аналитическая электрохимия.WILEY-VCH, Хобокен

    Google ученый

  • 32.

    Anonymous (2011) Autolab Application Note SC01, 01.07.2011

  • 33.

    Ardizzone S, Fregonara G, Trasatti S (1990) «Внутренняя» и «внешняя» активная поверхность RuO 2 электродов . Electrochim Acta 35 (1): 263–269

    CAS Google ученый

  • 34.

    Vogt H (1994) Примечание о методе взаимосвязи внутренних и внешних электродных поверхностей.Electrochim Acta 39 (13): 1981–1983

    CAS Google ученый

  • 35.

    Баронетто Д., Крстажич Н., Трасатти С. (1994) Ответ на «Заметку о методе взаимосвязи внутренних и внешних областей электродов» Х. Фогта. Electrochim Acta 39 (16): 2359–2362

    CAS Google ученый

  • 36.

    Аноним (2017) Техническая записка PS-5502 Eaton, Cleveland

  • 37.

    Кундерт К. (2007) Моделирование диэлектрической абсорбции в конденсаторах.www.designers-guide.org, дата обращения 25.04.2020

  • 38.

    Pease RA (1982) Понимание выдержки конденсатора для оптимизации аналоговых систем. EDN 13.10.1982: 125-129; также на www.national.com/rap. Доступ 25 апреля 2020 г.

  • 39.

    Krishnan SG, Harilal M, Pal B, Misnon II, Karuppiah C, Yang CC, Jose R (2017) J Electroanal Chem 805: 126–132

    CAS Google ученый

  • 40.

    Гогоци Ю., Саймон П. (2001) Метрики истинной производительности в электрохимическом накоплении энергии.Наука 334: 917–918

    Google ученый

  • 41.

    Jorne J (2018) Рейтинг аккумуляторов C: вводящая в заблуждение концепция Поток C вместо скорости C. Интерфейс 27 (2): 42–43

    CAS Google ученый

  • 42.

    Ge Y, Liu Z, Wu Y, Holze R (2020) Об использовании материалов электродов суперконденсаторов. Представлено в Electrochim Acta

  • 43.

    Stoller MD, Ruoff RS (2010) Лучшие практические методы определения характеристик электродного материала для ультраконденсаторов.Energy Environ Sci 3 (9): 1294–1301

    CAS Google ученый

  • 44.

    Lämmel C, Schneider M, Weiser M, Michaelis A (2013) Исследования материалов электрохимических конденсаторов с двойным слоем (EDLC) — сравнение методов испытаний. Mater Werkst 44 (7): 641–649

    Google ученый

  • 45.

    Zhang S, Pan N (2015) Оценка характеристик суперконденсаторов. Adv Energy Mater 5 (6): 1401401

    Google ученый

  • 46.

    Balducci A, Belanger D, Brousse T, Long JW, Sugimoto W. (2017) Руководство по составлению отчетов о показателях производительности электрохимических конденсаторов: от электродных материалов до полноценных устройств. J Electrochem Soc 164 (7): A1487 – A1488

    CAS Google ученый

  • 47.

    Рата С., Самантара А.К. (2018) Суперконденсатор: КИП, методы измерения и оценки рабочих характеристик. Springer, Singapore

  • 48.

    Kampouris DK, Ji X, Randviir EP, Banks CE (2015) Новый подход к улучшенной интерпретации измерений емкости материалов, используемых в накоплении энергии.RSC Adv 5 (17): 12782–12791

    CAS Google ученый

  • 49.

    Vielstich W, Schmickler W (1976) Elektrochemie II: Kinetik elektrochemischer Systeme (R. Haase Ed.). Steinkopff, Darmstadt

  • 50.

    Gileadi E, Kirowa-Eisner E, Penciner J (1975) Interfacial Electrochemistry. Addison Wesley, London

  • 51.

    Holze R, Schneider J, Hamann CH (1988) Eine neue Methode zur Untersuchung der Elektrosorption reaktiver Verbindungen.Ber Bunsenges Phys Chem 92 (11): 1319–1325

    CAS Google ученый

  • 52.

    Doss KSG, Kalyanasundaram A (1952) Влияние поверхностно-активных веществ на емкость двойного электрического слоя. Proc Indian Acad Sci 35A: 27–33

    CAS Google ученый

  • 53.

    Брейер Б., Акобиан С. (1952) Тензамметрия: метод исследования поверхностных явлений путем измерения переменного тока.Aust J Sci Res Ser A 5: 500–520

    Google ученый

  • 54.

    Holze R (2007) Landolt-Börnstein: Числовые данные и функциональные взаимосвязи в науке и технике, Новая серия, Группа IV: Физическая химия, Том 9: Электрохимия, Подтом A: Электрохимическая термодинамика и кинетика, Martienssen W, Lechner MD, Eds., Springer, Berlin

  • 55.

    Jehring H (1975) Elektrosorptionsanalyse mit der Wechselstrompolarographie.Akademie-Verlag, Берлин

    Google ученый

  • 56.

    Burke LD, Murphy OJ (1979) Циклическая вольтамперометрия как метод определения площади поверхности электродов RuO 2 . J Electroanal Chem 96 (1): 19–27

    CAS Google ученый

  • 57.

    Hu CC, Chang KH, Lin MC, Wu YT (2006) Разработка и адаптация нанотрубчатой ​​массивной архитектуры водного RuO 2 для суперконденсаторов следующего поколения.Nano Lett 6 (12): 2690–2695

    CAS PubMed Google ученый

  • 58.

    Ван Дж., Полле Дж., Лим Дж., Данн Б. (2007) Псевдоемкостные вклады в электрохимическое накопление энергии в наночастицах TiO 2 (анатаз). J Phys Chem C 111 (40): 14925–14931

    CAS Google ученый

  • 59.

    Сатия М., Пракаш А.С., Рамеша К., Тараскон Дж. М., Шукла А.К. (2011) V 2 O 5 Углеродные нанотрубки с заякорением для улучшенного хранения электрохимической энергии.J Am Chem Soc 133 (40): 16291–16299

    CAS PubMed Google ученый

  • 60.

    Ghosh A, Ra EJ, Jin M, Jeong HK, Kim TH, Biswas C, Lee YH (2011) Высокая псевдоемкость из ультратонкого V 2 O 5 пленок, электроосажденных на автономном углеродном нановолокне бумага. Adv Funct Mater 21 (13): 2541–2547

    CAS Google ученый

  • 61.

    Августин В., Ком Дж., Лоу М.А., Ким Дж. В., Таберна П.Л., Толберт С.Х., Абрунья HD, Саймон П., Данн Б. (2013) Высокоскоростное электрохимическое накопление энергии через интеркаляционную псевдоемкость Li + .Nat Mater 12: 518–522

    CAS PubMed Google ученый

  • 62.

    Lindström H, Södergren S, Solbrand A, Rensmo H, Hjelm J, Hagfeldt A, Lindquist SE (1997) Введение иона Li + в TiO2 (анатаз). 2. Вольтамперометрия на нанопористых пленках. J Phys Chem B 101 (39): 7717–7722

    Google ученый

  • 63.

    Sun HT, Mei L, Liang JF, Zhao ZP, Lee C, Fei HL, Ding MN, Lau J, Li MF, Wang C, Xu X, Hao GL, Papandrea B, Shakir I, Dunn B , Huang Y, Duan XF (2017) Трехмерные композитные архитектуры дырчатого графена / ниобии для сверхвысокого энергопотребления.Science 356 (6338): 599–604

    CAS PubMed Google ученый

  • 64.

    Августин В., Саймон П., Данн Б. (2014) Псевдоемкостные оксидные материалы для высокоскоростного электрохимического накопления энергии. Energy Environ Sci 7 (5): 1597–1614

    CAS Google ученый

  • 65.

    Chen X, Lv LP, Sun W, Hu Y, Tao X, Wang Y (2018) Ультрамалые наночастицы MoC, встроенные в трехмерные каркасы из пористого углерода, легированного азотом, в качестве анодных материалов для эффективного хранения лития с псевдоемкостью.J Mater Chem A 6 (28): 13705–13716

    CAS Google ученый

  • 66.

    Hou BH, Wang YY, Liu DS, Gu ZY, Feng X, Fan H, Zhang T, Changli L, Wu XL (2018) N-легированный никель с углеродным покрытием 1,8 Co 1,2 Se 4 Наноагрегаты, инкапсулированные в углеродных нанобоксах, легированных азотом, в качестве усовершенствованного анода с выдающимися характеристиками при высоких скоростях и низких температурах для натрий-ионных полу- / полностью заряженных аккумуляторов. Adv Funct Mater 28: 1805444

    Google ученый

  • 67.

    Hu X, Peng Q, Zeng T, Shang B, Jiao X, Xi G (2019) Рекламная роль нано-TiO 2 для гранатоподобных сфер SnS 2 @C в увеличении накопления ионов натрия. Chem Eng J 363: 213–223

    CAS Google ученый

  • 68.

    Fang G, Wu Z, Zhou J, Zhu C, Cao X, Lin T, Chen Y, Wang C, Pan A, Liang S (2018) Наблюдение псевдокемкостного эффекта и быстрой диффузии ионов в биметаллических сульфидах как усовершенствованный анод для натриево-ионной батареи.Adv Energy Mater 8 (19): 1703155

    Google ученый

  • 69.

    Lou S, Cheng X, Gao J, Li Q, Wang L, Cao Y, Ma Y, Zuo P, Gao Y, Du C, Huo H, Yin G (2018) Псевдокемкостный Li + интеркаляция в пористом Ti 2 Nb 10 O 29 наносферы обеспечивают сверхбыстрое хранение лития. Материал по хранению энергии 11: 57–66

    Google ученый

  • 70.

    Opitz M, Yue J, Wallauer J, Smarsly B, Roling B (2015) Механизмы накопления заряда в наночастицах TiO 2 и Li 4 Ti 5 O 12 аноды: новые идеи из зависящей от скорости сканирования циклической вольтамперометрии.Electrochim Acta 168: 125–132

    CAS Google ученый

  • 71.

    Ван Х., Пилон Л. (2012) Физическая интерпретация циклической вольтамперометрии для измерения емкости двойного электрического слоя. Electrochim Acta 64: 130–139

    CAS Google ученый

  • 72.

    Brousse T, Belanger D, Long JW (2015) Быть или не быть псевдочувствительным? J Electrochem Soc 162 (5): A5185 – A5189

    CAS Google ученый

  • 73.

    Саймон П., Гогоци И., Данн Б. (2014) Где заканчиваются батареи и начинаются суперконденсаторы? Наука 343 (6176): 1210–2111

    CAS PubMed Google ученый

  • 74.

    Dubal DP, Wu Y, Holze R (2016) Суперконденсаторы: от лейденской банки до электрических автобусов. ChemTexts 2:13

    Google ученый

  • 75.

    Fu L, Qu Q, Holze R, Кондратьев В.В., Wu Y (2019) Композиты оксидов металлов и собственно проводящих полимеров в качестве электродных материалов суперконденсаторов: лучшее из обоих миров? J Mater Chem A 7 (25): 14937–14970

    CAS Google ученый

  • 76.

    Оразем М.Е., Триболлет Б (2017) Спектроскопия электрохимического импеданса, 2-е изд. Уайли, Хобокен

    Google ученый

  • 77.

    Lasia A (2014) Электрохимическая импедансная спектроскопия и ее приложения. Спрингер, Нью-Йорк

    Google ученый

  • 78.

    Yuan XZ, Song C, Wang H, Zhang J (2010) Электрохимическая импедансная спектроскопия в топливных элементах PEM. Springer, Лондон

    Google ученый

  • 79.

    Мэй Б.А., Мунтешари О., Лау Дж., Данн Б., Пилон Л. (2018) Физическая интерпретация графиков Найквиста для электродов и устройств EDLC. J Phys Chem C 122 (1): 194–206

    CAS Google ученый

  • 80.

    Holze R (1983) Impedanzmessungen an porösen Elektroden; Кандидатская диссертация; Universität Bonn

  • 81.

    Holze R (1994) Измерение импеданса электродов: универсальный инструмент для электрохимиков. Bull Electrochem 10: 56–67

    CAS Google ученый

  • 82.

    Fu L, Qu Q, Holze R, Wu Y (2019) Комментарий о необходимости различать импеданс ячейки и электрода. J Solid State Electrochem 23 (3): 717–724

    CAS Google ученый

  • 83.

    Li Z, Yao Y, Zheng Y, Gao T, Liu Z, Zhou G (2018) Изготовление микросфер Core-Shell Fe3O4 @ C @ MnO2 и их применение в суперконденсаторах. J Electrochem Soc 165 (2): E58 – E63

    CAS Google ученый

  • 84.

    Ван Х., Пилон Л. (2012) Внутренние ограничения измерений импеданса при определении емкости двойного электрического слоя. Electrochim Acta 63: 55–63

    CAS Google ученый

  • 85.

    Roling B, Drüschler M (2012) Комментарии на «Внутренние ограничения измерений импеданса при определении емкости двойного электрического слоя» Х. Ванга и Л. Пилона [Electrochim. Acta 63 (2012) 55]. Electrochim Acta 76: 526–528

    CAS Google ученый

  • 86.

    Ван Х., Пилон Л. (2012) Ответ на комментарии Х. Ванга, Л. Пилона «Внутренние ограничения измерений импеданса при определении емкости двойного электрического слоя» [Electrochimica Acta 63 (2012) 55]. Electrochim Acta 76: 529–531

    CAS Google ученый

  • 87.

    Седлакова В., Сикула Дж., Мазнер Дж., Седлак П., Купаровц Т., Бюрглер Б., Васина П. (2015) Модель эквивалентной электрической схемы суперконденсатора, основанная на перераспределении зарядов путем диффузии.J Power Sources 286: 58–65

    CAS Google ученый

  • 88.

    Burke A, Miller M (2010) Тестирование электрохимических конденсаторов: емкость, сопротивление, плотность энергии и мощность. Electrochim Acta 55 (25): 7538–7548

    CAS Google ученый

  • 89.

    Zhang L, Wang Z, Hu X, Dorrell DG (2015) Экспериментальное исследование характеристик импеданса ультраконденсатора.Энергетическая процедура 75: 1888–1894

    Google ученый

  • 90.

    DIN EN 62391-1: 2016-09

  • 91.

    Аноним (2015) Примечание по применению Ред. 2.0 27 апреля 2015 г. Gamry Instruments, Inc

  • 92.

    ELV-Journal 13 / 1982 г., https://www.elv.de/controller.aspx?cid=726&rol_id=4&spr_id=1&detail=0&detail2=2&PAGE=12&SORT=&search=&filter_anfangsbuchstabe=d&filter_jahr=&filter_ausgabe.Проверено 02 апреля 2020 г.

  • 93.

    Карден Э, Буллер С., Де Донкер Р. В. (2002) Подход в частотной области к динамическому моделированию электрохимических источников энергии. ElectrochimActa 47 (13-14): 2347–2356

    CAS Google ученый

  • 94.

    Stoller MD, Stoller SA, Quarles N, Suk JW, Murali S, Zhu Y, Zhu X, Ruoff RS (2011) Использование плоских ячеек для испытания материала электродов ультраконденсатора. J Appl Electrochem 41 (6): 681–686

    CAS Google ученый

  • 95.

    Hu CC, Tsou TW (2002) Идеальное емкостное поведение водного оксида марганца, полученного анодным осаждением. Electrochem Commun 4 (2): 105–109

    CAS Google ученый

  • 96.

    Winkler S, Holze R, неопубликованные результаты

  • 97.

    Randles JEB (1947) Кинетика быстрых электродных реакций. Фарадей Обсудить 1: 11–19

    Google ученый

  • 98.

    Fletcher S, Black VJ, Kirkpatrick I (2014) Универсальная эквивалентная схема для суперконденсаторов на основе углерода.J Solid State Electrochem 18 (5): 1377–1387

    CAS Google ученый

  • 99.

    Sakthivel M, Sukanya R, Chen SM, Pandi K, Ho KC (2019) Синтез и характеристика биметаллических никель-кобальтовых халькогенидов (NiCoSe 2 , NiCo 2 S 4 и NiCo 2 O 4 ) для неферментативного сенсора перекиси водорода и накопителя энергии: Зависимость электрохимических свойств от состава металл-халькоген.Renew Energy 138: 139–151

    CAS Google ученый

  • 100.

    Йович В.Д. Определение правильного значения C dl по результатам импеданса, полученным с помощью имеющегося в продаже программного обеспечения. https://www.gamry.com/assets/Application-Notes/Determination-of-Double-Layer-Capacitance-from-a-CPE.pdf; см. также: https://www.gamry.com/application-notes/EIS/correct-value-of-cdl/. По состоянию на 02 апреля 2020 г.

  • 101.

    Holze R, Vielstich W (1984) Измерение емкости двойного слоя как метод определения характеристик пористых электродов топливных элементов. Electrochim Acta 29 (5): 607–610

    CAS Google ученый

  • 102.

    Мей Б.А., Лау Дж., Лин Т., Толберт С.Х., Данн Б.С., Пилон Л. (2018) Физические интерпретации спектроскопии электрохимического импеданса окислительно-восстановительных активных электродов для накопления электрической энергии. J Phys Chem C 122 (43): 24499–24511

    CAS Google ученый

  • 103.

    Holze R, Wu YP (2014) Электропроводящие полимеры в электрохимической энергетической технологии: тенденции и прогресс. Electrochim Acta 122: 93–107

    CAS Google ученый

  • 104.

    Bandeira MCE, Holze R (2006) Измерения импеданса на тонких пленках полианилина — влияние морфологии пленки. Microchim Acta 156 (1-2): 125–131

    CAS Google ученый

  • 105.

    Йович В.Д., Йович Б.М. (2003) Измерения EIS и дифференциальной емкости на гранях монокристалла в различных растворах: Часть I — Ag (111) в 0,01 М NaCl. J Electroanal Chem 541: 1–11

    Google ученый

  • 106.

    Holze R, Vielstich W (1984) Кинетика восстановления кислорода на пористых электродах топливных элементов с тефлоновой связью. J Electrochem Soc 131 (10): 2298–2303

    CAS Google ученый

  • Фарад и метрология импеданса | NIST

    Схема цифрового импедансного моста.

    Основным средством для подключения правовой системы электрических единиц США к международной системе единиц является вычисляемый конденсатор NIST, с помощью которого измерение емкости эффективно достигается путем измерения длины. Как вычисляемый конденсатор, так и цепь высокоточных измерений, которая передает единицы СИ в калибровочные лаборатории, необходимо поддерживать, улучшать и сравнивать с другими национальными метрологическими лабораториями для обеспечения согласованности измерений на международном уровне.

    За последние несколько десятилетий NIST успешно инвестировал в два ключевых квантовых представления электрических величин; как стандарты квантового сопротивления Холла (QHR), так и стандарты напряжения Джозефсона теперь достигли неопределенности измерений, приближающейся к частям в 10 9 . Однако эти квантовые стандарты представляют собой лишь несколько точек в многомерном мире электрических измерений. Важнейшее звено между фундаментальными электрическими стандартами и коммерческими электронными приборами обеспечивается прецизионными стандартами измерения переменного тока.Сочетание трансформаторных технологий и современных цифровых технологий может расширить наш опыт в более широком динамическом диапазоне.

    Соответствие между услугами по измерению сопротивления и импеданса от NIST ожидается для приборостроительной промышленности и лабораторий Министерства обороны США. Улучшенное звено сопротивление-емкость (RC) также необходимо для реализации фарада от стандарта QHR. В настоящее время мы разрабатываем цифровой мост с четырьмя контактными парами (4TP), использующий метод двойной петли, для сравнения конденсатора из плавленого кварца 100 пФ, который может быть напрямую откалиброван по расчетному конденсатору, с портативным резистором 12906 Ом, который имеет известную линейную частотную зависимость и может быть напрямую откалиброван по постоянному току QHR.Синтезаторы сигналов используются для возбуждения моста через токовую петлю с двумя парами выводов (2TP), соединяющую конденсатор с резистором. Приложенные к ним напряжения после надлежащего синфазного масштабирования измеряются вместе с сигналом ошибки моста в отдельном контуре потенциалов 2 TP с использованием двух идентичных виртуальных измерителей, созданных посредством периодического переключения. В отличие от традиционных подходов, подчеркивающих точность и стабильность источников напряжения, управляющих мостом, мы применяем подход, фокусирующийся на разрешении и стабильности детекторов.Колебания напряжения источника в значительной степени устраняются с помощью методов шумоподавления при постобработке оцифрованных данных, а результаты измерений ограничиваются шумами детекторов.

    Для поддержки широкополосных услуг измерения импеданса также требуются эталонные стандарты, которые можно охарактеризовать по интересующим диапазонам импеданса и частот. NIST разработал систему для определения характеристик коммерческих эталонов емкости для четырехпарных пар от 1 пФ до 1 нФ в диапазоне частот от 1 кГц до 10 МГц.Метод самонастройки с использованием измерителя LCR и индуктивного делителя напряжения может расширить характеристики до стандартов емкости с более высокими значениями до 10 мкФ.

    Емкость

    (заряд) | SoilSensor.com

    Емкость определяет диэлектрическую проницаемость (Ka) путем измерения времени заряда конденсатора, в котором в качестве диэлектрической среды используется почва. Время заряда конденсатора линейно зависит от диэлектрической проницаемости почвы. Датчики емкости измеряют диэлектрическую проницаемость почвы, чтобы определить ее влажность.Поскольку диэлектрическая проницаемость воды намного выше, чем у воздуха или минералов почвы, диэлектрическая проницаемость почвы является чувствительной мерой содержания воды.

    Датчик подает напряжение и создает цепь (прохождение электрического тока). Этот ток будет колебаться или колебаться с (резонансной) частотой, которая зависит от количества воды в почве. Когда вы добавляете воду в почву, ее способность удерживать заряд (емкость) изменяется, что затем изменяет вибрацию (резонансную частоту) контура.

    Датчик измеряет это изменение (резонансной частоты) и использует его для определения влажности почвы.

    Из-за разницы в диэлектрической проницаемости воды и воздуха и очень небольшого количества почвы, которую оценивает датчик, любой воздушный зазор вокруг датчика приведет к большим ошибкам. Датчики емкости должны иметь отличный контакт со средой, которую они измеряют, без воздушных зазоров.

    Объем измерения зависит от размера сенсора. Большинство сенсоров имеют длину от 5 до 10 см, но один сенсор имеет длину 3 м.Поле влияния наибольшее на границе раздела сенсор и подложка и быстро уменьшается оттуда. Обычно поле воздействия находится на расстоянии примерно 1 см от датчика. Учитывая, что датчик длиной 3 м и глубиной в 1 см находится в почве, необходимо соблюдать особую осторожность при установке, чтобы не было воздушных зазоров.

    Преимуществом емкостных датчиков является относительно низкая стоимость электронных компонентов. По этой причине они являются наиболее распространенными полностью электронными датчиками влажности почвы для некритических измерений влажности.

    Электростатика — Почему емкость определяется как заряд, разделенный на напряжение?

    Мы используем $ C = Q / V $, потому что это полезные вещи для измерения. Часто об этом легко забыть, но многие из используемых нами уравнений выбраны потому, что они работают, а другие уравнения не работают. Никогда не недооценивайте эту часть реальности.

    Мы не используем «плату за единицу объема», потому что это число не является постоянным. Вы можете заряжать конденсатор, не меняя его объема. Заряд, деленный на напряжение, постоянен.

    Думаю, самый важный вопрос, который вы задали:

    Или, согласно уравнению $ C = \ frac {Q} {V} $, почему увеличение напряжения при сохранении постоянного заряда будет иметь какое-либо влияние на способность тела накапливать заряд.

    Мне нравится этот вопрос, потому что он немного обратный, предполагая, что вы думаете об этом по-другому. Мне нравится, когда люди думают о чем-то задом наперед, потому что это шоу, они действительно думают и хотят попытаться понять, что происходит!

    Уловка в том, что вы обнаружите, что не может увеличить напряжение на конденсаторе, сохраняя при этом постоянный заряд, без внесения некоторых физических изменений в сам конденсатор.Реальность вам просто не позволит. Если вы попытаетесь увеличить напряжение, вы обнаружите, что в конденсатор поступает ровно столько заряда, чтобы сбалансировать напряжение.

    Более интересно, рассмотрим случай, когда вы мгновенно изменяете напряжение, скажем, с 1 В до 10 В. Теоретически это должно «увеличивать напряжение без увеличения заряда», потому что для протекания тока не было времени. Вы можете нарисовать это в симуляторе схем, таком как PSPICE, и изменить напряжение при t = 0.Похоже, вам нужно менять емкость.

    На самом деле мы видим другой эффект. Мы видим, что даже если мы увеличили напряжение в системе, напряжение на конденсаторе фактически останется таким же! Это имеет смысл из уравнения, потому что мы знаем, что заряд и емкость не изменились, поэтому напряжение не может измениться. Но теперь похоже, что у нас разорвана цепь: как-то у нас на входе 10В, а на конденсаторе только 1В! Все знают, что это не сходится.

    В действительности мы обнаруживаем, что в каждом используемом нами устройстве присутствует «паразитное сопротивление». У батареи есть сопротивление, у конденсатора есть сопротивление, даже те провода, которые вы используете для их соединения, имеют сопротивление. Итак, ваша реальная схема — это не просто источник напряжения и конденсатор, это источник напряжения, конденсатор и связка небольших резисторов.

    В 99% случаев мы можем игнорировать эти резисторы, потому что они не сильно меняют схему. Однако в этой слегка патологической ситуации они действительно имеют большое значение.Именно они «впитывают» это дополнительное напряжение. В итоге вы получите 1 В на конденсаторе и 9 В на всех резисторах. Теперь начинается самое интересное. поскольку для тока через резистор используется $ V = IR $, мы можем рассчитать ток, проходящий через систему. Чем идеальнее были провода и батареи, тем больший ток нам нужно было использовать для обеспечения 9В. Этот ток представляет собой поток заряда. Куда он течет? Конденсатор. Вы сразу же начнете видеть, как заряд конденсатора растет по мере прохождения через него тока, пока в конечном итоге на конденсаторе не накопится достаточно заряда, чтобы создать на нем потенциал 10 В.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.