Плоский конденсатор. Заряд и емкость конденсатора.
Наряду с резисторами одними из наиболее часто используемых электронных компонентов являются конденсаторы. И в этой статье мы разберемся, из чего они состоят, как работают и для чего применяются 👍 В первую очередь, рассмотрим устройство и принцип работы, а затем плавно перейдем к основным свойствам и характеристикам — заряду, энергии и, конечно же, емкости конденсатора.
Плоский конденсатор.
Итак, простейший конденсатор представляет из себя две плоские проводящие пластины, расположенные параллельно друг другу и разделенные слоем диэлектрика. Причем расстояние между пластинами должно быть намного меньше, чем, собственно, размеры пластин:
Такое устройство называется плоским конденсатором, а пластины — обкладками конденсатора. Стоит уточнить, что здесь мы рассматриваем уже заряженный конденсатор (сам процесс зарядки мы изучим чуть позже), то есть на обкладках сосредоточен определенный заряд.
Причем наибольший интерес представляет тот случай, когда заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку (как на рисунке).
А поскольку на обкладках сосредоточен заряд, между ними возникает электрическое поле. Поле плоского конденсатора, в основном, сосредоточено между пластинами, однако, в окружающем пространстве также возникает электрическое поле, которое называют полем рассеяния. Очень часто его влиянием в задачах пренебрегают, но забывать о нем не стоит.
Для определения величины этого поля рассмотрим еще одно схематическое изображение плоского конденсатора:
Каждая из обкладок конденсатора в отдельности создает электрическое поле:
- положительно заряженная пластина (+q) создает поле, напряженность которого равна E_{+}
- отрицательно заряженная пластина (-q) создает поле, напряженность которого равна E_{-}
Выражение для напряженности поля равномерно заряженной пластины выглядит следующим образом:
E_{пл} = \frac{\sigma}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon}Здесь \sigma- это поверхностная плотность заряда: \sigma = \frac{q}{S}, а \varepsilon — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, расположенного между обкладками конденсатора.
Поскольку площадь пластин конденсатора у нас одинаковая, как и величина заряда, то и модули напряженности электрического поля, равны между собой:
E_+ = E_- = \frac{q}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S}Но направления векторов разные — внутри конденсатора вектора направлены в одну сторону, а вне — в противоположные. Таким образом, внутри обкладок результирующее поле определяется следующим образом:
E = E_+ + E_- = \frac{q}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S} + \frac{q}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S} = \frac{q}{\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S}Соответственно, вне конденсатора (слева и справа от обкладок) поля пластин компенсируют друг друга и результирующая напряженность равна 0.
Процессы зарядки и разрядки конденсаторов.
С устройством мы разобрались, теперь разберемся, что произойдет, если подключить к конденсатору источник постоянного тока. На принципиальных электрических схемах конденсатор обозначают следующим образом:
Итак, мы подключили обкладки конденсатора к полюсам источника постоянного тока.
Что будет происходить?
Свободные электроны с первой обкладки конденсатора устремятся к положительному полюсу источника. Из-за этого на обкладке возникнет недостаток отрицательно заряженных частиц, и она станет положительно заряженной. В то же время электроны с отрицательного полюса источника тока переместятся ко второй обкладке конденсатора. В результате чего на ней возникнет избыток электронов, соответственно, обкладка станет отрицательно заряженной.
Таким образом, на обкладках конденсатора образуются заряды разного знака (как раз этот случай мы и рассматривали в первой части статьи), что приводит к появлению электрического поля, которое создаст между пластинами конденсатора определенную разность потенциалов. Процесс зарядки будет продолжаться до тех пор, пока эта разность потенциалов не станет равна напряжению источника тока. После этого процесс зарядки закончится, и перемещение электронов по цепи прекратится.
При отключении от источника конденсатор может на протяжении длительного времени сохранять накопленные заряды.
Соответственно, заряженный конденсатор является источником электрической энергии, это означает, что он может отдавать энергию во внешнюю цепь. Давайте создадим простейшую цепь, просто соединив обкладки конденсатора друг с другом:
В данном случае по цепи начнет протекать ток разряда конденсатора, а электроны начнут перемещаться с отрицательно заряженной обкладки к положительной. В результате напряжение на конденсаторе (разность потенциалов между обкладками) начнет уменьшаться. Этот процесс завершится в тот момент, когда заряды пластин конденсаторов станут равны друг другу, соответственно электрическое поле между обкладками пропадет и по цепи перестанет протекать ток. Именно так происходит разряд конденсатора, в результате которого он отдает во внешнюю цепь всю накопленную энергию. Как видите, здесь нет ничего сложного.
Емкость и энергия конденсатора.
Важнейшей характеристикой является электрическая емкость конденсатора. Это физическая величина, которая определяется как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов между проводниками:
C = \frac{q}{\Delta\varphi} = \frac{q}{U}Емкость конденсатора изменяется в Фарадах, но величина 1 Ф является неимоверно большой, поэтому чаще всего используются микрофарады (мкФ), нанофарады (нФ) и пикофарады (пФ).
2}{2C}
Помимо емкости конденсаторы характеризуются еще одним параметром, а именно величиной напряжения, которое может выдержать его диэлектрик. При слишком больших значениях напряжения электроны диэлектрика отрываются от атомов, и диэлектрик начинает проводить ток. Это явление называется пробоем конденсатора, и в результате обкладки оказываются замкнутыми друг с другом. Собственно, характеристикой, которая часто используется при работе с конденсаторами является не напряжение пробоя, а рабочее напряжение. Это такая величина напряжения, при которой конденсатор может работать неограниченно долгое время, и пробоя не произойдет.
Итак, резюмируем — сегодня рассмотрели основные свойства конденсаторов, их устройство и характеристики, так что на этом заканчиваем статью, а в следующей мы будем обсуждать различные варианты соединений и маркировку.
Плоские конденсаторы, особенности, емкость и энергия плоских конденсаторов
Содержание:
Плоский конденсатор – это очень простое устройство для Емкость плоского конденсатора, зависит от его размеров, а именно от поверхности его обкладок.
Также влияет диэлектрик. Основное удобство плоских моделей – их компактность. Они занимают меньше места на плате и схеме, тем сам экономя драгоценное пространство. Выглядит такая радиодеталь в виде двух пластинок, помещенных в тонкий плоский корпус. Электроны движутся с одной обкладки к плюсовому полюсу, то есть противоположный электрод. Преградой является диэлектрик.
В статье содержится вся полезная информация по определению плоского конденсатора, расчету его емкости и отличиям от конденсаторов, имеющие иную форму. В качестве бонуса читателю предложен файл с интересной лекцией, а также видеоролик на данную тему.
Плоский конденсатор.Электрическая емкость плоского конденсатора
Электрическая емкость плоского конденсатора очень просто выражается через параметры его частей. Изменяя площадь пластин конденсатора и расстояние между ними легко убедиться, что электрическая емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади его пластин (S) и обратно пропорциональна расстоянию между ними (d).
Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади его обкладок и диэлектрической проницаемости материала диэлектрика, разделяющего обкладки, и обратно пропорциональна расстоянию между ними:
C=εε0SdC=εε0Sd
Плоский конденсатор представляет из себя две плоские проводящие пластины, разделенные диэлектриком. Расстояние между пластинами много меньше характерного размера пластин. Поле вдали от краев пластин можно представить в виде суперпозиции полей бесконечно заряженных плоскостей.
Поле вдали от краев обкладок конденсатора
Так как обкладки заряжены равными по величине разноименными зарядами, напряженность поля между обкладками складывается из напряженностей полей каждой из обкладок. Вне обкладок конденсатора их поля противоположно направлены и результирующее поле становится нулевым. Таким образом:
Eрез=E++E−=2⋅σ2εε0Eрез=E++E-=2⋅σ2εε0
Используем связь между напряженностью и напряжением и напряженностью и определение поверхностной плотности заряда
E=UdE=Ud
σ=qSσ=qS
Получаем$
Ud=qεε0SUd=qεε0S
Откуда
C=qU=εε0Sd
Плоский конденсатор
Итак, простейший конденсатор представляет из себя две плоские проводящие пластины, расположенные параллельно друг другу и разделенные слоем диэлектрика.
Причем расстояние между пластинами должно быть намного меньше, чем, собственно, размеры пластин. Такое устройство называется плоским конденсатором, а пластины – обкладками конденсатора.
Стоит уточнить, что здесь мы рассматриваем уже заряженный конденсатор (сам процесс зарядки мы изучим чуть позже), то есть на обкладках сосредоточен определенный заряд. Причем наибольший интерес представляет тот случай, когда заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку (как на рисунке).
А поскольку на обкладках сосредоточен заряд, между ними возникает электрическое поле, изображенное стрелками на нашей схеме. Поле плоского конденсатора, в основном, сосредоточено между пластинами, однако, в окружающем пространстве также возникает электрическое поле, которое называют полем рассеяния. Очень часто его влиянием в задачах пренебрегают, но забывать о нем не стоит. Для определения величины этого поля рассмотрим еще одно изображение плоского конденсатора:
Плоские конденсаторыКаждая из обкладок конденсатора в отдельности создает электрическое поле:
- положительно заряженная пластина (+q) создает поле, напряженность которого равна
- отрицательно заряженная пластина (-q) создает поле, напряженность которого равна E_
Здесь – это поверхностная плотность заряда: .
А – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, расположенного между обкладками конденсатора. Поскольку площадь пластин конденсатора у нас одинаковая, как и величина заряда, то и модули напряженности электрического поля, равны между собой. Но направления векторов разные – внутри конденсатора вектора направлены в одну сторону, а вне – в противоположные. А какая же будет величина напряженности вне конденсатора? А все просто – слева и справа от обкладок поля пластин компенсируют друг друга и результирующая напряженность равна 0.
Процессы зарядки и разрядки конденсаторов
С устройством мы разобрались, теперь разберемся, что произойдет, если подключить к конденсатору источник постоянного тока. Итак, мы подключили обкладки конденсатора к полюсам источника постоянного тока. Что же будет происходить? Свободные электроны с первой обкладки конденсатора устремятся к положительному полюсу источника, в связи с чем на обкладке возникнет недостаток отрицательно заряженных частиц и она станет положительно заряженной.
[stextbox id=’info’]В то же время электроны с отрицательного полюса источника тока переместятся ко второй обкладке конденсатора, в результате чего на ней возникнет избыток электронов, соответственно, обкладка станет отрицательно заряженной. Таким образом, на обкладках конденсатора образуются заряды разного знака (как раз этот случай мы и рассматривали в первой части статьи), что приводит к появлению электрического поля, которое создаст между пластинами конденсатора определенную разность потенциалов. [/stextbox]
Процесс зарядки будет продолжаться до тех пор, пока эта разность потенциалов не станет равна напряжению источника тока, после этого процесс зарядки закончится, и перемещение электронов по цепи прекратится.
Емкость и энергия конденсатора.При отключении от источника конденсатор может на протяжении длительного времени сохранять накопленные заряды. Соответственно, заряженный конденсатор является источником электрической энергии, это означает, что он может отдавать энергию во внешнюю цепь.
Давайте создадим простейшую цепь, просто соединив обкладки конденсатора друг с другом.
Материал в тему: все о переменном конденсаторе.
В данном случае по цепи начнет протекать ток разряда конденсатора, а электроны начнут перемещаться с отрицательно заряженной обкладки к положительной. В результате напряжение на конденсаторе (разность потенциалов между обкладками) начнет уменьшаться. Этот процесс завершится в тот момент, когда заряды пластин конденсаторов станут равны друг другу, соответственно электрическое поле между обкладками пропадет и по цепи перестанет протекать ток. Вот так и происходит разряд конденсатора, в результате которого он отдает во внешнюю цепь всю накопленную энергию.
Емкость и энергия конденсатора
Важнейшей характеристикой является электрическая емкость конденсатора – физическая величина, которая определяется как отношение заряда конденсатора одного из проводников к разности потенциалов между проводниками. Емкость изменяется в Фарадах, но величина 1 Ф является довольно большой, поэтому чаще всего емкость конденсаторов измерятся в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) и пикофарадах (пФ).
Помимо емкости конденсаторы характеризуются еще одним параметром, а именно величиной напряжения, которое может выдержать его диэлектрик. При слишком больших значениях напряжения электроны диэлектрика отрываются от атомов, и диэлектрик начинает проводить ток. Это явление называется пробоем конденсатора, и в результате обкладки оказываются замкнутыми друг с другом.
[stextbox id=’info’]Собственно, характеристикой, которая часто используется при работе с конденсаторами является не напряжение пробоя, а рабочее напряжение – то есть величина напряжения, при которой конденсатор может работать неограниченно долгое время, и пробоя не произойдет.[/stextbox]
Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой, поэтому свободные
заряды, которые возникают на разных обкладках, равны по модулю и противоположны по знаку. Под емкостью конденсатора понимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (φ1 — φ2) между его обкладками.
В таблице ниже приведем основные параметры конденсаторов.
Стоит почитать: все об электолитических конденсаторах.
При небольших размерах конденсатор отличается значительной емкостью, не зависящей от наличия вблизи него других зарядов или проводников. Обкладкам конденсатора сообщают одинаковые по модулю, но противоположные по знаку заряды, что способствует накоплению зарядов, так как разноименные заряды притягиваются и поэтому располагаются на внутренних поверхностях пластин. Под зарядом конденсатора понимают заряд одной пластины.
Заключение
Более подробно о том, что такое плоский конденсатор и как рассчитать его электроемкость, можно узнать из статьи “Электроемкость“. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.
Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.
Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:
www.sverh-zadacha.ucoz.ru
www.ru.solverbook.com
www.xn--80ancbkzagjllo.xn--p1ai
www.microtechnics.ru
www.energetik.com.ru
www.easy-physic.ru
Предыдущая
КонденсаторыЧем отличается пусковой конденсатор от рабочего?
Следующая
КонденсаторыЧто такое полярность конденсатора и как ее определить?
Плоские алюминиевые электролитические конденсаторы | Welded Seals
Компания Cornell Dubilier Electronics, Inc. (CDE) представила новейший в своей серии плоский алюминиевый электролитический конденсатор повышенной прочности Flatpack, MLSG. Эта серия предназначена для компактных источников питания в военной и аэрокосмической промышленности, а также в других критически важных системах.
Благодаря усовершенствованиям конструкции и новому электролиту срок службы MLSG почти удвоился по сравнению с его предшественником без дополнительных затрат.
Плоские алюминиевые электролитические конденсаторы со сварными уплотнениями, срок службы 5000 часов при 125 °C, прочная конструкция
Ноябрь 1, 2016 — Нью-Бедфорд, Массачусетс — Cornell Dubilier Electronics, Inc. (CDE) представила новейший в своей серии плоский алюминиевый электролитический конденсатор повышенной прочности Flatpack, MLSG. Эта серия предназначена для компактных источников питания в военной и аэрокосмической промышленности, а также в других критически важных системах. Благодаря усовершенствованиям конструкции и новому электролиту срок службы MLSG 
«или 3.0».
Конденсаторы MLSG Flatpack могут выдерживать вибрацию до 50 г (стандарт 10 г) и высоту более 80 000 футов. Благодаря корпусу из нержавеющей стали и сварным уплотнениям они рассчитаны на продолжительную работу в очень суровых условиях. Особо следует отметить сохранение высокого уровня производительности во всем диапазоне рабочих температур. Сохранение емкости при -55 °C очень сильное, с отличными характеристиками при высоких температурах до +125 °C. Новая электролитная система полностью соответствует требованиям REACH, что позволяет использовать компоненты в широком диапазоне применений, где требуется компактность и необычайно долгий срок службы.
Доступен широкий диапазон стандартных значений емкости от 220 мкФ до 24 000 мкФ с номинальным напряжением до 250 В постоянного тока. Уникальный плоский дизайн упаковки не только экономит место. Он легко охлаждается и может предложить уникальную гибкость при объединении двух или более устройств способами, недоступными для обычных электролитов.
Варианты включают высокую вибрацию (HV) для производительности до 50 г и высокую надежность (HR) с приработкой при номинальном напряжении и температуре 85 °C. Там, где требуется настоящее герметичное соединение стекло-металл, CDE предлагает MLSH Slimpack 9.0003, , который имеет аналогичную конструкцию в плоском корпусе из нержавеющей стали. Он доступен в девяти номиналах, от 120 мкФ до 3200 мкФ, с номиналами до 250 В постоянного тока.
«Новейшие конденсаторы MLSG Flatpack созданы специально для их задач, — сказал Майк МакГичи, инженер-конструктор и инженер по применению. «Они обеспечивают очень высокий уровень электрических и экологических характеристик. Инженеры обычно не имеют такой возможности при выборе пассивов».
По всем вопросам обращайтесь: Марио ДиПьетро, менеджер по маркетингу продукции, [email protected]
Узнайте больше здесь: MLSG
С момента своего основания в 1909 г. компания Cornell Dubilier занимается совершенствованием конденсаторных технологий для новых приложений.
Международная компания Cornell Dubilier имеет сертифицированные по ISO-9001 производственные и дистрибьюторские мощности в Либерти, Южная Каролина; Нью-Бедфорд, Массачусетс; Мехикали, Мексика; и Гонконг.
Ультраплоский алюминиевый электролитический конденсатор ULP
Онлайн-сервисы TTI доступны только для участников,
пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить доступ!
Извиняюсь! У вас нет доступа к этой онлайн-службе в аккаунте: {{appAccount.accountNumber}}
Аккаунты не найдены
Пожалуйста, выберите одну из следующих учетных записей, у которых есть доступ.
{{account.accountDisplayData}}
Ни один аккаунт не имеет доступа.
Щелкните здесь, чтобы узнать больше о статусе заказа.
Щелкните здесь, чтобы узнать больше о ezReview.
Извиняюсь! У вас нет доступа к этой онлайн-службе в аккаунте: {{selectedAccount.accountNumber}}
Аккаунты не найдены
Приложение {{serviceName}} в настоящее время недоступно.
Пожалуйста, выберите одну из следующих учетных записей, у которых есть доступ.
{{account.accountDisplayData}}
Нет доступа к учетным записям. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше о ezBuy.
Нет доступа к учетным записям. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше о ezBuy.
Доступ к вашей услуге {{serviceName}} в настоящее время недоступен, так как ваша корзина «привязана» к учетной записи TTI.
которого нет в вашем профиле {{serviceName}}. Вероятно, это произошло из-за того, что ваша корзина содержит одну или несколько деталей.
со сниженными ценами.
Чтобы восстановить доступ к ezBuy, очистите корзину, разместив заказ или удалив детали со скидкой. Цены.
Если у вас есть другие вопросы, позвоните своему торговому представителю TTI.
Корзина заблокирована для:
{{selectedAccount.billingAddress.name}}
{{selectedAccount.billingAddress.streetAddress}}
{{selectedAccount.billingAddress.city}}, {{selectedAccount.billingAddress.state.stateShortName}} {{selectedAccount.billingAddress.zip}}
{{selectedAccount.billingAddress.country.countryShortName}}
- {{supportModalInfo.firstName}} {{supportModalInfo.lastName}}
- {{supportModalInfo.title}}
- {{supportModalInfo.branch}}
- {{supportModalInfo.phone}}
- {{supportModalInfo.email}}
- {{supportModalInfoTwo.
