Site Loader

Содержание

Работа при перемещении электрического заряда. Движение заряженной частицы в однородном электрическом поле, вакууме; движение потока частиц; сила тока; плотность тока. Ток в металлах. Закон Ома для замкнутой цепи. Законы Кирхгофа. Виды соединения проводников, страница 29

1 Докажите, что напряженность элек­трического поля внутри заряженной прово­дящей сферы равна нулю.

2 Вокруг Земли имеется электрическое поле, напряженность которого 100 В/м. С какой силой это поле действует на электрон?

3 Электрон движется вдоль линии на­пряженности однородного электрического поля напряженностью 100 В/см. Определите скорость, которую приобретет электрон на участке длиной 9,1 мм.

4  Какова общая емкость двух конден­саторов, соединенных параллельно, если C1 = 1 2 мкФ, С2= 40 мкФ?

5 К обкладкам плоского воздушного конденсатора подведено напряжение 6000 В. Определите напряженность поля между обкладками, если расстояние между ними 4 см.

6 Энергия, полученная электроном на участке траектории, между концами которого имеется разность потенциалов 1 В, из­меряется электронвольтом (эВ). Выразите 1 эВ в джоулях. Заряд электрона е = 1,6×10-19 Кл.

7 Пылинка массой 10-8 г находится в однородном электрическом поле между пластинками. Напряженность поля 104

В/м. Каким зарядом обладает пылинка, если дей­ствующая на нее сила тяжести уравнове­шивается силой, с которой на нее действует электрическое поле?

8 Два одинаковых положительных то­чечных заряда расположены на расстоянии Rдруг от друга в однородной среде с отно­сительной электрической проницаемостью Ег. Найдите напряженность электрического поля в точке, расположенной на одинаковом расстоянии ℓ как от одного, так и от другого заряда.

9 Заряд плоского конденсатора со слю­дяным диэлектриком равен 1,4×10-9 Кл. Площадь каждой пластины 20 см2. Диэлектрическая проницаемость слюды равна 7. Найдите напряженность поля в диэлектрике.

10 В плоский конденсатор влетает элек­трон со скоростью 5-107 м/с, направлен­ной параллельно обкладкам конденсатора. На какое расстояние по направлению к об­кладке сместится электрон за время его движения между обкладками? Расстояние между пластинами 0,02 м, длина конден­сатора 0,05 м и разность потенциалов между пластинами 400 В. Отношение e/m заряда электрона к его массе равно 1,76×1011 Кл/кг.

11 Конденсатор электроемкостью 100 мкФ заряжен до разности потенциалов 500 В. Определите энергию конденсатора.

Шахмаев Н.М.

Упражнение  6

1  Начертите схему включения приборов для измерения мощности электрического тока на участке цепи с помощью амперметра, вольтметра.

2  К аккумулятору с ЭДС 6 В подклю­чили потребитель сопротивлением 1 Ом. При этом сила тока в цепи оказалась равной 5,8 А. Когда тот же потребитель подключили к батарее гальванических элементов с ЭДС 60 В, сила тока оказалась равной 0,05А. Не опровергает ли этот факт закон Ома для полной цели?

3  Источник тока с ЭДС ε = 6 В и внут­ренним сопротивлением r = 0,1 Ом питает внешнюю цепь сопротивлением R= 12,4 Ом. Какое количество теплоты Q выделится за время t = 10 мин на внешнем участке и во всей цепи?

4  Цепь питается от источника с ЭДС 16 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом. Постройте графики зависимости силы тока в цепи и напряжения на полюсах источника от внешнего сопротивления.

5  Когда к источнику тока был присое­динен резистор сопротивлением 1,65 Ом, на­пряжение на полюсах было 3,30 В. Когда же к этому источнику присоединили другой ре­зистор сопротивлением 3,50 Ом, напряжение на полюсах стало 3,50 В. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

6  К источнику с ЭДС 40 В присоединили лампу сопротивлением 8 Ом. Определите внутреннее сопротивление источника, если сила тока в цепи 4 А.

7  Из однородной проволоки изгото­вили каркас, изображенный на рисунке 1. Найдите общее сопротивление каркаса, если он подключен в цепь через точки А и B. Сопротивление всех участков каркаса оди­наково и равно r.

8  Из однородной проволоки изго­товили каркас куба (рис. 2). Найдите сопротивление каркаса в случае, когда ток подключен к точкам А и В. Соп­ротивление всех ребер каркаса одинаково и равно r.

Емкость — плоский конденсатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Емкость — плоский конденсатор

Cтраница 1

Емкость плоского конденсатора, имеющего слюдяной диэлектрик, равна 44 3 пф. Площадь каждой пластины конденсатора составляет 25 см2, расстояние между пластинами равно 3 мм.  [1]

Емкость плоского конденсатора зависит от его размеров — площади обкладок и расстояния между обкладками — и от диэлектрической проницаемости диэлектрика. При изготовлении конденсаторов важно получить возможно большую емкость при наименьших габаритах и весе конденсатора и тем самым наименьших затратах материалов.  [2]

Емкость плоского конденсатора, содержащего несколько слоев диэлектрика ( рис. 92), вычисляется аналогичным образом.  [3]

Емкость плоского конденсатора определим, пренебрегая искажением поля у его краев. Применим постулат Максвелла к замкнутой поверхности, охватывающей заряд q одной пластины. След этой замкнутой поверхности изображен на рис. 3.7 штриховой линией. Часть поверхности внутри конденсатора проведем нормально к линиям напряженности поля. Линии поля пересекают только рис о у эту часть замкнутой поверхности, равную поверхности пластины.  [4]

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок, обратно пропорциональна расстоянию между ними и, кроме того, зависит от свойств диэлектрика, заполняющего пространство между пластинами.  [6]

Емкость плоского конденсатора определяется, как известно, размерами его пластин, расстоянием между ними и величиной динамической проницаемости материала изолятора, находящегося между пластинами. Одна из пластин в емкостном модуляторе перемещается относительно другой за счет энергии, получаемой от системы возбуждения. Если воздействие на подвижную пластину синусоидальное, то расстояние между пластинами будет изменяться по следующему закону: d d0 r sin со /, где d0 — расстояние между пластинами при отсутствии возбуждения; г — максимальное изменение расстояния между пластинами: ш — круговая частота возбуждения.  [7]

Емкость плоского конденсатора определим, пренебрегая искажением поля у его краев. Применим постулат Максвелла к замкнутой поверхности, охватывающей заряд q одной пластины. След этой замкнутой поверхности изображен на рис. 3 — 7 штриховой линией. Часть поверхности внутри конденсатора проведем нормально к линиям напряженности поля. Линии поля пересекают только эту часть замкнутой поверхности, равную поверхности пластины.  [8]

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок, обратно пропорциональна расстоянию между ними и, кроме того, зависит от свойств диэлектрика, заполняющего пространство между пластинами.  [10]

Емкость плоского конденсатора, состоящего из двух пластин ( фиг.  [11]

Емкость плоского конденсатора определим, пренебрегая искажением поля у его краев. Применим постулат Максвелла к замкнутой поверхности, охватывающей заряд q одной пластины. След этой замкнутой поверхности изображен на рис. 3 — 7 штриховой линией. Часть поверхности внутри конденсатора проведем нормально к линиям напряженности поля. Линии поля пересекают только эту часть замкнутой поверхности, равную поверхности пластины.  [12]

Емкость плоского конденсатора CeS / 4n / является функцией расстояния между обкладками конденсатора и величины диэлектрической проницаемости вблизи поверхности электрода, которые, как уже было отмечено ( см. ответы 17, 20) в значительной степени зависят от величины прилагаемой разности потенциалов.  [13]

Определить емкость плоского конденсатора, если диэлектрик двухслойный.  [14]

Определим емкость плоского конденсатора.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Что такое электрическая емкость и в чем она измеряется

Конденсатор постоянной емкости

Конденсаторы, емкость которых изменять нельзя, называются конденсаторами постоянной емкости.

Рисунок 2. Схема устройства конденсаторапостоянной емкости

Наиболее распространенные в настоящее время конденсаторы постоянной емкости состоят из очень тонких металлических (станиолевых) листов с парафинированной бумажной или слюдяной прослойкой между ними.

Для увеличения емкости (увеличения площади пластин конденсатора) чаще всего берут по нескольку станиолевых листов и соединяют их в две группы, входящие одна в другую и разделенные диэлектриком, как схематически показано на рисунке 2. Иногда также берут две длинные станиолевые пластины, прокладывают между ними и снаружи парафинированную бумагу и затем свертывают все в компактный пакет или трубку. Конденсаторы большой емкости во многих случаях помещают в металлическую коробку и заливают парафином.

Рисунок 3. Внешний вид современных конденсаторов постоянной емкости

Определим емкость плоского конденсатора. Возьмем произвольную замкнутую поверхность вокруг одной из пластин конденсатора. Тогда по теореме Гаусса поток вектора напряженности, проходящий через любую замкнутую поверхность, внутри которой находится электрический заряд, равен:

Предполагая, что поле конденсатора однородно (пренебрегая искажением поля у краев пластин), получаем напряженность электрического поля в конденсаторе:

где d – расстояние между пластинами или толщина диэлектрика. Подставив значение E из формулы (2) в формулу (1), получим:

откуда

Так как

то выражение емкости плоского конденсатора примет вид:

где S – площадь пластин в м²; d – толщина диэлектрика в м; ε – относительная электрическая проницаемость диэлектрика (диэлектрическая проницаемость).

Таким образом, для увеличения емкости плоского конденсатора нужно увеличить площадь его пластин (обкладок) S, уменьшить расстояние между ними d и в качестве диэлектрика поставить материал с большой относительной электрической проницаемостью (ε).

Видео об устройстве конденсатора постоянной емкости:

Меры предосторожности

Выше был приведен пример с банкой воды. Там говорилось, что если воды налить больше, то воды выльется. А теперь подумайте, куда могут «вылиться» электроны в конденсаторе? Ведь он запечатан полностью!

Если вы подадите в цепи больше тока, чем тот, на который рассчитан конденсатор, то как только он зарядится, его излишек попытается выйти куда-то. А пространства свободного нет. Результатом будет взрыв. В случае незначительного превышения заряда хлопок будет небольшой. Но если подать колоссальное количество электронов на конденсатор, его просто разорвет, и диэлектрик вытечет.

Будьте аккуратны!

Вычисление с помощью формул

Вычисление номинальной емкости элемента требуется в 2 случаях:

  1. Конструкторы электронной аппаратуры рассчитывают параметр при создании схем.
  2. Мастера при отсутствии конденсаторов подходящей мощности и емкости используют расчет элемента для подбора из доступных деталей.

RC цепи рассчитывают с применением величины импеданса — комплексного сопротивления (Z). Rа — потери тока на нагревание участников цепи. Ri и Rе — учитывают влияние индуктивности и ёмкости элементов. На выводах резистора в RC цепи напряжение Uр обратно пропорционально Z.

Тепловое сопротивление увеличивает потенциал на нагрузке, а реактивное уменьшает. Работа конденсатора на частотах выше резонансных, когда растет реактивная составляющая комплексного сопротивления, приводит к потерям напряжения.

Частота резонанса обратно пропорциональна способности накапливать заряд. Из формулы для определения Fр вычисляют, какие значения Ск (емкости конденсатора) требуются для работы цепи.

Для расчета импульсных схем используют постоянную времени цепи, определяющую воздействие RC на структуру импульса. Если знают сопротивление цепи и время заряда конденсатора, по формуле постоянной времени вычисляют емкость. На истинность результата влияет человеческий фактор.

Мастера используют параллельные и последовательные соединения конденсаторов. Формулы расчета обратны формулам для резисторов.

Последовательное соединение делает емкость меньше меньшей в соединении элементов, параллельная схема суммирует величины.

Принцип работы конденсатора

Конструкция

На схемах конденсатор обозначается в виде двух параллельных линий, не связанных между собой:

Это соответствует его простейшей конструкции — двум пластинам (обкладкам), разделенным диэлектриком. Фактическое исполнение этого изделия чаще всего представляет собой завернутые в рулон обкладки с прослойкой диэлектрика или иные причудливые формы, но суть остается той же самой.

Емкость конденсатора

Электрическая ёмкость – способность проводника накапливать электрические заряды. Чем больше заряд вмещает проводник при данной разности потенциалов, тем больше ёмкость. Зависимость между зарядом Q и потенциалом φ выражается формулой:

C=Q/φ

где Q заряд в кулонах (Кл), φ потенциал в вольтах (В).

Емкость измеряется в фарадах (Ф), что вы помните еще с уроков физики. На практике чаще встречаются более мелкие единицы: миллифарад (мФ), микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пикофарад (пФ).

Накопительная способность зависит от геометрических параметров проводника, диэлектрической проницаемости среды, где он находится. Так, для сферы из проводящего материала она будет выражаться формулой:

C=4πεε0R

где ε0—8,854·10^−12 Ф/м, электрическая постоянная, а ε диэлектрическая проницаемость среды (табличная величина для каждого вещества).

В реальной жизни нам чаще приходится иметь дело не с одним проводником, а с системами таковых. Так, в обычном плоском конденсаторе емкость будет прямо пропорциональна площади пластин и обратно — расстоянию между ними:

C=εε0S/d

ε здесь — диэлектрическая проницаемость прокладки между пластинами.

Емкость параллельных и последовательных систем

Параллельное соединение емкостей представляет собой один большой конденсатор с тем же слоем диэлектрика и суммарной площадью пластин, поэтому общая емкость системы представляет собой сумму таковых у каждого из элементов. Напряжение при параллельном соединении будет одним и тем же, а заряд распределится между элементами схемы.​

C=C1+C2+C3

Последовательное соединение конденсаторов характеризуется общим зарядом и распределенным напряжением между элементами. Поэтому суммируется не емкость, а обратная ей величина:

1/C=1/С1+1/С2+1/С3

Из формулы емкости одиночного конденсатора можно вывести, что при одинаковых элементах, соединенных последовательно, их можно представить в виде одного большого с той же площадью обкладки, но с суммарной толщиной диэлектрика.

Соединение конденсаторов

Конденсаторы, так же как и сопротивления, можно подключать последовательно и параллельно. Кроме этого, в схемах бывают и смешанные соединения.

Как видите, электроемкость конденсатора в обоих случаях считается по-разному. Это также относится к напряжению и заряду. По формулам видно, что электроемкость конденсатора, вернее, их совокупности в схеме, будет наибольшей при параллельном соединении. При последовательном общая емкость значительно уменьшается.

При подключении последовательно заряд размещается равномерно. Он будет везде одинаков — как суммарный, так и на каждом конденсаторе. А когда соединение параллельное, суммарный заряд складывается

Это важно помнить при решении задач

Напряжение считается наоборот. При последовательном соединении складываем, а при параллельном оно равно везде.

Здесь приходится выбирать: если вам нужно больше напряжения, тогда жертвуем емкостью. Если емкость, то огромного напряжения не будет.

Заряд конденсатора. Ток

По своему предназначению конденсатор напоминает батарейку, однако все же он сильно отличается по принципу работы, максимальной емкости, а также скорости зарядки/разрядки.

Рассмотрим принцип работы плоского конденсатора. Если подключить к нему источник питания, на одной пластине проводника начнут собираться отрицательно заряженные частицы в виде электронов, на другой – положительно заряженные частицы в виде ионов. Поскольку между обкладками находиться диэлектрик, заряженные частицы не могут «перескочить» на противоположную сторону конденсатора. Тем не менее, электроны передвигаются от источника питания — до пластины конденсатора. Поэтому в цепи идет электрический ток.

В самом начале включения конденсатора в цепь, на его обкладках больше всего свободного места. Следовательно, начальный ток в этот момент встречает меньше всего сопротивления и является максимальным. По мере заполнения конденсатора заряженными частицами ток постепенно падает, пока не закончится свободное место на обкладках и ток совсем не прекратится.

Время между состояниями «пустого» конденсатора с максимальным значением тока, и «полного» конденсатора с минимальным значением тока (т.е. его отсутствием), называют переходным периодом заряда конденсатора.

Эксплуатационные характеристики

Помимо указанных выше емкости, собственной индуктивности и энергоемкости, реальные конденсаторы (а не идеальные) обладают еще рядом свойств, которые нужно учитывать при выборе этого элемента для цепи. К ним относятся:

  • номинальное напряжение,
  • полярность,
  • ток утечки,
  • сопротивление материала обкладок,
  • диэлектрические потери,
  • зависимость емкости от температуры.

Чтобы понять, откуда берутся потери, необходимо разъяснить, что представляют собой графики синусоидальных тока и напряжения в этом элементе. Когда конденсатор заряжен максимально, ток в его обкладках равен нулю. Соответственно, когда ток максимален, напряжение отсутствует. То есть напряжение и ток сдвинуты по фазе на угол 90 градусов. В идеале конденсатор обладает только реактивной мощностью:

Q=UIsin 90

В реальности же обкладки конденсатора обладают собственным сопротивлением, а часть энергии расходуется на нагрев диэлектрика, что обуславливает ее потери. Чаще всего они незначительны, но иногда ими пренебрегать нельзя. Основной характеристикой этого явления служит тангенс угла диэлектрических потерь, представляющий собой отношение активной мощности (даваемой малыми потерями в диэлектрике) и реактивной. Измерить эту величину можно теоретически, представив реальную емкость в виде эквивалентной схемы замещения — параллельной или последовательной.

Определение тангенса угла диэлектрических потерь

При параллельном соединении величина потерь определяется отношением токов:

tgδ = Ir/Ic = 1/(ωCR)

В случае последовательного соединения угол вычисляется соотношением напряжений:

tgδ = Ur/Uc = ωCR

В реальности для замеров tgδ пользуются прибором, собранным по мостовой схеме. Его применяют для диагностики потерь в изоляции у высоковольтного оборудования. С помощью измерительных мостов можно измерять и другие параметры сетей.

Номинальное напряжение

Этот параметр указывается на маркировке. Он показывает предельную величину напряжения, которое может быть подано на обкладки. Превышение номинала может привести к пробою конденсатора и выходу его из строя. Зависит этот параметр от свойств диэлектрика и его толщины.

Полярность

Некоторые конденсаторы имеют полярность, то есть в схему его необходимо подключать строго определенным образом. Связано это с тем, что в качестве одной из обкладок используется какой-либо электролит, а диэлектриком служит оксидная пленка на другом электроде. При изменении полярности электролит просто разрушает пленку и конденсатор перестает работать.

Температурный коэффициент емкости

Он выражается отношением ΔC/CΔT где ΔT изменение температуры окружающей среды. Чаще всего эта зависимость линейна и незначительна, но для конденсаторов, работающих в агрессивных условиях, ТКЕ указывается в виде графика.

Разрушение конденсатора

Выход конденсатора из строя обусловлен двумя основными причинами — пробоем и перегревом. И если в случае пробоя некоторые их виды способны к самовосстановлению, то перегрев со временем приводит к разрушению.

Перегрев обусловлен как внешними причинами (нагреванием соседних элементов схемы), так и внутренними, в частности, последовательным эквивалентным сопротивлением обкладок. В электролитических конденсаторах он приводит к испарению электролита, а в оксиднополупроводниковых — к пробою и химической реакции между танталом и оксидом марганца.

Опасность разрушения в том, что часто оно происходит с вероятностью взрыва корпуса.

Повреждения в конденсаторах

Подумайте, как изменится электроемкость плоского конденсатора, если на нем будут повреждения? Существуют различные сбои, которые могут повлиять на работоспособность конденсаторов.

Например, они рассыхаются или вздуваются. После этого они становятся непригодными для нормальной работы устройства, куда установлены.

Рассмотрим примеры повреждений и выхода из строя конденсаторов. Вздуться могут все сразу.

Иногда из строя выходят только несколько. Такое бывает, когда конденсаторы разных параметров или качества.

Наглядный пример порчи (вздутие, разрыв и выход наружу содержимого).

Если вы увидите вот такие ленты, это крайняя степень повреждения. Хуже и быть не может.

Если вы заметите на устройстве (например на видеокарте в компьютере) такие вздутые конденсаторы, это повод задуматься о замене детали.

Подобные проблемы можно устранить только заменой на аналогичную деталь. У вас должны совпадать все параметры один в один. Иначе работа может быть некорректной или очень кратковременной.

Менять конденсаторы нужно аккуратно, не повредив платы. Выпаивать нужно быстро, не допуская перегрева. Если вы не умеете этого делать, лучше отнесите деталь в ремонт.

Основной причиной разрушения является перегрев, который возникает в случае старения или большого сопротивления в цепи.

Рекомендуется не затягивать с ремонтом. Поскольку у поврежденных конденсаторов изменяется емкость, устройство, где они расположены, будет работать с отклонением от нормы. И со временем это может стать причиной выхода из строя.

Если у вас на видеокарте вздулись конденсаторы, то их своевременная замена может исправить ситуацию. В противном случае может сгореть микросхема или что-то еще. В таком случае ремонт будет стоить очень дорого или вовсе окажется невозможным.

Физика для средней школы

Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Соединение конденсаторов

Конденсаторы состоят из двух или более близко расположенных друг к другу проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика (рис. 1), причем толщина слоя диэлектрика между проводниками значительно меньше размеров самих проводников.

Рис. 1

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.

Электроемкостью конденсатора называют физическую величину, численно равную отношению заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками:

Поле плоского конденсатора можно рассматривать как совокупность полей двух бесконечных разноименно заряженных плоскостей (рис. 2, а и б). Напряженность поля (рис. 2, в) можно найти по принципу суперпозиции

— напряженность поля конденсатора, где — поверхностная плотность заряда на обкладках конденсатора.

Рис. 2

Рассчитаем емкость плоского конденсатора.

Обозначим площадь одной обкладки S, расстояние между ними d.

Следовательно, емкость плоского конденсатора

Таким образом, емкость плоского конденсатора зависит от площади обкладок, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками конденсатора, но не зависит от материала, из которого эти пластины изготовлены.

Конденсаторы можно классифицировать по следующим признакам и свойствам:

  1. по назначению — конденсаторы постоянной и переменной емкости;
  2. по форме обкладок различают конденсаторы плоские, сферические, цилиндрические и др.;
  3. по типу диэлектрика — воздушные, бумажные, слюдяные, керамические, электролитические и т.д.

Для получения необходимой емкости конденсаторы соединяют между собой в батареи, применяя при этом параллельное, последовательное и смешанное соединения.

При параллельном соединении конденсаторов одни обкладки всех конденсаторов соединяются в один узел, другие — в другой узел. Общий заряд равен алгебраической сумме зарядов каждой из обкладок отдельных конденсаторов (рис 3):

Рис. 3

Так как соединенные обкладки представляют собой один проводник, то потенциалы всех соединенных в один узел обкладок одинаковы и разность потенциалов между обкладками всех конденсаторов одинакова:

Емкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

Если параллельно соединяют n одинаковых конденсаторов, то

Рис. 4

Если между обкладками плоского конденсатора находятся два различных диэлектрика, причем первый занимает часть площади S1 а второй — часть площади S2 (например, воздушный конденсатор частично погружен в керосин (рис. 4)), то такую систему можно рассматривать как два параллельно соединенных конденсатора. Их общая емкость

Рис. 5

При последовательном соединении конденсаторов (рис. 5) потенциал соединенных между собой обкладок конденсаторов одинаков. Если сообщить одной из обкладок первого конденсатора заряд +q, то у второй обкладки будет заряд -q, у соседней обкладки второго конденсатора заряд +q и т.д. Следовательно,

Напряжение на батарее равно сумме напряжений на всех конденсаторах:

Величина, обратная емкости батареи последовательно соединенных конденсаторов, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов.

Если последовательно соединены n одинаковых конденсаторов, то

Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе

Все конденсаторы имеют какое-то предельное напряжение, которое можно на них подавать. Дело все в том, что может произойти пробой диэлектрика, и конденсатор выйдет из строя. Чаще всего это напряжение пишут на самом корпусе конденсатора. Например, на электролитическом конденсаторе.

максимальное рабочее напряжение конденсатора

В технической документации этот параметр чаще всего обозначается, как WV, что с английского Working Voltage (рабочее напряжение), или DC WV – Direct Current Working Voltage – постоянное рабочее напряжение конденсатора.

Здесь есть один нюанс, о котором часто забывают. Дело в том, что на конденсаторе написано именно на какое постоянное напряжение он рассчитан, а не переменное. Если такой конденсатор, как на рисунке выше, с максимальным рабочим напряжением в 50 Вольт вставите в цепь переменного тока с источником питания, который выдает 50 Вольт переменного тока, то ваш конденсатор взорвется. Так как 50 Вольт переменного тока – это действующее напряжение. Его максимальное значение будет 50 × √2 = 70,7 Вольт, что намного больше, чем 50 Вольт.

Принцип работы и назначение

В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, конденсатор получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. При подключении конденсатора к электрической сети на электродах конденсатора начинает накапливаться электрический заряд. В начале зарядки конденсатор потребляет наибольшую величину электрического тока, по мере зарядки конденсатора электроток уменьшается и когда емкость конденсатора будет наполнена ток пропадет совсем.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам, сам, как бы становится источником питания.

Основная техническая характеристика конденсатора, это емкость. Емкостью называется способность конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда он может накопить и соответственно отдать обратно в электрическую цепь. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсаторы различаются по конструкции, материалов из которых они изготовлены и области применения. Самый распространенный конденсатор это – конденсатор постоянной емкости.

Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются из самых различных материалов и могут быть – металлобумажными, слюдяными, керамическими. Такие конденсаторы как электрокомпонент используются во всех электронных устройствах.

Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.

Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.

Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга. Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд. В таблице ниже подробно рассмотрена маркировка и расшифровка конденсаторов по их основным свойствам.

Таблица типовых обозначений и маркировки конденсаторов.

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, 1 фарад – это огромная величина. Такую ёмкость будет иметь металлический шар размеры которого будут превышать размеры нашего солнца в 13 раз. Шар размером в планету Земля будет иметь иметь емкость всего 710 микрофарад. Обычно, емкость конденсаторов которые мы применяем в электротехнических устройствах обзначается в микрофарадах  (mF), пикофарадах  (nF), нанофарадах ( nF).

Следует знать что, 1 микрофарад равен 1000 нанофарад. Соответственно, 0.1 uF равен 100 nF.  Кроме главного параметра, на корпусе элементов отмечается допустимое отклонение реальной ёмкости от указанной и напряжение, на которое рассчитано устройство. При его превышении прибор может выйти из строя. Этих знаний тебе будет вполне достаточно для начала и для того чтобы самостоятельно продолжить изучение конденсаторов и их физических свойств в специальной технической литературе.

Маркировка конденсаторов

Каким бы ни был конденсатор, есть два обязательным параметра, которые должны быть отражены в маркировке — это его емкость и номинальное напряжение.

Помимо этого, на большинстве из них существует цифро-буквенное обозначение его характеристик. В соответствии с российскими стандартами конденсаторы маркируются четырьмя знаками.

Первая буква К означает «конденсатор», следующая цифра — вид диэлектрика, далее следует указатель назначения в виде буквы, последний значок может означать как тип конструкции, так и номер разработки, это уже зависит от завода-изготовителя. Третий пункт часто пропускается. Используется такая маркировка на достаточно крупных изделиях, где ее можно разместить. По ГОСТ расшифровка будет выглядеть так:

Первые буквы:

  1. К — конденсатор постоянной емкости.
  2. КТ — подстроечник.
  3. КП — конденсатор переменной емкости.

Вторая группа — тип диэлектрика:

  • 1, 61 вакуум,
  • 2, 60 воздух,
  • 3 газ,
  • 4 твердый,
  • 10, 15 керамика,
  • 20 кварц,
  • 21 стекло,
  • 22 стеклокерамика,
  • 23 стеклоэмаль,
  • 31, 32 слюда,
  • 40, 41, 42 бумага,
  • 50 алюминиевый электролитический,
  • 51 танталовый,
  • 52 объемно-пористый,
  • 53, 54 оксидные,
  • 71 полистирол,
  • 72 фторопласт,
  • 73 ПЭТ,
  • 75 комбинированный,
  • 76 лак и пленка,
  • 77 поликарбонат.

На маленьких конденсаторах всего этого не разместить, поэтому там применяется сокращенная маркировка, которая с непривычки может даже потребовать калькулятора, а иногда — лупу. В этой маркировке зашифрованы емкость, номинал напряжения и отклонения от основного параметра. Остальные параметры наносить нет смысла: это, как правило, керамические конденсаторы.

Маркировка керамических конденсаторов

Иногда с ними все просто — емкость отмечена числом и единицами: pF — пикофарад, nF — нанофарад, μF микрофарад, mF — миллифарад. То есть, надпись 100nF можно читать прямо. Номинал, соответственно, числом и буквой V. Но иногда не умещается и это, потому применяют сокращения. Так, часто емкость умещается в трех цифрах (103, 109 и т. д.), где последняя означает число нулей, а первые две — емкость в пикофарадах. Если в конце стоит цифра 9, значит, нулей нет, а между первыми двумя ставят запятую. При цифре 8 на конце запятую переносят еще на один знак назад.

Например, обозначение 109 расшифровывается как 1 пикофарад, а 100–10 пикофарад, 681–680 пикофарад, или 0,68 нанофарад, а 104- 100 тыс.-12 Ф.

На устройствах SMD емкость в пикофарадах обозначает буква, а цифра после нее — степень 10, на которую надо умножить это значение.

букваCбукваCбукваCбукваC
A1J2,2S4,7a2,5
B1,1K2,4T5,1b3,5
C1,2L2,7U5,6d4
D1,3M3V6,2e4,5
E1,5N3,3W6,8f5
F1,6P3,6X7,5m6
G1,8Q3,9Y8,2n7
Y2R4,3Z9,1t8

Номинальное рабочее напряжение таким же образом может маркироваться буквой, если полностью его написать проблематично. В России принят следующий стандарт буквенного обозначения номинала:

букваVбукваV
I1K63
R1,6L80
M2,5N100
A3,2P125
C4Q160
B6,3Z200
D10W250
E16X315
F20T350
G25Y400
H32U450
S40V500
J50

Несмотря на списки и таблицы, лучше все-таки изучить кодировку конкретного производителя — в разных странах они могут отличаться.

К некоторым конденсаторам прилагается более развернутое описание их характеристик.

Емкость конденсатора

Соединение конденсаторов

Во многих случаях, чтобы создать нужную электроемкость, конденсаторы соединяют в группу, которая называется батареей.

Последовательным называют такое соединение конденсаторов, при котором отрицательно заряженная обкладка предварительного конденсатора соединена с положительно заряженной обкладкой следующего. В случае последовательного соединения на всех обкладках конденсаторов будут одинаковые по модулю заряды, соответственно одинаковыми будут и потенциалы обкладок, соединенных между собой проводниками.

Учтя это, выведем формулу для вычисления электроемкости батареи последовательно соединенных конденсаторов. Напряжение на батарее U бы равна сумме напряжений на последовательно соединенных конденсаторах, действительно (φ 1 — φ 2 ) + (φ 2 — φ ) + … + (φ -1 — φ n ) = φ 1 — φ n или U 1 + U 2 + … + U n = U бы . Использовав соотношение q = CU, получим

Сократив на q, получим

Следовательно, для последовательного соединение электроемкость батареи меньше наименьшей из электроемкости отдельных конденсаторов.

Параллельным называется соединение конденсаторов, при котором все положительно заряженные обкладки присоединены к одному проводнику, а отрицательно заряженные — к другому. В этом случае напряжения на всех конденсаторах одинаковы и равны U, а заряд на батареи равна сумме зарядов на отдельных конденсаторах, q б = q 1 + q 2 + … + q n , откуда C бы U = C 1 U + C 2 U + … + C n U. После сокращения получаем формулу для вычисления электроемкости батареи параллельно соединенных конденсаторов, С б = C 1 + C 2 + … + C n. Для параллельного соединения электроемкость батареи больше, чем самая большая из электроемкости отдельных конденсаторов (равна сумме емкостей всех конденсаторов).

Энергия заряженного конденсатора. Как и любая система заряженных тел, конденсатор обладает энергией. Для того чтобы зарядить конденсатор, нужно выполнить работу, затрачиваемое на разделение положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии, эта работа равна энергии конденсатора A = W эл .

Как известно, работа сил электрического поля по перемещению заряда на определенное расстояние равно A = qU, если напряжение постоянное (U = const). В случае подзарядки конденсатора напряжение на его обкладках растет от нуля до U, и, вычисляя работу поля, в этом случае нужно использовать ее среднее значение

соответственно энергия заряженного конденсатора

Поскольку q = CU, то получим еще две формулы для вычисления энергии конденсатора:

Разряд конденсатора

После того как конденсатор зарядился, отключим источник питания и подключим нагрузку R. Так как конденсатор уже заряжен, он сам превратился в источник питания. Нагрузка R образовала проход между пластинами. Отрицательно заряженные электроны, накопленные на одной пластине, согласно силе притяжения между разноименными зарядами, двинутся в сторону положительно заряженных ионов на другой пластине.

В момент подключения R, напряжение на конденсаторе то же, что и после окончания переходного периода зарядки. Начальный ток по закону Ома будет равняться напряжению на обкладках, разделенном на сопротивление нагрузки.

Как только в цепи пойдет ток, конденсатор начнет разряжаться. По мере потери заряда, напряжение начнет падать. Следовательно, ток тоже упадет. По мере понижения значений напряжения и тока, будет снижаться их скорость падения.

Время зарядки и разрядки конденсатора зависит от двух параметров – емкости конденсатора C и общего сопротивления в цепи R. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда должно пройти по цепи, и тем больше времени потребует процесс зарядки/разрядки ( ток определяется как количество заряда, прошедшего по проводнику за единицу времени). Чем больше сопротивление R, тем меньше ток. Соответственно, больше времени потребуется на зарядку.

Продукт RC (сопротивление, умноженное на емкость) формирует временную константу ? (тау). За один ? конденсатор заряжается или разряжается на 63%. За пять ? конденсатор заряжается или разряжается полностью.

Для наглядности подставим значения: конденсатор емкостью в 20 микрофарад, сопротивление в 1 килоом и источник питания в 10В. Процесс заряда будет выглядеть следующим образом:

Электрическая ёмкость некоторых систем

Вычисление электрической ёмкости системы требует решение Уравнения Лапласа ∇2φ = 0 с постоянным потенциалом φ на поверхности проводников.
Это тривиально в случаях с высокой симметрией. Нет никакого решения в терминах элементарных функций в более сложных случаях.

В квазидвумерных случаях аналитические функции отображают одну ситуацию на другую, электрическая ёмкость не изменяется при таких отображениях. См.{3}}}\right)\right\}} a: Радиус проволокиl: ДлинаΛ: ln(l/a) Оцените статью:

Чертов (Задачи 6-10)

Электрическая емкость плоского конденсатора

 

17.6. Определить электроемкость С плоского слюдяного конденсатора, площадь S пластин которого равна

100 , а расстояние между ними равно 0,1 мм.

 

Дано:                                                 Решение:

S=100 =10-2 м2

d=0,1 мм=10-4м

 

С-?

Ответ: 6,3×10-9 Ф

 

 17.7. Между платинами плоского конденсатора, заряженного до разности потенциалов U=600 В, находится два слоя диэлектриков: стекла толщиной =7 мм и эбонита толщиной =3 мм. Площадь S каждой пластины конденсатора равна 200 . Найти: 1) электроемкость С конденсатора; 2) смещение

D, напряженность Е поля и падение потенциала  в каждом слое.

 

Дано:                                                                         Решение:

U=600 В

=7 мм=7×10-4 м

=3 мм=3×10-4 м

S=200 =2×10-2 м2

 

С-?   D-? Е-?  -?

 

 

 

 

 

 

Ответ: 88,5×10-12 Ф ; 2,66 мкКл/м2 ; 100 кВ/м ; 300 В ; 300 В

 

17.8. Расстояние d между пластинами плоского конденсатора равно 1,33 м, площадь S пластин равна 20 . В пространстве между пластинами конденсатора находятся два слоя диэлектриков: слюды толщиной =0,7 мм и эбонита толщиной =0,3 мм. Определить электроемкость С конденсатора.

 

Дано:                                                                         Решение:

d=1,33 м

S=20 =0,2×10-2 м2

=0,7 мм=0,7×10-4 м

=0,3 мм=0,3×10-4 м

 

С-?

 

Ответ: 35,4×10-12 Ф

 

17.9. На пластинах плоского конденсатора равномерно распределен заряд с поверхностной плотностью =0,2 . Расстояние d между пластинами равно 1 мм. На сколько изменится разность потенциалов на его обкладках при увеличении расстояния d между пластинами до 3 мм?

 

Дано:                                                                         Решение:

=

d=1 мм=1×10-4 м

 

 

 

 

 

 

Ответ: 45,2 В

 

17.10. В плоский конденсатор вдвинули плитку парафина толщиной d=1 см, которая вплотную прилегает к его пластинам. Насколько нужно увеличить расстояние между пластинами, чтобы получить прежнюю емкость?

 

Дано:                                                             Решение:

d=0,01 м

 

 

 

 

 

 

Ответ: 0,5 см

 

Задачи на конденсаторы и электроемкость с решениями

Конденсатор – деталька, без которой не обойдется работа ни одного электронного прибора. Но прежде чем разбираться с основами электроники, нужно научиться решать физические задачи на конденсатор и электроемкость. Именно этим мы и займемся в сегодняшней статье, посвященной подробному разбору решений задач.

Подписывайтесь на наш телеграм: теперь помимо полезных и интересных материалов там можно найти скидки и акции на любые работы.

Задачи на конденсаторы и электроемкость с решением

Если вы не знаете, как решать задачи с конденсаторами, сначала посмотрите теорию и вспомните про памятку по решению задач по физике и полезные формулы.

Задача №1 на электроемкость батареи конденсаторов

Условие

Плоский конденсатор емкостью 16 мкФ разрезают на 4 равные части вдоль плоскостей, перпендикулярных обкладкам. Полученные конденсаторы соединяют последовательно. Чему равна емкость батaреи конденсаторов?

Решение

Из условия следует, что площадь получившихся конденсаторов в 4 раза меньше, чем у исходного. Зная это, можно найти емкость каждого полученного конденсатора:

Соединяя 4 таких конденсатора последовательно, получаем:

Ответ: 1 мкФ.

Задача №2 на энергию плоского конденсатора

Условие

Плоский конденсатор заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью, равной 2. Энергия конденсатора без диэлектрика равна 20 мкДж. Чему равна энергия конденсатора после заполнения диэлектриком? Считать, что источник питания отключен от конденсатора.

Решение

Энергия конденсатора до заполнения диэлектриком равна:

После заполнения емкость конденсатора изменится:

Энергия конденсатора после заполнения:

Ответ: 40 мкФ.

Задача №3 на последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Условие

На рисунке изображена батарея конденсаторов. Каждый конденсатор имеет емкость 1 мкФ. Найдите емкость батареи.

Решение

Как видим, часть конденсаторов соединена параллельно, а часть последовательно. Это типичный пример смешанного соединения конденсаторов. Алгоритм решения задач при смешанном соединении конденсаторов сводится к тому, чтобы упростить схему и свести все только к параллельному или последовательному соединению.7 м/с.

Задача №5 на вычисление энергии электрического поля конденсатора

Условие

Конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения U=1 кВ. Емкость конденсатора равна 5 пФ. Как изменяться заряд на обкладках конденсатора и его энергия, если расстояние между обкладками уменьшить в три раза.

Решение

Заряд конденсатора равен:

Изменение заряда будет равно:

Изменение энергии:

Ответ: 5 мкДж.

Вопросы на тему «Конденсатор и электроемкость»

Вопрос 1. Что такое конденсатор?

Ответ. Конденсатор – устройство, имеющее два полюса и предназначенное для накопления электрического заряда.

Простейший тип конденсатора – плоский воздушный конденсатор. Он состоит из двух пластин (обкладок), имеющих разные заряды и разделенных воздухом. В зависимости от диэлектрика, разделяющего обкладки, разделяют:

  • воздушные конденсаторы;
  • бумажные конденсаторы;
  • слюдяные и другие конденсаторы.

Основная роль конденсатора в электронных приборах – накапливать заряд, а потом передавать его дальше в цепь.

Вопрос 2. Что такое электроемкость?

Ответ. Электроемкость – скалярная физическая величина, характеризующая способность накапливать электрический заряд. В системе СИ измеряется в Фарадах.

Вопрос 3. Какие есть способы соединения конденсаторов?

Ответ. Конденсаторы можно соединить последовательно и параллельно.

При параллельном соединении емкость цепи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

При последовательном соединении величина, обратная общей емкости, равна сумме обратных емкостей каждого конденсатора.

Вопрос 4. Что такое колебательный контур?

Ответ. Это простейшая электрическая цепь, состоящая из конденсатора, катушки индуктивности и источника тока. В колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания: энергия конденсатора переходит в энергию катушки, и наоборот. 

Вопрос 5. Что происходит при отключении источника питания, к которому подключен конденсатор в цепи?

Ответ. В этот момент конденсатор начинает разряжаться,  отдавая накопленный заряд другим элементам цепи.

Мы не понасылшке знаем, что от сложных задач на конденсаторы мозги буквально плавятся. Если ваш мозг устал от постоянного решения задач по физике и других заданий, обращайтесь в профессиональный образовательный сервис за консультацией и поддержкой в любое время. У нас есть решение для ваших проблем с учебой!

StudyPort.Ru — Электростатика

Страница 1 из 4

3. Электричество и магнетизм

1. Сила гравитационного притяжения двух водяных одинаково заряженных капель радиусами 0,1 мм уравновешивается кулоновской силой отталкивания. Определите заряд капель. Плотность воды равна 1 г/см3.

2. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин плотностью 0,8 г/см3. Какой должна быть плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и в керосине был один и тот же? Диэлектрическая проницаемость керосина ε = 2.

3. В вершинах равностороннего треугольника находятся одинаковые положительные заряды Q = 2 нКл. Какой отрицательный заряд Q1 необходимо поместить в центр треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила силы отталкивания положительных зарядов?

4. Свинцовый шарик (ρ = 11,3 г/см3) диаметром 0,5 помещен в глицерин (ρ = 1,26 г/см3). Определить заряд шарика, если в однородном электростатическом поле шарик оказался взвешенном в глицерине. Электростатическое поле направлено вертикально вверх, и его напряженность Е = 4 кВ/см.

5. Два точечных заряда Q1 = 4 нКл и Q2 = – 2 нКл находятся друг от друга на расстоянии 60 см. Определить напряженность Е поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Чему равна напряженность, если второй заряд положительный?

6. Определить напряженность поля, создаваемого диполем с электрическим моментом р = 1 нКл*м на расстоянии r = 25 см от центра диполя в направлении, перпендикулярном оси диполя.

7. Определить напряженность электростатического поля в точке А, расположенной вдоль прямой, соединяющей заряды Q1 = 10 нКл и Q2 = – 8 нКл и находящейся на расстоянии r = 8 см от отрицательного заряда. Расстояние между зарядами l = 20 см.

8. На некотором расстоянии от бесконечной равномерно заряженной плоскости с поверхностной плотностью сигма = 0,1 нКл/см2 расположена круглая пластинка. Плотность пластинки составляет с линиями напряженности угол 30°. Определить поток ФЕ вектора напряженности через эту пластинку, если её радиус r равен 15 см.

9. Определите поток ФE вектора напряженности электростатического поля через сферическую поверхность, охватывающую точечные заряды Q1 = 5 нКл и Q2= -2 нКл.

10. Расстояние l между зарядами Q = ±2 нКл равно 20 см. Определите напряженность E поля, созданного этими зарядами в точке, находящейся на расстоянии r1 = 15 см от первого и r = 10 см от второго заряда.

11. В вершинах квадрата со стороной 5 см находится одинаковые положительные заряды Q = 2 нКл. Определить напряженность электростатического поля: 1) в центре квадрата; 2) в середине одной из сторон квадрата.

12. Кольцо радиусом r = 5 см из тонкой проволоки равномерно заряжено с линейной плотностью τ = 14 нКл/м. Определить напряженность поля на оси, проходящей через центр кольца, в точке, удаленной на расстоянии a = 10 см от центра кольца.

13. Определить поверхностную плотность заряда, создающего вблизи поверхности Земли напряженность Е = 200 В/м.

14. Под действием электростатического поля равномерно заряженной бесконечной плоскости точечный заряд Q = 1 нКл переместился вдоль силовой линии на расстояние r = 1 см; при этом совершена работа 5 мкДж. Определите поверхностную плотность заряда на плоскости.

15. Электростатическое поле создается двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными равномерно одноименны зарядами с поверхностной плотностью соответственно σ1 = 2 нКл/м2 и σ2 = 4 нКл/м2. Определите напряженность электростатического поля: 1) меж плоскостями; 2) за пределами плоскостей. Постройте график изменения напряженности вдоль линии, перпендикулярной плоскостям.

16. Электростатическое поле создается двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными равномерно разноименными зарядами с поверхностной плотностью σ1 = 1 нКл/м2 и σ2 = 2 нКл/м2, Оп напряженность электростатического поля: 1) между плоскостями, 2) за пределами плоскостей. Постройте график изменения напряженности поля вдоль линии, перпендикулярной плоскостям.

17. На металлической сфере радиусом 15 см находится заряд Q = 2 нКл. Определить напряженность Е электростатического поля: 1) на расстоянии r1 = 10 см от центра сферы; 2) на поверхности сферы; 3) на расстоянии r2 = 20 см от центра сферы. Постройте график зависимости Е(r).

18. Поле создано двумя равномерно заряженными концентрическими сферами радиусами R1 = 5 см и R2 = 8 см. Заряды сфер соответственно равны Q1 = 2 нКл и Q2 = – 1 нКл. Определить напряженность электростатического поля в точке, лежащих от центра сфер на расстояниях: 1) r1 = 3 см; 2) r2 = 6 см; 3) r3 = 10 см. Построить график зависимости Е(r).

19. Шар радиусом R=10 см заряжен равномерно с объемной плотностью ρ = 10 нКл/м3. Определите на электростатического поля: 1) на расстоянии r1 = 5 см от центра шара; 2) на рас r2 = 15 см от центра шара. Построй зависимость E(r).

20. Фарфоровый шар радиусом R = 10 см заряжен равномерно с объемной плотностью ρ = 15 нКл/м3. Определить напряженность электростатического поля: 1) на расстоянии r1 =5 см от центра шара; 2) на поверхности шара; 3) на расстоянии r2 = 15 см от центра шара. Постройте график зависимости E(r). Диэлектрическая проницаемость фарфора ε = 5.

 

Конденсаторы – онлайн-тренажер для подготовки к ЕНТ, итоговой аттестации и ВОУД

Конденса́тор (от лат. condensare – «уплотнять», «сгущать») – двухполюсник с определенным или переменным значением емкости и малой проводимостью; проще можно сказать, что это устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоев диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свернутые в цилиндр или параллелепипед со скругленными четырьмя ребрами (из-за намотки).

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

Основной характеристикой конденсатора является его емкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной емкости, в то время как реальная емкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная емкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению емкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками \((q=CU)\). Типичные значения емкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад.N\frac1{C_i}}\) или \(\frac 1C = \frac 1{C_1}+\frac 1{C_2}+…+\frac 1{C_n}\).

Эта емкость всегда меньше минимальной емкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединенных последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Конденсатор слюдяной

| Типы | Направляющая конденсатора

Что такое слюдяные конденсаторы?

Слюда — группа природных минералов. Серебряные слюдяные конденсаторы — это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется слюда. Есть два типа слюдяных конденсаторов: зажимные слюдяные конденсаторы и серебряные слюдяные конденсаторы. Фиксированные слюдяные конденсаторы в настоящее время считаются устаревшими из-за их худших характеристик. Вместо них используются серебряные слюдяные конденсаторы. Они сделаны из листов слюды, покрытых металлом с обеих сторон.Затем эта сборка покрывается эпоксидной смолой для защиты от окружающей среды. Слюдяные конденсаторы обычно используются, когда конструкция требует стабильных, надежных конденсаторов относительно небольших номиналов. Это конденсаторы с низкими потерями, что позволяет использовать их на высоких частотах, и их значение не сильно меняется со временем.

Минералы слюды очень стабильны электрически, химически и механически. Из-за своей специфической кристаллической структуры связывания он имеет типичную слоистую структуру.Это позволяет изготавливать тонкие листы порядка 0,025-0,125 мм. Чаще всего используются слюда мусковит и флогопит. Первый имеет лучшие электрические свойства, а второй — более высокую термостойкость. Слюда добывают в Индии, Центральной Африке и Южной Америке. Большой разброс в составе сырья приводит к высокой стоимости проверки и сортировки. Слюда не реагирует с большинством кислот, воды, масел и растворителей.

Определение слюдяного конденсатора

Серебряные слюдяные конденсаторы используют слюду в качестве диэлектрика.Они обладают отличными высокочастотными свойствами благодаря низким резистивным и индуктивным потерям и очень стабильны во времени.

Характеристики

Точность и допуски

Минимальный допуск для конденсаторов из серебряной слюды может составлять всего ± 1%. Это намного лучше, чем практически все другие типы конденсаторов. Для сравнения, некоторые керамические конденсаторы могут иметь допуск до ± 20%.

Устойчивость

Конденсаторы слюдяные

очень стабильны и очень точны.Их емкость мало меняется со временем. Это связано с тем, что в конструкции отсутствуют воздушные зазоры, которые со временем могут измениться. Также сборка защищена от влаги и других воздействий эпоксидной смолой. Это означает, что внешние воздействия, такие как влажность воздуха, не влияют на слюдяные конденсаторы. Их емкость не только стабильна во времени, она также стабильна в широком диапазоне температур, напряжений и частот. Средний температурный коэффициент составляет около 50 ppm / ° C.

Низкие потери

Конденсаторы

слюдяные имеют низкие резистивные и индуктивные потери (высокая добротность).Их характеристики в основном не зависят от частоты, что позволяет использовать их на высоких частотах. Эти превосходные характеристики имеют свою цену: конденсаторы из серебряной слюды громоздки и дороги.

Конструкция и свойства слюдяных конденсаторов

Конструкция серебряных слюдяных конденсаторов относительно проста. В старых слюдяных конденсаторах использовались тонкие листы слюды, покрытые тонкими листами серебра. Эти слои были зажаты и добавлены электроды. Однако из-за физических дефектов слоев слюды и серебра имелись небольшие воздушные зазоры, что ограничивало точность зажимаемых слюдяных конденсаторов.Кроме того, эти воздушные зазоры могут создавать проблемы из-за механических нагрузок, и значение емкости со временем будет меняться.

Серебряные слюдяные конденсаторы после Второй мировой войны изготавливаются путем нанесения серебра непосредственно на поверхность слюды и их наслаивания для достижения желаемой емкости. После того, как слои собраны, добавляются электроды, и сборка инкапсулируется. Керамика или эпоксидная смола используются в качестве герметизирующего материала, чтобы защитить серебряно-слюдяной конденсатор от внешних воздействий, таких как влажность.

Серебряные слюдяные конденсаторы имеют относительно небольшое значение емкости: обычно от нескольких пФ до нескольких нФ. Слюдяные конденсаторы самой большой емкости могут достигать значений 1 мкФ, хотя это редкость. Серебряные слюдяные конденсаторы обычно рассчитаны на напряжение от 100 до 1000 вольт, хотя существуют специальные высоковольтные слюдяные конденсаторы, предназначенные для использования передатчика RF, которые рассчитаны на напряжение до 10 кВ.

Применения для слюдяных конденсаторов

Конденсаторы из серебряной слюды

используются в приложениях, требующих низких значений емкости и высокой стабильности при низких потерях.В основном они используются в силовых радиочастотных цепях, где стабильность имеет первостепенное значение.

Серебряные слюдяные конденсаторы используются в высокочастотных схемах настройки, таких как фильтры и генераторы. Иногда они используются в импульсных приложениях в качестве демпферов. Хотя когда-то они были очень популярны как качественные конденсаторы, в настоящее время их все чаще заменяют конденсаторы других типов из-за их размера и стоимости, которая может достигать нескольких долларов за штуку.

В ВЧ-системах с низким энергопотреблением хорошей заменой слюдяным конденсаторам являются керамические конденсаторы.Если допуски емкости и низкие потери являются важным фактором, можно использовать керамические конденсаторы класса 1, поскольку эти конденсаторы имеют аналогичные допуски за небольшую часть цены.

В некоторых приложениях все еще незаменимы серебряные слюдяные конденсаторы. Например, разработчики схем по-прежнему обращаются к слюдяным конденсаторам для мощных приложений, таких как радиопередатчики. Еще одна сфера применения, где по-прежнему широко используется серебряная слюда, — это приложения высокого напряжения из-за высокого напряжения пробоя слюды.

Слюдяной конденсатор

ср знаю, что конденсаторы хранить электрический заряд. Это хранение заряда может быть выполнено за счет использования конденсаторов разных типов. Слюдяные конденсаторы бывают один из них. Слюдяные конденсаторы — стабильные, надежные и высокопроизводительные прецизионные конденсаторы. Эти конденсаторы доступны от низких напряжения до высоких напряжений.Значения емкости слюды конденсаторы от От 20 пФ до 10 мкФ.

Слюда конденсаторы в основном используются в приложениях, где высокая точность и желательно низкое изменение емкости с течением времени. Эти конденсаторы могут эффективно работать на высоких частотах.

Что такое слюда?

Слюда это силикатный минерал, обнаруженный в гранитах и ​​других породах.это часто используется в качестве электроизолятора в электрических Приложения. В слюдяных конденсаторах слюда используется как диэлектрик. материал. Этот диэлектрический материал препятствует потоку электрический ток или электрические заряды. Слюда также используется в подстроечные конденсаторы.

Разное типы диэлектрических материалов используются в конденсаторах слюды, таких как Мусковит или белая слюда, рубиновая или розовая слюда и янтарная слюда.Среди этих трех слюду наиболее часто используют для построение диэлектрика слюдяных конденсаторов.

Слюдяной конденсатор определение

Слюда конденсатор надежный и высокоточный конденсатор, в котором в качестве диэлектрика используется слюда. для хранения электрического заряда.

Виды слюды конденсаторы

Слюда конденсаторы бывают двух типов:

  • С накоплением конденсаторы слюдяные
  • посеребренный конденсаторы слюдяные

Многослойная слюда конденсаторы (стопка означает расположение листов один над другой)

сложены Слюдяные конденсаторы изготовлены из тонких листов слюды, расположенных один над другой и каждый лист слюды будут отделены тонким металлом листы из меди или алюминия.

весь блок заключен в пластиковый корпус для защиты от механические повреждения и влага. Клеммы подключаются к каждый конец слюдяного конденсатора. Листы слюды, помещенные между металлические листы действуют как диэлектрик, который препятствует потоку электрический ток и медные или алюминиевые листы действуют как электроды.

Посеребренная слюда конденсаторы

Серебряные слюдяные конденсаторы изготавливаются путем покрытия обеих сторон листы слюды с серебром.Это можно сделать с помощью скрининга. техника. Несколько листов слюды с серебряным покрытием расположены в одном по сравнению с другими для достижения желаемой емкости. Серебро Покрытие из слюды действует как электроды, а листы слюды действуют как диэлектрик.

Преимущества конденсаторы слюдяные

  • Конюшня емкость
  • Работает при высоких температурах
  • выдерживает при очень высоких напряжениях
  • Низкий потери
  • Высоко точный
  • Диэлектрик обеспечивает хорошая изоляция

Недостатки конденсаторов слюдяных

  • Высокая стоимость
  • Правильный требуется герметизация

Приложения конденсаторов слюдяных

  • Идеально для высокочастотные и радиочастотные приложения
  • Муфта схемы
  • Резонанс схемы
  • РАДАР
  • ЛАЗЕР
  • Космос
  • Фильтры

Серебряный слюдяный конденсатор и слюдяной конденсатор »Примечания по электронике

Серебряные слюдяные конденсаторы

обеспечивают высокую точность, высокое качество и стабильность, а также доступны в низких ценах, как правило, для использования в радиочастотных цепях.


Capacitor Tutorial:
Использование конденсатора Типы конденсаторов Электролитический конденсатор Керамический конденсатор Танталовый конденсатор Пленочные конденсаторы Серебряный слюдяной конденсатор Супер конденсатор Конденсатор SMD Технические характеристики и параметры Как купить конденсаторы — подсказки и подсказки Коды и маркировка конденсаторов Таблица преобразования


Серебряный слюдяный конденсатор обеспечивает очень высокий уровень производительности с жесткими допусками и низкими уровнями изменения значения в зависимости от температуры.

Учитывая его характеристики, он был предпочтительным конденсатором для многих ВЧ-схем, таких как генераторы и фильтры, где требовались жесткие допуски и низкий дрейф.

В настоящее время другие типы, такие как керамические конденсаторы, могут обеспечить аналогичный уровень производительности при меньшем пространстве или объеме, а также при гораздо более низкой стоимости. В результате конденсатор из серебряной слюды в наши дни не так широко используется, хотя эти конденсаторы все еще доступны и используются в ряде приложений, где их требует требуемая производительность.Они также будут встречаться при ремонте старых радиоприемников и другого оборудования.

Эти конденсаторы традиционно выпускались как устройства с выводами, но некоторые конденсаторы из серебряной слюды для поверхностного монтажа также доступны как специализированные изделия.

Серебряный слюдяной конденсатор

Что такое серебряный слюдяной конденсатор

Серебряные слюдяные конденсаторы разработаны на основе очень ранних слюдяных конденсаторов, которые использовались в начале 1920-х и 30-х годов. Эти первые слюдяные конденсаторы производились компанией Dubilier, и некоторые из их конденсаторов Micadon до сих пор можно увидеть в старинных радиоприемниках.

Эти конденсаторы были сделаны из листов слюды и медной фольги, зажатых вместе и зажатых — зажимы часто можно было увидеть в конструкции конденсатора.

Эти первые слюдяные конденсаторы имели плохие уровни устойчивости и стабильности из-за несовершенной службы слюдяного диэлектрика, который был естественным материалом. Ссылки на слюдяные конденсаторы 1920-х годов всегда относятся к этому типу.

Старые слюдяные конденсаторы были усовершенствованы, и их характеристики были значительно улучшены, чтобы получить серебряные слюдяные конденсаторы, которые использовались недавно и даже доступны сегодня.

Серебряные слюдяные конденсаторы, как следует из названия, используют слюдяной диэлектрик, который затем посеребрен, чтобы обеспечить пластины или электроды конденсатора.

Слюда — это блестящий силикатный минерал природного происхождения, который имеет слоистую или моноклинную структуру, а это означает, что его можно легко разделить на тонкие пластины.

Материал имеет относительно высокую диэлектрическую проницаемость по сравнению со многими другими слоистыми минералами природного происхождения. Обычно она составляет от 5 до 7. Слюда также очень стабильна механически и химически, что делает ее хорошей основой для электронных конденсаторов.Химическая стабильность означает, что конденсатор из серебряной слюды обладает особенно хорошими долгосрочными характеристиками.

Слюда не реагирует с маслом, водой, многими кислотами, щелочами и растворителями. В результате старение не происходит в значительной степени, и колебания водяного пара в атмосфере не вызывают чрезмерных изменений в общих характеристиках конденсатора.

Натуральная слюда должна быть тщательно отобрана, поскольку некоторые образцы содержат примеси, которые могут ухудшить характеристики конденсатора серебряной слюды.Кроме того, листы слюды, используемые при производстве конденсаторов, относительно тонкие, от 0,025 до 0,1 мм.

Сырье, встречающееся в природе, сильно варьируется. Это приводит к более высоким производственным затратам из-за того, что требуются проверки, сортировка и производственные изменения.

Существуют различные типы слюды: мусковит (отличные электрические свойства) и флогопит (высокая термостойкость) слюда являются наиболее распространенными. Слюда встречается в ограниченном количестве мест по всему миру, включая Индию, Центральную Африку и Южную Америку.

Хотя слюда более дорогая, чем другие диэлектрики, она является идеальной формой диэлектрика для конденсаторов с очень высокими рабочими характеристиками. Краткое описание свойств слюды приводится ниже:

Параметры диэлектрика слюды
Параметр Значение
Диэлектрическая проницаемость 6
Электрическая прочность 10000 вольт на мил

Свойства серебряного слюдяного конденсатора

Причина постоянного использования серебряных слюдяных конденсаторов заключается в том, что они могут предложить очень высокий уровень производительности, во многих областях лучше, чем любой другой тип конденсатора.Однако во многих приложениях другие, более современные технологии обеспечивают уровень производительности, отвечающий требованиям этого конкретного требования.

Конкретные свойства конденсатора из серебряной слюды резюмируются ниже:

  • Высокая точность: Серебряные слюдяные конденсаторы могут быть получены с допусками +/- 1%. Это намного лучше, чем практически любой другой вид конденсатора, доступный сегодня.
  • Температурный коэффициент: Температурный коэффициент серебряных слюдяных конденсаторов намного лучше, чем у большинства других типов конденсаторов.Температурный коэффициент положительный и обычно находится в диапазоне от 35 до 75 ppm / C, при этом +50 ppm / C является средним значением. Это свойство полезно для гарантии того, что осцилляторы (и фильтры) не будут чрезмерно дрейфовать в зависимости от температуры.
  • Диапазон значений: Значения для серебряных слюдяных конденсаторов обычно находятся в диапазоне от нескольких пикофарад до двух или, возможно, трех тысяч пикофарад.
  • Низкое изменение емкости в зависимости от напряжения: Серебряные слюдяные конденсаторы очень слабо зависят от напряжения.
  • High Q: Серебряные слюдяные конденсаторы имеют очень высокий уровень добротности и, наоборот, малый коэффициент мощности. Оба они почти не зависят от частоты. Это одно из свойств конденсаторов, которое полезно для создания стабильных малошумящих генераторов и селективных фильтров.

Хотя конденсаторы из серебряной слюды обладают высокими допусками и низким температурным коэффициентом, они, как известно, иногда подскакивают в цене. Когда это происходит, это может привести к скачку частоты генератора или к изменению свойств фильтра.

Конструкция конденсатора из серебряной слюды

Самые ранние слюдяные конденсаторы в 1920-х годах изготавливались путем физического зажима листов слюды с медными электродами между ними. Они были оставлены открытыми для атмосферы. Неудивительно, что характеристики этих ранних слюдяных конденсаторов были очень низкими, но они были улучшены, когда вместо них были использованы серебряные электроды.

В современных серебряных слюдяных конденсаторах используются серебряные электроды, нанесенные непосредственно на слюду. Несколько слоев используются для получения необходимого уровня емкости.Также площадь электродов имеет большое влияние на емкость.

После изготовления базового серебряно-слюдяного конденсатора он помещается в керамическую оболочку, которая снижает проникновение влаги и других загрязняющих веществ.

Серебряные слюдяные конденсаторы в основном доступны в свинцовом исполнении — ограниченное количество серебряных слюдяных конденсаторов для поверхностного монтажа, доступных от ограниченного числа поставщиков. Они, как правило, более специализированный продукт.

Серебряный слюдяный конденсатор

Эти серебряные слюдяные конденсаторы, используемые для ламповых или вакуумных радиоприемников, обычно заключались в воск.Он имел тенденцию относительно легко плавиться, оставляя на дне радиоприемника небольшие «капли» воска.

Старый серебряный слюдяной конденсатор

Применения серебряного слюдяного конденсатора

Конденсаторы слюдяные серебряные

способны обеспечить очень высокий уровень точности, стабильности и низких потерь. В результате конденсаторы из серебряной слюды нашли множество применений, в частности, для радиочастот:

  • Фильтры: Строгие допуски серебряного слюдяного конденсатора позволяют рассчитать и спрогнозировать точные характеристики.Кроме того, низкие уровни потерь конденсатора из серебряной слюды позволяют реализовать фильтры с высокой добротностью.
  • Радиочастотные генераторы: Серебряные слюдяные конденсаторы могут использоваться в радиочастотных генераторах. В этих приложениях их низкие уровни потерь позволяют улучшить добротность настроенной схемы. Это дает улучшенную стабильность и более низкий уровень фазового шума. Кроме того, их низкий температурный коэффициент позволяет даже автономным генераторам достигать хороших уровней стабильности и низкого дрейфа.
  • Связь и развязка: Стоимость серебряных слюдяных конденсаторов обычно означает, что они не используются для связи и развязки, но они могут выдерживать высокие напряжения, и это могло означать, что они время от времени использовались в этих приложениях.Их можно использовать в РЧ-передатчиках и усилителях, где используется их высокое напряжение, поскольку рентабельные керамические или фарфоровые конденсаторы широко не доступны.

Сводка по серебряному слюдяному конденсатору

В таблице ниже представлены некоторые характерные особенности некоторых из наиболее широко используемых металлопленочных конденсаторов, которые можно учитывать при проектировании схем или замене старых компонентов.

Сводка серебряного слюдяного конденсатора
Параметр Детали
Диапазон значений От нескольких пФ до ~ 4700 пФ
Рабочее напряжение от 100 В до 1 кВ
Температурный коэффициент 30-75 частей на миллион / ° C
Преимущества
  • Доступны значения с жесткими допусками
  • Низкие уровни температурного коэффициента
  • Высокий Q
  • Низкие потери
  • Очень низкое изменение емкости при напряжении
Недостатки
  • Большой
  • Дорого
  • Иногда склонны к резким скачкам значений
  • Не широко доступны в качестве конденсаторов для поверхностного монтажа

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Диэлектрики и конденсаторы — что нужно знать

Конденсаторы

играют важную роль и работают в самых разных областях применения. Это устройства для хранения электроэнергии — предотвращения повреждений, потери информации и фильтрации нежелательных частот. Они используются во всем, от микроэлектронных схем до массивных систем питания.

Важной особенностью большинства конденсаторов является их диэлектрическая составляющая.Большинство конденсаторов имеют диэлектрическую прокладку — лист диэлектрического материала между двумя проводящими пластинами, увеличивающий его емкость и улучшающий стабильность системы.

В конденсаторах используются твердые диэлектрические материалы с разной степенью эффективности. В старых конденсаторах использовалась бумага, но ее в основном заменила пластиковая пленка из-за того, что она впитывает влагу. Другие распространенные материалы включают стекло, керамику и слюду.

Давайте подробнее рассмотрим использование диэлектриков в конденсаторах и то, что вам нужно знать об их свойствах.

Важные свойства диэлектриков в конденсаторах

Как упоминалось в предыдущем посте, обычно используется ряд материалов с различными диэлектрическими свойствами, и их индивидуальные свойства делают их пригодными для различных применений.

Как правило, в контексте конденсатора наиболее важными электрическими свойствами, которые необходимо учитывать при выборе материала, являются его емкость и допуск.

Емкость — это способность системы или материала накапливать электрический заряд.Более конкретно, это относится к отношению изменения электрического заряда к соответствующему изменению электрического потенциала. Материалы с низкой емкостью накапливают небольшой электрический заряд или вообще не хранят его — материалы с высокой емкостью сохраняют высокий уровень заряда. Емкость измеряется в фарадах. Миллифарады (одна тысячная фарада) обозначаются как мкФ.

Допуск — это степень, в которой фактическая емкость материала может отличаться от ее номинального значения, или, проще говоря, процент или предел погрешности в емкости системы или материала.Они измеряются как значения +/-%. Например, если материал имеет номинальную емкость 100 мкФ и допуск +/- 10%, он может варьироваться от 90 до 110 мкФ при сохранении допуска. В большинстве случаев для обеспечения стабильности обычно желательны более низкие допуски.

Другие важные свойства, которые следует учитывать, включают диэлектрическую прочность и диэлектрическую проницаемость материала. Диэлектрическая прочность — это способность материала выдерживать электрические нагрузки без разрушения, выраженная в вольтах на миллиметр.Диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая проницаемость измеряет поляризуемость материала.

Слюда как диэлектрик в конденсаторах

Слюда идеальна для использования в качестве диэлектрического материала в конденсаторах. Его диэлектрическая прочность составляет около 2000 вольт на миллиметр, что означает, что миллиметр слюды может выдержать 2000 вольт перед тем, как сломаться и провести электричество. По этой причине слюда часто используется в высоковольтных устройствах.

Благодаря своим физическим свойствам слюда образует невероятно тонкие листы, которые можно легко разрезать, формировать и штамповать для придания различных форм.Листы и трубки слюды обычно используются в конденсаторах и других высоковольтных устройствах. В дополнение к этому слюда также очень эффективна при экстремально высоких температурах, невероятно прочна и устойчива к погодным условиям.

Mica также имеет относительно низкую емкость, но также низкую стойкость. Допуск для слюдяного конденсатора может составлять всего +/- 1%. По сравнению с чем-то вроде керамики с допуском +/- 20%, слюда гораздо более полезна в средах, где важна стабильность.Это распространено в приложениях, где требуется низкая емкость, но высокая стабильность, например, в ВЧ передатчиках и силовых цепях. Емкость слюды также остается стабильной во времени и в широком диапазоне температур, напряжений и частот, что делает ее высокоэффективным диэлектрическим материалом для использования в конденсаторах.

Решения Elmelin на основе слюды

Компания Elmelin использует слюду в электротехнике и изоляции более 100 лет. Наш опыт в выборе правильного решения для правильного применения в сочетании с нашими возможностями фрезерования с ЧПУ означает, что мы можем массово производить слюдяные компоненты, которые будут использоваться в конденсаторах, производимых в больших количествах, с очень конкретными размерами и спецификациями.Мы также производим слюдяные трубки, используемые для изоляции валов и шин высоковольтных конденсаторов. Если у вас есть потребность в компонентах на основе слюды в электрическом оборудовании, и вы хотите поговорить с одним из наших экспертов, свяжитесь с нами.

Конструкция, типы, характеристики и применение

Конденсатор — это пассивный компонент, используемый для хранения электрического заряда в электрическом поле. Он включает в себя два вывода: анод и катод.Эффект этого компонента можно назвать емкостью, которая существует между двумя электрическими проводниками в цепи. Этот конденсатор также известен как конденсатор. Существуют различные типы конденсаторов в зависимости от требований, в которых хранение заряда может осуществляться с помощью этих конденсаторов. Конструкция конденсаторов может осуществляться с использованием различных диэлектрических материалов на протяжении многих десятилетий. Конденсатор, который изготавливается с использованием слюды в качестве диэлектрического материала, известен как слюдяной конденсатор. В этой статье обсуждается обзор слюдяного конденсатора, работа с приложениями.

Что такое слюдяной конденсатор?

Слюдяной конденсатор — это один из видов конденсаторов, в котором слюда (силикатный минерал) используется в качестве диэлектрического материала, который можно найти в горных породах, гранитах и ​​т. Д. Этот материал играет ключевую роль в электрических приложениях, таких как электрический изолятор. Эти компоненты являются надежными, стабильными и высокоточными, которые доступны в различных диапазонах, например, от низкого до высокого напряжения, а диапазон емкости слюдяного конденсатора составляет от 20 пФ до 10 мкФ. Слюдяные конденсаторы применимы там, где требуется низкая емкость и высокая точность изменения во времени.Эффективная работа этого типа конденсатора может осуществляться на высоких частотах.

Слюдяные конденсаторы

В этом конденсаторе такой материал, как слюда, ограничивает прохождение тока, поэтому его также можно использовать в подстроечных конденсаторах. Диэлектрические материалы, используемые в слюдяных конденсаторах, — это белая слюда, мусковит, розовая слюда, янтарная слюда и рубин, но из этих трех материалов слюдяной материал мусковит чаще всего используется в качестве диэлектрика при производстве слюдяных конденсаторов.

Конструкция слюдяного конденсатора

Конструкция слюдяного конденсатора может быть выполнена путем наложения листов слюды с металлическим покрытием друг на друга с обеих сторон.После этого эту конструкцию можно покрыть эпоксидной смолой, чтобы защитить ее от воздействия окружающей среды. Минералы слюды электрически, механически и химически стабильны из-за связывания ее точной кристаллической типичной слоистой структуры. Тонкие листы этого конденсатора могут иметь диаметр от 025 мм до 0,125 мм.

Конструкция слюдяного конденсатора

Наиболее часто используемыми слюдяными материалами являются флогопит слюда и мусковит. Термостойкость слюды флогопита высокая, тогда как электрические свойства мусковита лучше.Такие диэлектрические материалы, как слюда, исследуются в Индии, Южной Америке и Центральной Африке. В составе сырья большая разница может привести к высокой цене, необходимой для экспертизы и категоризации. Материал слюды не реагирует на большинство кислот, масел, растворителей и воды.

Типы слюдяных конденсаторов

Слюдяные конденсаторы подразделяются на два типа, которые включают следующие.

  • Составные слюдяные конденсаторы
  • Посеребренные слюдяные конденсаторы
Сложенные слюдяные конденсаторы

Эти конденсаторы сконструированы из тонких слюдяных пластин, расположенных один над другим.Разделение каждого листа слюды можно разделить на тонкие металлические листы из алюминия или меди. Все устройство можно заключить в пластиковый ящик, чтобы защитить его от механических повреждений, а также от влаги.

Оба вывода конденсатора подключены к каждому концу конденсатора, где листы слюды могут быть расположены между металлическими листами, которые работают как диэлектрический материал. Этот материал препятствует прохождению тока, а алюминиевые или медные листы работают как электроды.

Посеребренные слюдяные конденсаторы

Конструкция посеребренных слюдяных конденсаторов может быть выполнена путем покрытия серебром любой стороны слюдяных листов с помощью метода просеивания.В этом конденсаторе требуемая емкость может быть достигнута за счет различных листов слюды, покрытых серебром. Расположение этих листов можно производить один над другим. Здесь серебряное покрытие поверх слюды работает как электроды, тогда как листы слюды действуют как диэлектрик.

Свойства посеребренного слюдяного конденсатора включают температурный коэффициент, высокую точность, высокую добротность, диапазон значений, низкую разность емкостей по напряжению и т. Д. Эти типы конденсаторов используются в фильтрах, связях, развязках и ВЧ генераторах.

Характеристики

Характеристики слюдяного конденсатора обсуждаются ниже.

Точность и допуск

Наименьший допуск серебряного слюдяного конденсатора составляет ± 1%. По сравнению с другими конденсаторами это намного лучше. В отличие от некоторых керамических конденсаторов допуски до ± 20%.

Strength

Эти конденсаторы точны и стабильны, но их емкость со временем изменится незначительно, потому что в конструкции нет воздушного зазора.Конструкция этого конденсатора может быть защищена от влаги и других воздействий электрическими изоляторами, такими как эпоксидная смола, чтобы внешние воздействия не влияли на эти конденсаторы. Нормальный температурный коэффициент составляет примерно 50 ppm / ° C.

Низкие потери

Эти конденсаторы имеют низкие индуктивные и резистивные потери. Их характеристики, как правило, не зависят от частоты, что позволяет использовать их на высоких частотах. Серебряные слюдяные конденсаторы дороги и громоздки.

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики серебряных слюдяных конденсаторов сделают их полезными в широком диапазоне приложений, требующих компонентов с низкими потерями и высокой стабильностью. Таким образом, они подходят для цепей связи, настроенных цепей с высокочастотными, силовых радиочастотных цепей и импульсных приложений. Низкие потери слюдяных конденсаторов в ВЧ генераторах позволят добиться низкого фазового шума и высокой стабильности.

Преимущества

К преимуществам слюдяного конденсатора r относятся следующие.

  • Очень точный
  • Емкость стабильная
  • Работает при высоких температурах
  • Сопротивление при очень высоких напряжениях
  • Меньшие потери
  • Диэлектрик дает хорошую изоляцию

Недостатки

К недостаткам слюдяного конденсатора относятся следующие.

  • Дорогой
  • Требуется соответствующая герметизация

Области применения

Слюдяные конденсаторы применяются в следующих областях.

  • Серебряные слюдяные конденсаторы используются в силовых ВЧ цепях, где стабильность чрезвычайно важна.
  • Эти конденсаторы используются в настроенных схемах с высокой частотой, таких как генераторы и фильтры. Иногда они используются в демпферах.
  • Серебряные слюдяные конденсаторы широко используются в высоковольтных устройствах из-за высокого напряжения пробоя.
  • Эти конденсаторы используются в мощных приложениях, таких как радиопередатчики.
  • Эти конденсаторы используются в цепях связи, резонансных цепях, ЛАЗЕРАХ, РАДАРАХ, космосе и т.д.В течение многих лет эти конденсаторы используются в электронной промышленности. Эти компоненты обеспечат чрезвычайно высокую эксплуатационную надежность, низкую индукцию и стабильность в долгосрочной перспективе. Кроме того, коэффициент потерь слюдяных конденсаторов почти не зависит от частоты и может использоваться в различных приложениях. Применения серебряных слюдяных конденсаторов включают в себя соединительные цепи, резонансные цепи, телевизионные усилители, схемы преобразования мощности, радио, схемы постоянной времени, радиопередатчики и т. Д. Вот вам вопрос, что такое слюда в слюдяном конденсаторе?

    Слюдяные конденсаторы: технология и применение

    Введение

    Производители конденсаторов уже много десятилетий используют слюду в качестве диэлектрика, и хотя слюдяные конденсаторы гораздо менее распространены, чем устройства с алюминиевой, керамической или пластиковой пленкой, их впечатляющая стабильность и надежность делают их пригодными для различных применений, включая высокие частоты и высокое напряжение.

    Свойства слюды

    Слюда представляет собой силикатный минерал с диэлектрической проницаемостью от 5 до 7 и высокой электрической, химической и механической стабильностью. Этот природный минерал имеет отчетливую слоистую структуру, которая позволяет производителям разрезать его на тонкие и плоские листы, обычно тоньше 0,025 мм. Кроме того, слюда очень инертна и устойчива и не вступает в реакцию с водой и большинством кислот, щелочей и растворителей. Наиболее распространенными типами слюды, которые используются в конструкции конденсаторов, являются слюда мусковит (силикат калия-алюминия) и флогопит (силикат калия-алюминия).

    Мусковитовая слюда обладает высокой диэлектрической прочностью и термически стабильна при температурах до 500 ° C. С другой стороны, слюда флогопит термически устойчива при температурах до 900 ° C, но имеет менее желательные электрические характеристики. Кроме того, по сравнению с слюдой мусковита слюда флогопит более мягкая.

    Хотя слюда является общедоступным минералом, стоимость производства слюды для использования в производстве конденсаторов относительно высока из-за различий в ее составе.В большинстве случаев этот природный минерал содержит оксид натрия, железа, лития и железа. Для удаления примесей из слюды требуется тщательный осмотр и классификация.

    Конструкция слюдяных конденсаторов

    Первые многоярусные слюдяные конденсаторы конструировались с использованием слюды и меди или алюминия. Тонкие листы слюды, разделенные тонкими листами алюминия или меди, были сложены вместе, чтобы сформировать слюдяной конденсатор желаемой емкости. Листы слюды действовали как диэлектрический материал, а листы металла действовали как электроды.У этих конденсаторов были плохие характеристики, и они больше не производятся.

    Характеристики слюдяно-металлических конденсаторов улучшились, когда алюминий и медь были заменены серебром. В этих зажатых слюдяных конденсаторах тонкие листы слюды, разделенные тонкими листами серебра, уложены слоями, образуя сборку. Эти слюдяно-серебряные слои были зажаты перед присоединением соединений.

    Точность зажатых слюдяных конденсаторов была низкой из-за воздушных зазоров, образовавшихся между двумя материалами.Эти воздушные зазоры были вызваны физическими недостатками двух материалов. Для этих конденсаторов емкость обычно изменялась со временем из-за воздушных зазоров. Производители заключали слюдяно-металлические сборки в пластиковые корпуса для защиты компонентов от влаги и механических повреждений.

    Серебряные слюдяные конденсаторы изготовлены из слоев слюды с серебряным покрытием. Несколько слоев посеребренной слюды собраны вместе, чтобы сформировать компонент. В серебряных слюдяных конденсаторах слюда действует как диэлектрик, а серебро действует как электроды.После добавления соединений к сборкам для герметизации собранного компонента используются эпоксидные смолы или керамика. Это защищает агрегаты от влаги и влажности воздуха. Серебряные слюдяные конденсаторы обладают высокой точностью, добротностью (Q) и стабильностью.

    По сравнению с зажимными слюдяными конденсаторами серебряные слюдяные конденсаторы обеспечивают более высокую стабильность, надежность и большую стоимость на единицу объема. Рабочие характеристики этих компонентов лучше в основном потому, что между слюдой и пластинами нет зазоров.Герметичные корпуса современных слюдяных конденсаторов исключают возможность коррозии или окисления соединений или пластин. Кроме того, проводящие поверхности современных конденсаторов из серебряной слюды тоньше.

    Характеристики и применение слюдяных конденсаторов

    Слюдяные конденсаторы уже много лет используются в электронных схемах. Эти пассивные компоненты подходят для приложений, требующих высокой стабильности работы, надежности и способности выдерживать высокие температуры.Их небольшой температурный коэффициент и низкие потери делают их подходящим вариантом для широкого спектра применений.

    Рабочие характеристики слюдяных конденсаторов во многом зависят от чистоты слюды, используемой для их изготовления. На эти характеристики может существенно повлиять наличие в диэлектрическом материале посторонних пор и пузырьков воздуха. Серебряные слюдяные конденсаторы имеют номинальное напряжение от 100 до 1000 В, но слюдяные конденсаторы для специальных применений могут иметь более высокое номинальное напряжение.Более того, эти конденсаторы имеют относительно низкие значения емкости, обычно менее 1 мкФ.

    Серебряные слюдяные конденсаторы имеют жесткие допуски, обычно приблизительно ± 1%, и сохраняют свои значения в течение длительных периодов времени. Кроме того, эти конденсаторы герметично закрыты для защиты от вредных условий окружающей среды.

    Слюдяные конденсаторы обеспечивают высокий уровень стабильности, а изменения рабочего напряжения, частоты или температуры оказывают минимальное влияние на их емкость.Это означает, что емкость конденсатора из серебряной слюды стабильна в широком диапазоне условий. Кроме того, эти конденсаторы выдерживают высокие температуры и напряжения.

    Слюдяные конденсаторы обладают низкими индуктивными и резистивными потерями. В результате эти пассивные компоненты имеют высокий коэффициент качества (Q). Низкие потери слюдяных конденсаторов делают их подходящим вариантом для высокочастотных приложений. Кроме того, слюдяные конденсаторы способны выдерживать высокие напряжения и обычно имеют высокие номинальные значения напряжения.

    Хотя конденсаторы из серебряной слюды обладают впечатляющими характеристиками, они относительно дороги по сравнению с большинством типов диэлектриков. Эти пассивные компоненты не подходят для приложений, в которых цена является ключевым фактором. Керамические конденсаторы обычно используются в таких приложениях, где требуются недорогие компоненты. Кроме того, слюдяные конденсаторы доступны только с низкой емкостью.

    Серебряные слюдяные конденсаторы имеют впечатляющий температурный коэффициент, который составляет от 35 до 75 ppm / ° C.Средний температурный коэффициент типичного конденсатора из серебряной слюды составляет приблизительно 50 ppm / ° C.

    Несмотря на то, что конденсаторы из серебряной слюды имеют рабочие характеристики, которые делают их пригодными для широкого спектра применений, использование этих компонентов сокращается. Это снижение в основном связано с их физическими размерами и высокой стоимостью их производства. Усовершенствования в других конденсаторных технологиях также внесли свой вклад в это снижение.

    Рабочие характеристики слюдяных конденсаторов делают их подходящим вариантом для приложений, требующих высокой стабильности и компонентов с низкими потерями.Они подходят для силовых ВЧ-цепей, высокочастотных настроенных цепей, цепей связи и импульсных приложений. В ВЧ-генераторах свойство этих компонентов с низкими потерями позволяет достичь высокой стабильности и низкого фазового шума.

    Низкий температурный коэффициент серебряных слюдяных конденсаторов позволяет генераторам достигать высокой стабильности и низкого дрейфа. Для фильтров требуются компоненты с жесткими допусками и низкими потерями. Характеристики конденсаторов из серебряной слюды позволяют реализовать фильтры с высокими характеристиками и добротностью.

    Заключение

    Слюдяные конденсаторы используются в электронной промышленности в течение многих лет, но их использование сокращается. Эти пассивные компоненты обеспечивают очень высокую эксплуатационную надежность, чрезвычайно низкую индукцию и долгосрочную стабильность. Кроме того, коэффициент потерь этих компонентов почти не зависит от частоты, и они могут использоваться в приложениях с повышенными рабочими температурами. Серебряные слюдяные конденсаторы обычно используются в резонансных схемах, схемах связи, схемах преобразования мощности, усилителях для радио и телевидения, усилителях кабельного телевидения, схемах постоянной времени и мощных радиопередатчиках.

    Слюдяные конденсаторы — Suntan

    Suntan — производитель конденсаторов из серебряной слюды. Пожалуйста, обратитесь к приведенному ниже списку изделий из слюдяных конденсаторов из слюды …

    Серебряные слюдяные конденсаторы Фотографии

    • TS23
    Список конденсаторов

    Silver Mica

    1. TS23 Слюдяной конденсатор
    Характеристики слюдяных конденсаторов
    Диапазон емкости 1 пФ — 100 000 пФ
    Допуск ± 0.5 пФ, ± 1%, ± 2%, ± 5% ~ 20%
    Номинальное напряжение постоянного тока 50 В, 100 В, 300 В, 500 В
    Рабочая температура 150 ° C при полном номинальном напряжении

    Suntan Silver Mica конденсаторы с высокой надежностью

    Слюда — один из старейших диэлектрических минеральных материалов, используемых в конструкции конденсаторов, он очень стабилен электрически, механически и химически.Его диэлектрическая проницаемость находится в диапазоне 5–7. Натуральная слюда содержит множество других материалов, включая железо, натрий, оксид железа и литий. Из-за изменчивости состава природной слюды слюда, предназначенная для использования в конденсаторах, должна быть тщательно проверена и классифицирована, что увеличивает стоимость производства.

    Слюдяные конденсаторы

    Suntan Silver доступны со значениями в диапазоне 1–22 000 пФ, напряжения в диапазоне 50–1000 В для стандартных слюдяных конденсаторов погружного типа. Слюдяные конденсаторы очень слабо зависят от напряжения, имеют высокую добротность или, наоборот, малые коэффициенты мощности, которые совершенно не зависят от частоты.Обладая всеми этими преимуществами, наши слюдяные конденсаторы идеально подходят для высокочастотных и высокочастотных приложений.

    Знания о серебряных слюдяных конденсаторах

    Серебряные слюдяные конденсаторы — это высокоточные, стабильные и надежные конденсаторы. Они доступны в небольших количествах и в основном используются на высоких частотах.

    Слюдяные конденсаторы, которые сейчас устарели, использовались в начале 20 века. Они состояли из листов слюды и медной фольги, зажатых вместе и зажатых.

    Серебряные слюдяные конденсаторы, также известные как посеребренные слюдяные конденсаторы, устаревшие слюдяные конденсаторы. Вместо того, чтобы быть зажатыми фольгой, используются листы слюды, покрытые с обеих сторон наплавленным металлом. Сборка залита эпоксидной смолой. Достоинства:

    1. большая стабильность, так как отсутствуют емкостные воздушные зазоры, которые могут изменить размер,
    2. Герметичный корпус
    3. устраняет риск окисления или коррозии пластин или соединений.
    4. большее значение за объем, с
    1. отсутствие зазора между пластинами и слюдой,
    2. проводящие поверхности могут быть тоньше.
    3. зажимного механизма не требуется

    Серебряные слюдяные конденсаторы — один из менее популярных типов из-за цены. Пример цен:

    1. 100 пФ £ 0: 99
    2. 10nF 1% серебряная слюда £ 4: 40
    .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *