формулы и примеры определения емкости

Мы все знаем об электрическом токе, проводимости и сопротивлении. Но емкость является еще одной важной частью понимания концепции электричества. Возможно, вы слышали, что ничто не может хранить электричество. Однако это не так — конденсаторы способны накапливать электрический заряд. Давайте подробнее рассмотрим концепцию конденсаторов и емкости. Начнем с конденсатора.

Конденсатор образован двумя обращенными друг к другу проводниками, между которыми вставлен диэлектрик, то есть изолирующий материал. Эти два проводника называются обкладками конденсатора.

Главной характеристикой конденсаторов является величина емкости.

Емкость конденсатора — формула

Определение

Емкость конденсатора — это ничто иное, как умение конденсатора накапливать энергию в виде электрического заряда. Другими словами, емкость — это запоминающая способность конденсатора. Измеряется емкость в фарадах.

Емкость может быть рассчитана, когда известны заряд Q и напряжение V конденсатора:

Емкость используется для описания того, сколько заряда может удерживать любой проводник.  Он представляет собой отношение заряда к приложенному потенциалу. 

Любой объект, который может быть электрически заряжен, показывает емкость. Конденсатор с двумя параллельными пластинами — это обычная форма накопителя энергии. Емкость отображается параллельным расположением пластин и определяется с точки зрения накопления заряда. Когда конденсатор заряжен полностью, между его пластинами имеется разность потенциалов, и чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними, тем больше будет заряд конденсатора и тем больше будет его Емкость.

Если конденсаторы соединены последовательно, формула емкости выражается следующим образом:

Если конденсаторы подключены параллельно, формула емкости выражается следующим образом:

Где C1, C2, C3 ……. Cn — конденсаторы, а емкость выражается в фарадах.

Примеры решения:

Пример 1

Определите емкость конденсатора, если течет 5 кулонов заряда и приложен потенциал 2 В.

Решение

Приведенные параметры

Заряд Q составляет 5 C,

Приложенное напряжение V равно 2 В.

Формула емкости определяется как

C=Q/V

= 5/2

= 2,5 F

Пример 2

Определите емкость, если подключены конденсаторы 6 Ф и 5 Ф.

a) последовательно;

b) параллельно

Решение

Формула последовательной емкости определяется как

Cs = 1 / C1 + 1 / C2

= C1 + C2 / C1C2

= 6 + 5/30

Cs = 0,367 F

Емкость в параллельной формуле определяется как

Ср = С1 + С2

= 6 + 5

Cp = 11 F

Различают три вида конденсаторов:

1. Конденсатор плоский;
2. Конденсатор цилиндрический
3. Конденсатор сферический.

Конденсатор плоский

Данный конденсатор образован двумя металлическими пластинами, которые мы называем A и B, расположенными на расстоянии d.

Две проводящие пластины A и B являются пластинами конденсатора, d — их расстояние, более того, поскольку две пластины параллельны, их поверхности равны.

Мы знаем, что внутри двух поверхностей электрическое поле однородно, а снаружи равно нулю

Рассчитываем разность потенциалов между двумя пластинами

Как только разность потенциалов известна, мы можем рассчитать емкость плоского конденсатора.

Заменим найденную ранее разность потенциалов

Конденсатор цилиндрический

Конденсатор используется для хранения большого количества электрического тока в небольшом пространстве. Цилиндрический конденсатор включает полый или сплошной цилиндрический проводник, окруженный концентрическим полым сферическим цилиндром. Конденсаторы широко используются в электродвигателях, мельницах, электрических соковыжималках и других электрических инструментах. Разность потенциалов между конденсаторами различна. Существует множество электрических цепей, в которых конденсаторы должны быть сгруппированы соответствующим образом, чтобы получить желаемую емкость. Есть два общих режима, включая конденсаторы, включенные последовательно, и конденсаторы, подключенные параллельно. Единица измерения емкости — Фарад (Ф).

Его часто используют для хранения электрического заряда. Цилиндрический конденсатор — это тип конденсатора, который имеет форму цилиндра, имеющую внутренний радиус как a и внешний радиус как b.

Формула для цилиндрического конденсатора:

C = емкость цилиндра
L = длина цилиндра
a = внутренний радиус цилиндра,
b = внешний радиус
εₒ= диэлектрическая проницаемость свободного пространства (8.85×10ˉ¹²)

Пример

Цилиндрический конденсатор длиной 8 см состоит из двух колец с внутренним радиусом 3 см и внешним радиусом 6 см. Найдите емкость конденсатора.

Дано:

Длина L = 8 см

внутренний радиус a = 3 см

внешний радиус b = 6 см

Решение

Формула для конденсатора цилиндрического:

Конденсатор сферический

Данный конденсатор состоит из сплошного или полого сферического проводника, окруженного другой полой концентрической сферической формой другого радиуса.

Формула для определения емкости сферического конденсатора

Где,

C = емкость

Q = заряд

V = напряжение

r ₁ = внутренний радиус

r ₂ = внешний радиус

ε ₀ = диэлектрический потенциал (8,85 x ^10-12 Ф / м)

Значение емкости двух разных конденсаторов может быть одинаковым, а номинальное напряжение двух конденсаторов может быть разным.  Возьмем два конденсатора — один с малым номинальным напряжением, а другой с высоким. Если мы заменим конденсатор с меньшим номинальным напряжением на конденсатор с более высоким номинальным напряжением, то получится конденсатор меньшего размера. Это может произойти из-за неожиданного повышения напряжения.

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Контрольная

| от 300 ₽ |

Реферат

| от 500 ₽ |

Курсовая

| от 1 000 ₽ |

Влияние диэлектрика на емкость

Плотности поверхностного заряда равны σ _p  и — σ _p. Когда мы полностью помещаем диэлектрик между двумя пластинами конденсатора, его диэлектрическая проницаемость увеличивается по сравнению с вакуумным значением.

Внутри конденсатора следующее электрическое поле:

Следовательно, мы имеем:

а именно:

Ɛ — диэлектрическая проницаемость. Разность потенциалов между пластинами задаются

Для линейных диэлектриков:

Где k — диэлектрическая проницаемость вещества, K = 1.

Электрическое поле между пластинами конденсатора прямо пропорционально емкости конденсатора. Напряжение электрического поля снижается из-за наличия диэлектрика. Если общий заряд на пластинах поддерживается постоянным, то уменьшается разность потенциалов на пластинах конденсатора. Таким образом, диэлектрик увеличивает емкость конденсатора.

Таблица конденсаторов по емкости. Таблица определения емкости конденсаторов

Что такое конденсатор?

Прибор, который накапливает электроэнергию в виде электрических зарядов, называется конденсатором.

Количество электричества или электрический заряд в физике измеряют в кулонах (Кл). Электрическую ёмкость считают в фарадах (Ф).

Уединенный проводник электроёмкостью в 1 фараду — металлический шар с радиусом, равным 13 радиусам Солнца. Поэтому конденсатор включает в себя минимум 2 проводника, которые разделяет диэлектрик. В простых конструкциях прибора — бумага.

Работа конденсатора в цепи постоянного тока осуществляется при включении и выключении питания. Только в переходные моменты меняется потенциал на обкладках.

Конденсатор в цепи переменного тока перезаряжается с частотой, равной частоте напряжения источника питания. В результате непрерывных зарядов и разрядов ток проходит через элемент. Выше частота — быстрее перезаряжается прибор.

Сопротивление цепи с конденсатором зависит от частоты тока. При нулевой частоте постоянного тока величина сопротивления стремится к бесконечности. С увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается.

Принцип работы конденсаторов

При подсоединении цепи к источнику электрического тока через конденсатор начинает течь электрический ток. В начале прохождения тока через конденсатор его сила имеет максимальное значение, а напряжение – минимальное. По мере накопления устройством заряда сила тока падает до полного исчезновения, а напряжение увеличивается.

В процессе накопления заряда электроны скапливаются на одной пластинке, а положительные ионы – на другой. Между пластинами заряд не перетекает из-за присутствия диэлектрика. Так устройство накапливает заряд. Это явление называется накоплением электрических зарядов, а конденсатор –накопителем электрического поля.

Виды конденсаторов

Емкостные элементы классифицируют по типу диэлектрика, применяемого в конструкции.

Характеристики и свойства

К параметрам конденсатора, которые используют для создания и ремонта электронных устройств, относят:

1. Ёмкость — С. Определяет количество заряда, которое удерживает прибор. На корпусе указывается значение номинальной ёмкости. Для создания требуемых значений элементы включают в цепь параллельно или последовательно. Эксплуатационные величины не совпадают с расчетными.
2. Резонансная частота — fр. Если частота тока больше резонансной, то проявляются индуктивные свойства элемента. Это затрудняет работу. Чтобы обеспечить расчетную мощность в цепи, конденсатор разумно использовать на частотах меньше резонансных значений.
3. Номинальное напряжение — Uн. Для предупреждения пробоя элемента рабочее напряжение устанавливают меньше номинального. Параметр указывается на корпусе конденсатора.
4. Полярность. При неверном подключении произойдет пробой и выход из строя.
5. Электрическое сопротивление изоляции — Rd. Определяет ток утечки прибора. В устройствах детали располагаются близко друг к другу. При высоком токе утечки возможны паразитные связи в цепях. Это приводит к неисправностям. Ток утечки ухудшает емкостные свойства элемента.
6. Температурный коэффициент — TKE. Значение определяет, как ёмкость прибора меняется при колебаниях температуры среды. Параметр используют, когда разрабатывают устройства для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
7. Паразитный пьезоэффект. Некоторые типы конденсаторов при деформации создают шумы в устройствах.

Физические величины, используемые в маркировке емкости керамических конденсаторов

Для определения величины емкости в международной системе единиц (СИ) используется Фарад (Ф, F). Для стандартной электрической схемы это слишком большая величина, поэтому в маркировке бытовых конденсаторов используются более мелкие единицы.

Таблица единиц емкости, применяемых для бытовых керамических конденсаторов

Наименование единицы	Варианты обозначений	Степень по отношению к Фараду
Микрофарад	Microfarad	мкФ, µF, uF, mF	10-6F
Нанофарад	Nanofarad	нФ, nF	10-9F
Пикофарад	Picofarad	пФ, pF, mmF, uuF	10-12F

Редко применяется внемаркировочная единица миллифарад – 1 мФ (10-3Ф).

Маркировка отечественных конденсаторов

Для всех постсоветских предприятий характерна достаточно полная маркировка радиоэлементов, допускающая незначительные отличия в обозначениях.

Ёмкость

Первым и самым важным параметром конденсатора является емкость. В связи с этим значение данной характеристики располагается на первом месте и кодируется буквенно-цифровым обозначением. Так как единицей измерения емкости является фарада, то в буквенном обозначении присутствует либо символ кириллического алфавита «Ф», либо символ латинского алфавита «F».

Так как фарад – большая величина, а используемые в промышленности элементы имеют намного меньшие номиналы, то и единицы измерения имеют разнообразные уменьшительные префиксы (мили-, микро-, нано- и пико). Для их обозначения используют также буквы греческого алфавита.

• 1 миллифарад равен 10-3 фарад и обозначается 1мФ или 1mF.
• 1 микрофарад равен 10-6 фарад и обозначается 1мкФ или 1F.
• 1 нанофарад равен 10-9 фарад и обозначается 1нФ или 1nF.
• 1 пикофарад равен 10-12 фарад и обозначается 1пФ или 1pF.

Читайте также:  Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Если значение емкости выражено дробным числом, то буква, обозначающая размерность единиц измерения, ставится на месте запятой. Так, обозначение 4n7 следует читать как 4,7 нанофарад или 4700 пикофарад, а надпись вида n47 соответствует емкости в 0,47 нанофарад или же 470 пикофарад.

В случае, когда на конденсаторе не обозначен номинал, то целое значение говорит о том, что емкость указана в пикофарадах, например, 1000, а значение, выраженное десятичной дробью, указывает на номинал в микрофарадах, например 0,01.

Ёмкость конденсатора, указанная на корпусе, редко соответствует фактическому параметру и отклоняется от номинального значения в пределах некоторого диапазона. Точное значение емкости, к которой стремятся при изготовлении конденсаторов, зависит от материалов, используемых для их производства. Разброс параметров может лежать в пределах от тысячных долей до десятков процентов.

Величина допустимого отклонения ёмкости указывается на корпусе конденсатора после номинального значения путем проставления буквы латинского или русского алфавита. К примеру, латинская буква J (русская буква И в старом обозначении) обозначает диапазон отклонения 5% в ту или иную стороны, а буква М (русская В) – 20%.

Такой параметр, как температурный коэффициент емкости, входит в состав маркировки достаточно редко и наносится в основном на малогабаритные элементы, применяемые в электрических схемах времязадающих цепей. Для идентификации используется либо буквенно-цифровая, либо цветовая система обозначений.

Встречается и комбинированная буквенно-цветовая маркировка. Варианты её настолько разнообразны, что для безошибочного определения значения данного параметра для каждого конкретного типа конденсатора требуется обращение к ГОСТам или справочникам по соответствующим радиокомпонентам.

Маркировка конденсаторов импортного производства

На сегодняшний день стандарты, которые были приняты от IEC, относятся не только к иностранным видам оборудования, а и к отечественным. Данная система предполагает нанесение на корпус продукции маркировки кодового типа, которая состоит из трех непосредственных цифр.

Две цифры, которые расположены с самого начала, обозначают емкость предмета и в таких единицах, как пикофарадах. Цифра, которая расположена третьей по порядку – это число нулей. Рассмотрим это на примере 555 – это 5500000 пикофарад. В том случае, если емкость изделия является меньше, чем один пикофарад, то с самого начала обозначается цифра ноль.

Есть также и трехзначный вид кодировки. Такой тип нанесения применяется исключительно к деталям, которые являются высокоточными.

Цветовая маркировка импортных конденсаторов

Обозначение наименований на таком предмете, как конденсатор, имеет такой же принцип производства, что и на резисторах. Первые полосы на двух рядах обозначают емкость данного устройства в тех же измерительных единицах. Третья полоса имеет обозначение о количестве непосредственных нулей. Но при этом полностью отсутствуют синий окрас, вместо него применяют голубой.

Важно знать, что если цвета идут одинаковые подряд, то между ними целесообразно осуществить промежутки, чтобы было четко понятно. Ведь в другом случае эти полосы будут сливаться в одну.

Способы маркировки емкости конденсатора

На деталях советского производства, чаще всего имеющих довольно большую площадь поверхности, наносились числовые значения емкости, ее единица измерения и номинальное напряжение в вольтах. Например, 23 пФ, то есть 23 пикофарада.

Расшифровка маркировки обозначений современных керамических конденсаторов отечественного и зарубежного производства – мероприятие более сложное.

Немного о параметрах

Про два последних параметра (мощность и допуск) стоит сказать пару слов. Допуск в характеристиках конденсаторов — это допустимое/возможное отклонение ёмкости от указанного номинала. Есть виды с малым допуском — в несколько процентов, есть с больши́м — до 20%. Заменить конденсатор с малым допуском на аналог по ёмкости и напряжению, но более высоким допуском можно далеко не всегда. Такое допустимо только в бытовой технике. И то, только там, где величина заряда не слишком критична. Но лучше искать замену с аналогичным допуском.

Кодировка допустимого отклонения емкости	Допуск %
E	0.005
L	0.01
P	0.002
W	0.005
B	0.1
C	0.25
D	0.5
F	1
G	2
H	2.5
J	5
K	10
M	20
N	30
Q	-10 … +30
T	-10…+50
S	-20…+50
Z	-20…+80

Часто бывает так, что периодически «вылетает» конденсатор на одном и том же месте. По нашей логике хочется заменить его на элемент с больши́м напряжением. Но здесь может быть 2 варианта. Во-первых: в цепи имеют место скачки напряжения превышающие номинальное напряжение детали. Во-вторых, не учтена реактивная мощность конденсатора, если он работает в высокочастотных цепях.

По большей части параметр мощности не указывают и найти его можно в спецификации на деталь. Им обычно пользуются узкие специалисты.

Ещё может быть указан температурный коэффициент — ТКЕ, но он ставится далеко не во всех случаях. Он отображает изменение ёмкости в зависимости от температуры элемента. Обычно проставляется, если есть значительная зависимость. Если изменения незначительны, их просто опускают. Многие параметры легко узнавать имея тестер радиоэлементов.

Зачем нужна маркировка?

Цель маркировки электронных компонентов – возможность их точной идентификации. Маркировка конденсаторов включает в себя:

• данные о ёмкости конденсатора – главной характеристике элемента;
• сведения о номинальном напряжении, при котором прибор сохраняет свою работоспособность;
• данные о температурном коэффициенте емкости, характеризующем процесс изменения емкости конденсатора в зависимости от изменения температуры окружающей среды;
• процент допустимого отклонения емкости от номинального значения, указанного на корпусе прибора;
• дату выпуска.

Для конденсаторов, при подключении которых требуется соблюдать полярность, в обязательном порядке указывается информация, позволяющая правильно ориентировать элемент в электронной схеме.

Система маркировки конденсаторов, выпускавшихся на предприятиях, входивших в состав СССР, имела принципиальные отличия от системы маркировки, применяемой на тот момент иностранными компаниями.

Краткая таблица цифровой кодировки неполярных керамических конденсаторов

Кодовая маркировка, дополнение

В соответствии со стандартами IEC на практике применяется четыре способа кодировки номинальной емкости.

А. Маркировка 3 цифрами

Первые две цифры указывают на значение емкости в пигофарадах (пф), последняя — количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть «9». При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра «0». Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 — 0.5 пф.

Код	Емкость [пФ]	Емкость [нФ]	Емкость [мкФ]
109	1,0	0,001	0,000001
159	1,5	0,0015	0,000001
229	2,2	0,0022	0,000001
339	3,3	0,0033	0,000001
479	4,7	0,0047	0,000001
689	6,8	0,0068	0,000001
100*	10	0,01	0,00001
150	15	0,015	0,000015
220	22	0,022	0,000022
330	33	0,033	0,000033
470	47	0,047	0,000047
680	68	0,068	0,000068
101	100	0,1	0,0001
151	150	0,15	0,00015
221	220	0,22	0,00022
331	330	0,33	0,00033
471	470	0,47	0,00047
681	680	0,68	0,00068
102	1000	1,0	0,001
152	1500	1,5	0,0015
222	2200	2,2	0,0022
332	3300	3,3	0,0033
472	4700	4,7	0,0047
682	6800	6,8	0,0068
103	10000	10	0,01
153	15000	15	0,015
223	22000	22	0,022
333	33000	33	0,033
473	47000	47	0,047
683	68000	68	0,068
104	100000	100	0,1
154	150000	150	0,15
224	220000	220	0,22
334	330000	330	0,33
474	470000	470	0,47
684	680000	680	0,68
105	1000000	1000	1,0

* Иногда последний ноль не указывают.

В. Маркировка 4 цифрами

Возможны варианты кодирования 4-значным числом. Но и в этом случае последняя цифра указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах.

Код	Емкость[пФ]	Емкость[нФ]	Емкость[мкФ]
1622	16200	16,2	0,0162
4753	475000	475	0,475

С. Маркировка емкости в микрофарадах

Вместо десятичной точки может ставиться буква R.

Код	Емкость [мкФ]
R1	0,1
R47	0,47
1	1,0
4R7	4,7
10	10
100	100

D. Смешанная буквенно-цифровая маркировка емкости, допуска, ТКЕ, рабочего напряжения

В отличие от первых трех параметров, которые маркируются в соответствии со стандартами, рабочее напряжение у разных фирм имеет различную буквенно-цифровую маркировку.

Код	Емкость
p10	0,1 пФ
Ip5	1,5 пФ
332p	332 пФ
1НО или 1nО	1,0 нФ
15Н или 15n	15 нФ
33h3 или 33n2	33,2 нФ
590H или 590n	590 нФ
m15	0,15мкФ
1m5	1,5 мкФ
33m2	33,2 мкФ
330m	330 мкФ
1mO	1 мФ или 1000 мкФ
10m	10 мФ

Кодовая маркировка электролетических конденсаторов для поверхностного монтажа

Приведенные ниже принципы кодовой маркировки применяются такими известными , «Hitachi» и др. Различают три основных способа кодирования

А. Маркировка 2 или 3 символами

Код содержит два или три знака (буквы или цифры), обозначающие рабочее напряжение и номинальную емкость. Причем буквы обозначают напряжение и емкость, а цифра указывает множитель. В случае двухзначного обозначения не указывается код рабочего напряжения.

Код	Емкость [мкФ]	Напряжение [В]
А6	1,0	16/35
А7	10	4
АА7	10	10
АЕ7	15	10
AJ6	2,2	10
AJ7	22	10
AN6	3,3	10
AN7	33	10
AS6	4,7	10
AW6	6,8	10
СА7	10	16
СЕ6	1,5	16
СЕ7	15	16
CJ6	2,2	16
CN6	3,3	16
CS6	4,7	16
CW6	6,8	16
DA6	1,0	20
DA7	10	20
DE6	1,5	20
DJ6	2,2	20
DN6	3,3	20
DS6	4,7	20
DW6	6,8	20
Е6	1,5	10/25
ЕА6	1,0	25
ЕЕ6	1,5	25
EJ6	2,2	25
EN6	3,3	25
ES6	4,7	25
EW5	0,68	25
GA7	10	4
GE7	15	4
GJ7	22	4
GN7	33	4
GS6	4,7	4
GS7	47	4
GW6	6,8	4
GW7	68	4
J6	2,2	6,3/7/20
JA7	10	6,3/7
JE7	15	6,3/7
JJ7	22	6,3/7
JN6	3,3	6,3/7
JN7	33	6,3/7
JS6	4,7	6,3/7
JS7	47	6,3/7
JW6	6,8	6,3/7
N5	0,33	35
N6	3,3	4/16
S5	0,47	25/35
VA6	1,0	35
VE6	1,5	35
VJ6	2,2	35
VN6	3,3	35
VS5	0,47	35
VW5	0,68	35
W5	0,68	20/35

В. Маркировка 4 символами

Код содержит четыре знака (буквы и цифры), обозначающие емкость и рабочее напряжение. Буква, стоящая вначале, обозначает рабочее напряжение, последующие знаки — номинальную емкость в пикофарадах (пФ), а последняя цифра — количество нулей. Возможны 2 варианта кодировки емкости: а) первые две цифры указывают номинал в пикофарадах, третья — количество нулей; б) емкость указывают в микрофарадах, знак m выполняет функцию десятичной запятой. Ниже приведены примеры маркировки конденсаторов емкостью 4.7 мкФ и рабочим напряжением 10 В.

С. Маркировка в две строки

Если величина корпуса позволяет, то код располагается в две строки: на верхней строке указывается номинал емкости, на второй строке — рабочее напряжение. Емкость может указываться непосредственно в микрофарадах (мкФ) или в пикофарадах (пф) с указанием количества нулей (см. способ В). Например, первая строка — 15, вторая строка — 35V — означает, что конденсатор имеет емкость 15 мкФ и рабочее напряжение 35 В.

Правила расшифровки маркировки

Сначала разберемся с цифровой маркировкой конденсаторов. Ели устройство имеет маленькие размеры, то для указания емкости используется стандарт EIA. При наличии в коде только двух цифр, после которых следует буква, их значение соответствует номинальной емкости. Третья цифра в коде представляет собой множитель нуля. Если она находится в диапазоне от 0 до 6, то к первым двум цифрам необходимо добавить соответствующее количество нулей. Скажем, обозначение «463» равно 46*10 3 .

Единицы измерения зависят от размеров устройства, и для маленьких это — пикофарады. В остальных случаях принято использовать микрофарады. Когда цифровое обозначение будет расшифровано, необходимо переходить к буквам. Когда они расположены в составе первых двух символов, то используется один из 2 способов:

• Буква «R» заменяет запятую — надпись 3R2 соответствует емкости в 3,2 пикофарады.
• Буква «р» используется в качестве десятичной запятой — р60 соответствует 0,6 пикофарадам. Буквы «n» и «m» выполняют аналогичную задачу, но соответствуют нано- и микрофараде.

Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами

Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности. Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.

Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике. Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).

Источники

• https://masandilov.ru/elektronika/tablicza-markirovki-kondensatorov-vidy-i-ponyatie-oboznachenij
• https://hmelectro.ru/poleznye_statyi/markirovka-kondensatorov-tsifrovaya-tsvetnaya-eyo-rasshifrovka
• https://odinelectric.ru/equipment/electronic-components/kak-rasshifrovat-markirovku-kondensatora
• https://ElProv.ru/na-dele/markirovka-elektroliticheskih-kondensatorov.html
• http://www.MasterVintik.ru/kodovaya-markirovka-kondensatorov/
• https://pressadv.ru/materialy/markirovka-keramicheskih-kondensatorov-onlajn.html

 

 

Как вам статья?

Павел

Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

Измерение емкости герконом.

— A-Level Science

Отчет физической лаборатории

Номер и название эксперимента：

Эксперимент 1－ Измерение емкости герконом (TAS)
Дата эксперимента：19 / 5 / 08

Цели

• Используйте геркон для измерения емкости конденсаторов.

Устройство

2,2. 0004

Геркон	1	Variable resistor	1
Signal generator	1	Micro ammeter	1
Battery Box (with 4 cells of 1,5 В каждая)	1	Вольтметра	1
2,2 Юридический концепции	1	Соединительные отведения	1

Теория

Переключатель переключателя двухэтапного плата контролируется сигналом Generator, как показано на фиг. Его можно использовать для зарядки и разрядки конденсатора, подключив его к источнику питания (точка B) и микроамперметру (точка C). Когда геркон подключает конденсатор (C) к источнику питания (V), конденсатор заряжается и накапливает электрические заряды. Через несколько мгновений геркон подключает конденсатор к микроамперметру. Разряжается конденсатор, в котором частота () является частотой генератора сигналов.

Когда переключатель касается B, конденсатор заряжается до разности потенциалов V, которая регистрируется вольтметром. Заряд конденсатора:

Когда переключатель находится в контакте с C, конденсатор разряжается через микроамперметр.

Этот процесс зарядки и разрядки происходит несколько раз в секунду. Каждую секунду импульсы заряда () проходят через микроамперметр. Следовательно, ток () через микроамперметр определяется как:

Процедуры

1. Цепь была подключена, как показано на схеме. Сопротивление переменного резистора было установлено на максимальное значение. Показания вольтметра записывались.

2. Катушка геркона подключена к генератору сигналов. Частота генератора сигналов была установлена ​​на 400 Гц.

3.        Генератор сигналов был включен. Выходное напряжение увеличивали до тех пор, пока не стало слышно жужжание геркона.

4.        Сопротивление переменного резистора медленно уменьшали до тех пор, пока ток, показываемый микроамперметром, больше не увеличивался. Показания микроамперметра записывали.

5.        Этапы 3 и 4 были повторены с другими частотами генератора сигналов от 400 Гц до 10 Гц. Результаты были занесены в таблицу.

6.        Построен график зависимости частоты от силы тока.

The diagram of the setup

Table of data

Frequency ( )/ Hz	400	352	300	249	200	150
Current ( )/	4800	4400	3800	3200	2600	1900

Анализ данных
При уменьшении частоты вибрационного выключателя ток через микроамперметр также уменьшается. А на графике показана прямая линия, проходящая через начало координат, что означает, что частота вибрирующего переключателя прямо пропорциональна току, проходящему через микроамперметр. Процессы зарядки и разрядки завершены

Меры предосторожности

• Не устанавливайте переменный резистор на самое низкое значение в начале эксперимента.

Объяснение：Ток, протекающий в цепи, достигнет максимального значения и будет достаточно большим, чтобы разрушить микроамперметр.

• Не устанавливайте вибрационный переключатель на слишком высокую частоту.

Объяснение：Конденсатор не может быть полностью разряжен или перезаряжен.

• Необходимо выбрать правильную шкалу амперметра.

Объяснение：Измеренное значение тока может быть вне диапазона амперметра, если выбран неподходящий амперметр.

Источники ошибок в эксперименте

• Во время эксперимента присутствуют паразитные конденсаторы, которые могут повлиять на емкость конденсатора.
• Отмеченное значение емкости на конденсаторе не является фактическим значением.
• Вибрационный переключатель может не вибрировать на заданной частоте.
• Значение силы тока нельзя считать точно, так как стрелка микроамперметра постоянно вибрирует с малой амплитудой.

Предложите усовершенствование эксперимента

• С помощью электростатического или электромагнитного экранирования, которое предотвращает воздействие на цепь других проводников. Таким образом, мы можем уменьшить паразитную емкость.
• Избегайте наличия каких-либо соединительных проводов рядом с конденсатором.

Ограничение эксперимента

• Вибрационный переключатель нельзя настроить на слишком высокую частоту вибрации.

Заключение
Частота вибрационного выключателя прямо пропорциональна току, проходящему через микроамперметр. Когда частота установлена ​​на высокое значение, значение измеряемого тока также высокое. Процессы зарядки и разрядки завершены. Отмеченное значение емкости на конденсаторе равно 2,2 Ом, но полученное в эксперименте значение равно 2,17. Существует несоответствие между двумя значениями, поскольку в эксперименте существовали ошибки. Ошибки включают возможный паразитный конденсатор, неправильное значение емкости конденсатора и т. д.

Обсуждение

1. Почему зарядка и разрядка конденсатора должны быть полными?

Ответ: Если процесс заряда и разряда не завершен, в конденсаторе остается заряд, и ток разряда, измеренный при установившемся значении, будет неточным.

2. Почему нам нужно сначала установить максимальное значение сопротивления переменного резистора?

Ответ: Это потому, что нам нужно ограничить ток в цепи, чтобы предотвратить поломку микроамперметра из-за чрезвычайно большого тока, и гарантировать, что ток не превышает максимальное допустимое значение.

3. Судя по графику шага 6, какова связь между частотой геркона и током, протекающим через конденсатор?

Ответ: . Таким образом, частота вибрирующего переключателя прямо пропорциональна току, проходящему через микроамперметр.

4. Определите емкость конденсатора, используя данное уравнение.

Ответ:

5. Сравните измеренную емкость конденсатора со значением, отмеченным на нем. Вычислите процент ошибки.

Ответ: Измеренная емкость немного меньше отмеченного значения

6. Укажите источники ошибки и предложите улучшения для этого эксперимента.

Ответ: Это было сделано в верхней части.

Эта письменная работа студента является одной из многих, которые можно найти в разделе «Электрофизика и теплофизика» уровня AS и A.

Как рассчитать емкость конденсатора?

Автор вопроса: Хильда Пфаннерстилл

Оценка: 4,5/5 (32 голоса)

Емкость конденсатора — это способность конденсатора накапливать электрический заряд на единицу напряжения на пластинах конденсатора. Емкость находится путем деления электрического заряда на напряжение по формуле Кл=Q/В.

Как рассчитать емкость?

Обобщенное уравнение для емкости плоского конденсатора имеет вид: C = ε(A/d) где ε представляет собой абсолютную диэлектрическую проницаемость используемого диэлектрического материала.

Какова формула конденсатора и емкости?

Основное уравнение для расчета конденсатора: C = εA/d , В этом уравнении C — емкость; ε — диэлектрическая проницаемость, показатель того, насколько хорошо диэлектрический материал удерживает электрическое поле; А — площадь параллельной пластины; d — расстояние между двумя проводящими пластинами.

Что такое единица измерения емкости в системе СИ?

Единицей емкости в системе СИ является фарад (обозначение: F), названная в честь английского физика Майкла Фарадея. Конденсатор емкостью 1 фарад, когда он заряжен электрическим зарядом в 1 кулон, имеет разность потенциалов между его пластинами 1 вольт. Обратная величина емкости называется эластичностью.

Какая текущая формула?

Текущая формула дается как I = V/R . Единицей силы тока в системе СИ является Ампер (Amp).

Конденсаторы (4 из 9) Расчет емкости конденсатора, объяснение

30 связанных вопросов найдено

Какова формула для параллельной емкости?

Параллельные конденсаторы

Это показано ниже. Чтобы рассчитать общую общую емкость нескольких конденсаторов, соединенных таким образом, необходимо сложить отдельные емкости по следующей формуле: 9-12, умножить на площадь пластин, А, измеренную в квадратных метрах, разделить на расстояние . ..

Как рассчитать площадь конденсатора?

Используемая формула:

C=kε0Ad где, A – площадь пластин плоского конденсатора, k – диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала, ε0 – диэлектрическая проницаемость вакуума и расстояние между пластинами.

Что такое конденсатор со схемой?

Конденсатор представляет собой электронное устройство, которое накапливает электрический заряд или электричество при напряжении применяется и высвобождает накопленный электрический заряд всякий раз, когда это необходимо. Конденсатор действует как небольшая батарея, которая быстро заряжается и разряжается. Любой объект, способный накапливать электрический заряд, является конденсатором.

Какова формула для энергии, запасенной в конденсаторе?

Энергия, запасенная в конденсаторе, может быть выражена тремя способами: Ecap=QV2=CV22=Q22C E cap = QV 2 = CV 2 2 = Q 2 2 C , где Q — заряд, V — напряжение, C — емкость конденсатора. Энергия выражается в джоулях, если заряд – в кулонах, напряжение – в вольтах, а емкость – в фарадах.

Какие бывают типы конденсаторов?

Ниже приведены различные типы конденсаторов.

• Электролитический конденсатор.
• Слюдяной конденсатор.
• Бумажный конденсатор.
• Пленочный конденсатор.
• Неполяризованный конденсатор.
• Керамический конденсатор.

Что такое Q в формуле емкости?

Конденсатор используется для накопления электрического заряда. Чем большее напряжение (электрическое давление) вы прикладываете к конденсатору, тем больше заряда попадает в конденсатор. … Это соотношение описывается формулой q=CV , где q — накопленный заряд, C — емкость, а V — приложенное напряжение.

Какова формула последовательного включения конденсаторов?

Емкость последовательно. На рис. 1а показано последовательное соединение трех конденсаторов с приложенным напряжением. Как и для любого конденсатора, емкость комбинации связана с зарядом и напряжением соотношением C=QV C = Q V .

Как рассчитать последовательные конденсаторы?

Когда конденсаторы соединены один за другим, говорят, что они соединены последовательно. Для последовательно соединенных конденсаторов общая емкость может быть найдена путем сложения обратных величин отдельных емкостей и взятия обратной суммы .

Как называются конденсаторы, включенные параллельно?

Когда конденсаторы соединены параллельно, общая емкость представляет собой сумму емкостей отдельных конденсаторов . Если два или более конденсатора соединены параллельно, общий эффект будет таким же, как у одного эквивалентного конденсатора, имеющего сумму площадей пластин отдельных конденсаторов.

Можно ли поставить конденсаторы параллельно?

Параллельное соединение конденсаторов

При параллельном соединении конденсаторов вы фактически соединяете пластины отдельных конденсаторов. Таким образом, параллельное соединение двух одинаковых конденсаторов существенно удваивает размер пластин, что фактически удваивает емкость.

Как подключить конденсатор?

Для подключения нескольких конденсаторов можно соединить оба провода заземления вместе , соединяющий один провод заземления с каждой из отрицательных клемм крышки . Вы также можете заземлить каждый конденсатор отдельно. Протяните провод питания через положительную клемму усилителя к положительной клемме аккумулятора.

Пример емкости?

Емкость конденсатора сообщает , сколько заряда он может хранить при подключении к конкретной батарее , и измеряется в фарадах. … Например, если мы подключили конденсатор к 9-вольтовой батарее и измерили, что он хранит 9кулонов заряда, его емкость составит 1 фарад.

Что такое Q CV в физике?

Заряд Q на пластинах пропорционален разности потенциалов V между двумя пластинами. Емкость C является пропорциональной константой, Q = CV, C = Q/V . … Емкость говорит нам, сколько заряда хранит устройство при данном напряжении. Диэлектрик между проводниками увеличивает емкость конденсатора.

Как e V d?

Соотношение между V и E для параллельных проводящих пластин составляет E=Vd E = Vd . (Обратите внимание, что ΔV = V _AB по величине. … Например, однородное электрическое поле E создается путем помещения разности потенциалов (или напряжения) ΔV на две параллельные металлические пластины, обозначенные A и B. (См. Рисунок 1.)

Конденсаторы переменного или постоянного тока

Конденсаторы бывают разных форм и их номинал измеряется в фарадах (Ф) Конденсаторы используются как в системах переменного, так и постоянного тока (Мы обсудим это ниже)

Какие бывают типы конденсаторов?

Конденсаторы делятся на две механические группы: Конденсаторы постоянной емкости с фиксированными значениями емкости и конденсаторы переменной емкости с переменными (подстроечными) или регулируемыми (перестраиваемыми) значениями емкости . Наиболее важной группой являются постоянные конденсаторы.

Как определить типы конденсаторов?

Керамические конденсаторы обычно имеют 3-значный код, напечатанный на их корпусе для определения значения их емкости в пикофарадах. Как правило, первые две цифры указывают номинал конденсаторов, а третья цифра указывает количество добавляемых нулей.

Сколько энергии хранит конденсатор?

Среднее напряжение на конденсаторе во время его зарядки составляет (В/2), поэтому средняя мощность, подаваемая на него, равна I (В/2). Он заряжался в течение T секунд, поэтому энергия, накопленная в конденсаторе, равна T I (В/2) . Заряд, накопленный на конденсаторе, равен Q = I T, поэтому общая накопленная энергия составляет Q (В/2).

Где хранится энергия в конденсаторе?

Заряженный конденсатор накапливает энергию в электрическом поле между его пластинами . Когда конденсатор заряжается, электрическое поле нарастает. При отключении заряженного конденсатора от батареи его энергия остается в поле в пространстве между его пластинами.