Полипропиленовые конденсаторы .

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика применяется полипропиленовая плёнка, а их ёмкость может быть от 100pF до 10uF. Одним из главных преимуществ этого типа конденсаторов является высокое рабочее напряжение, которое может достигать 3000V, также преимуществом является возможность изготовления этого типа конденсаторов с допуском в 1%. На картинке изображён конденсатор ёмкость которого 5600pF, а максимальное рабочее напряжение равно 630V. Буква J после числа 562 обозначает допуск и в данном случае он равен 5%. Допуск можно определить, пользуясь таблицей, изображенной ниже.

Конденсаторы (от лат. condenso — уплотняю, сгущаю) — это радиоэлементы с сосредоточенной электрической емкостью, образуемой двумя или большим числом электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (специальной тонкой бумагой, слюдой, керамикой и т. д.). Емкость конденсатора зависит от размеров (площади) обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Важным свойством конденсатора является то, что для переменного тока он представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты .

Основные единици измерения эмкости конденсаторов это: Фарад, микроФарад, наноФарад, пикофарад, обозначения на конденсаторах для которых выглядят соответственно как: Ф, мкФ, нФ, пФ.

Как и резисторы, конденсаторы разделяют на конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости (КПЕ), подстроечные и саморегулирующиеся. Наиболее распространены конденсаторы постоянной емкости.

Их применяют в колебательных контурах, различных фильтрах, а также для разделения цепей постоянного и переменного токов и в качестве блокировочных элементов.

Конденсаторы постоянной емкости

Условное графическое обозначение конденсатора постоянной емкости —две параллельные липни — символизирует его основные части: две обкладки и диэлектрик между ними (рис. 1).

Рис. 1. Конденсаторы постоянной емкости и их обозначение.

Около обозначения конденсатора на схеме обычно указывают его номинальную емкость, а иногда и номинальное напряжение. Основная единица измерения емкости — фарад (Ф) — емкость такого уединенного проводника, потенциал которого возрастает на один вольт при увеличении заряда на один кулон.

Это очень большая величина, которая на практике не применяется. В радиотехнике используют конденсаторы емкостью от долей пикофарада (пФ) до десятков тысяч микрофарад (мкФ). Напомним, что 1 мкФ равен одной миллионной доле фарада, а 1 пФ — одной миллионной доле микрофарада или одной триллион-ной доле фарада.

Согласно ГОСТ 2.702—75 номинальную емкость от 0 до 9 999 пФ указывают на схемах в пикофарадах без обозначения единицы измерения, от 10 000 пФ до 9 999 мкФ — в микрофарадах с обозначением единицы измерения буквами мк (рис. 2).

Рис. 2. Обозначение единиц измерения для емкости конденсаторов на схемах.

Обозначение емкости на конденсаторах

Номинальную емкость и допускаемое отклонение от нее, а в некоторых случаях и номинальное напряжение указывают на корпусах конденсаторов.

В зависимости от их размеров номинальную емкость и допускаемое отклонение указывают в полной или сокращенной (кодированной) форме.

Полное обозначение емкости состоит из соответствующего числа и единицы измерения, причем, как и на схемах, емкость от 0 до 9 999 пФ указывают в пикофарадах (22 пФ, 3 300 пФ и т. д.), а от 0,01 до 9 999 мкФ —в микрофарадах (0,047 мкФ, 10 мкФ и т. д.).

В сокращенной маркировке единицы измерения емкости обозначают буквами П (пикофарад), М (микрофарад) и Н (нанофарад; 1 нано-фарад=1000 пФ = 0,001 мкФ).

При этом емкость от 0 до 100 пФ обозначают в пикофарадах , помещая букву П либо после числа (если оно целое), либо на месте запятой (4,7 пФ — 4П7; 8,2 пФ —8П2; 22 пФ — 22П; 91 пФ — 91П и т. д.).

Емкость от 100 пФ (0,1 нФ) до 0,1 мкФ (100 нФ) обозначают в нанофарадах , а от 0,1 мкФ и выше — в микрофарадах .

В этом случае, если емкость выражена в долях нанофарада или микрофарада, соответствующую единицу измерения помещают на месте нуля и запятой (180 пФ=0,18 нФ—Н18; 470 пФ=0,47 нФ —Н47; 0,33 мкФ —МЗЗ; 0,5 мкФ —МбО и т. д.), а если число состоит из целой части и дроби — на месте запятой (1500 пФ= 1,5 нФ — 1Н5; 6,8 мкФ — 6М8 и т. д.).

Емкости конденсаторов, выраженные целым числом соответствующих единиц измерения, указывают обычным способом (0,01 мкФ —10Н, 20 мкФ — 20М, 100 мкФ — 100М и т. д.). Для указания допускаемого отклонения емкости от номинального значения используют те же кодированные обозначения, что и для резисторов.

Особенности и требования к конденсаторам

В зависимости от того, в какой цепи используют конденсаторы, к ним предъявляют и разные требования . Так, конденсатор, работающий в колебательном контуре, должен иметь малые потери на рабочей частоте, высокую стабильность емкости во времени и при изменении температуры, влажности, давления и т. д.

Потери в конденсаторах , определяемые в основном потерями в диэлектрике, возрастают при повышении температуры, влажности и частоты. Наименьшими потерями обладают конденсаторы с диэлектриком из высокочастотной керамики, со слюдяными и пленочными диэлектриками, наибольшими — конденсаторы с бумажным диэлектриком и из сегнетокерамики.

Это обстоятельство необходимо учитывать при замене конденсаторов в радиоаппаратуре. Изменение емкости конденсатора под воздействием окружающей среды (в основном, ее температуры) происходит из-за изменения размеров обкладок, зазоров между ними и свойств диэлектрика.

В зависимости от конструкции и примененного диэлектрика конденсаторы характеризуются различным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который показывает относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус; ТКЕ может быть положительным и отрицательным. По значению и знаку этого параметра конденсаторы разделяются на группы, которым присвоены соответствующие буквенные обозначения и цвет окраски корпуса.

Для сохранения настройки колебательных контуров при работе в широком интервале температур часто используют последовательное и параллельное соединение конденсаторов, у которых ТКЕ имеют разные знаки. Благодаря этому при изменении температуры частота настройки такого термокомпенсированного контура остается практически неизменной.

Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью . Она тем больше, чем длиннее и тоньше выводы конденсатора, чем больше размеры его обкладок и внутренних соединительных проводников.

Наибольшей индуктивностью обладают бумажные конденсаторы , у которых обкладки выполнены в виде длинных лент из фольги, свернутых вместе с диэлектриком в рулон круглой или иной формы. Если не принято специальных мер, такие конденсаторы плохо работают на частотах выше нескольких мегагерц.

Поэтому на практике для обеспечения работы блокировочного конденсатора в широком диапазоне частот параллельно бумажному подключают керамический или слюдяной конденсатор небольшой емкости.

Однако существуют бумажные конденсаторы и с малой собственной индуктивностью. В них полосы фольги соединены с выводами не в одном, а во многих местах. Достигается это либо полосками фольги, вкладываемыми в рулон при намотке, либо смещением полос (обкладок) к противоположным концам рулона и пропайкой их (рис. 1).

Проходные и опорные конденсаторы

Для защиты от помех, которые могут проникнуть в прибор через цепи питания и наоборот, а также для различных блокировок используют так называемые проходные конденсаторы . Такой конденсатор имеет три вывода, два из которых представляют собой сплошной токонесущий стержень, проходящий через корпус конденсатора.

К этому стержню присоединена одна из обкладок конденсатора. Третьим выводом является металлический корпус, с которым соединена вторая обкладка. Корпус проходного конденсатора закрепляют непосредственно на шасси или экране, а токоподводящий провод (цепь питания) припаивают к его среднему выводу.

Благодаря такой конструкции токи высокой частоты замыкаются на шасси или экран устройства, в то время как постоянные токи проходят беспрепятственно.

На высоких частотах применяют керамические проходные конденсаторы , в которых роль одной из обкладок играет сам центральный проводник, а другой — слой металлизации, нанесенный на керамическую трубку. Эти особенности конструкции отражает и условное графическое обозначение проходного конденсатора (рис. 3).

Рис. 3. Внешний вид и изображение на схемах проходных и опорных конденсаторов.

Наружную обкладку обозначают либо в виде короткой дуги (а), либо в виде одного (б) или двух (в) отрезков прямых линий с выводами от середины. Последнее обозначение используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана.

С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы , представляющие собой своего рода монтажные стойки, устанавливаемые на металлическом шасси. Обкладку, соединяемую с ним, выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (рис. 3,г).

Оксидные конденсаторы

Для работы в диапазоне звуковых частот, а также для фильтрации выпрямленных напряжений питания необходимы конденсаторы, емкость которых измеряется десятками, сотнями и даже тысячами микрофарад.

Такую емкость при достаточно малых размерах имеют оксидные конденсаторы (старое название — электролитические ). В них роль одной обкладки (анода) играет алюминиевый или танталовый электрод, роль диэлектрика — тонкий оксидный слой, нанесенный на него, а роль другой сбкладки (катода) — специальный электролит, выводом которого часто служит металлический корпус конденсатора.

В отличие от других большинство типов оксидных конденсаторов полярны , т. е. требуют для нормальной работы поляризующего напряжения. Это значит, что включать их можно только в цепи постоянного или пульсирующего напряжения и только в той полярности (катод — к минусу, анод — к плюсу), которая указана на корпусе.

Невыполнение этого условия приводит к выходу конденсатора из строя, что иногда сопровождается взрывом!

Полярность включения оксидного конденсатора показывают на схемах знаком «+», изображаемым у той обкладки, которая символизирует анод (рис. 4,а).

Это Общее обозначение поляризованного конденсатора. Наряду с ним специально для оксидных конденсаторов ГОСТ 2.728—74 установил символ, в котором Положительная обкладка изображается узким прямоугольником (рис. 4,6), причем знак?+» в этом случае можно не указывать.

Рис. 4. Оксидные конденсаторы и их обозначение на принципиальных схемах.

В схемах радиоэлектронных приборов иногда можно встретить обозначение оксидного конденсатора в виде двух узких прямоугольников (рис. 4,в).Это символ неполярного оксидного конденсатора, который может работать в цепях переменного тока (т. е. без поляризующего напряжения).

Оксидные конденсаторы очень чувствительны к перенапряжениям, поэтому на схемах часто указывают не только их номинальную емкость, но и номинальное напряжение.

С целью уменьшения размеров в один корпус иногда заключают два конденсатора, но выводов делают только три (один — общий). Условное обозначение сдвоенного конденсатора наглядно передает эту идею (рис. 4,г).

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ)

Конденсатор переменной емкости состоит из двух групп металлических пластин, одна из которых может плавно перемещаться по отношению к другой. При этом движении пластины подвижной части (ротора) обычно вводятся в зазоры между пластинами неподвижной части (статора), в результате чего площадь перекрытия одних пластин другими, а следовательно, и емкость изменяются.

Диэлектриком в КПЕ чаще всего служит воздух. В малогабаритной аппаратуре, например в транзисторных карманных приемниках, широкое применение нашли КПЕ с твердым диэлектриком, в качестве которого используют пленки из износостойких высокочастотных диэлектриков (фторопласта, полиэтилена и т. п.).

Параметры КПЕ с твердым диэлектриком несколько хуже, но зато они значительно дешевле в производстве и размеры их намного меньше, чем КПБ с воздушным диэлектриком.

С условным обозначением КПЕ мы уже встречались — это символ конденсатора постоянной емкости, перечеркнутый знаком регулирования. Однако из этого обозначения не видно, какая из обкладок символизирует ротор, а какая — статор. Чтобы показать это на схеме, ротор изображают в виде дуги (рис. 5).

Рис. 5. Обозначение конденсаторов переменной емкости.

Основными параметрами КПЕ, позволяющими оценить его возможности при работе в колебательном контуре, являются минимальная и максимальная емкость, которые, как правило, указывают на схеме рядом с символом КПЕ.

В большинстве радиоприемников и радиопередатчиков для одновременной настройки нескольких колебательных контуров применяют блоки КПЕ, состоящие из двух, трех и более секций.

Роторы в таких блоках закреплены на одном общем валу, вращая который можно одновременно изменять емкость всех секцйй. Крайние пластины роторов часто делают разрезными (по радиусу). Это позволяет еще на заводе отрегулировать блок так, чтобы емкости всех секций были одинаковыми в любом положении ротора.

Конденсаторы, входящие в блок КПЕ, на схемах изображают каждый в отдельности. Чтобы показать, что они объединены в блок, т. е. управляются одной общей ручкой, стрелки, обозначающие регулирование, соединяют штриховой линией механической связи, как показано на рис. 6.

Рис. 6. Обозначение сдвоенных конденсаторов переменной емкости.

При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую связь не показывают, ограничиваясь тЬлько соответствующей нумерацией секций в позиционном обозначении (рис. 6, секции С 1.1, С 1.2 и С 1.3).

В измерительной аппаратуре, например в плечах емкостных мостов, находят применение так называемые дифференциальные конденсаторы (от лат. differentia — различие).

У них две группы статорных и одна — роторных пластин, расположенные так, что когда роторные пластины выходят из зазоров между пластинами одной группы статора, они в то же время входят между пластинами другой.

При этом емкость между пластинами первого статора и пластинами ротора уменьшается, а между пластинами ротора и второго статора увеличивается. Суммарная же емкость между ротором и обоими статорами остается неизменной. Такие «конденсаторы изображают на схемах, как показано на рис 7.

Рис. 7. Дифференциальные конденсаторы и их обозначение на схемах.

Подстроечные конденсаторы . Для установки начальной емкости колебательного контура, определяющей максимальную частоту его настройки, применяют подстроечные конденсаторы, емкость которых можно изменять от единиц пикофарад до нескольких десятков пикофарад (иногда и более).

Основное требование к ним — плавность изменения емкости и надежность фиксации ротора в установленном при настройке положении. Оси подстроечных конденсаторов (обычно короткие) имеют шлиц, поэтому регулирование их емкости возможно только с применением инструмента (отвертки). В радиовещательной аппаратуре наиболее широко применяют конденсаторы с твердым диэлектриком.

Рис. 8. Подстроечные конденсаторы и их обозначение.

Конструкция керамического подстроечного конденсатора (КПК) одного из наиболее распространенных типов показана на рис. 8,а. Он состоит из керамического основания (статора) и подвижно закрепленного на нем керамического диска (ротора).

Обкладки конденсатора—тонкие слои серебра — нанесены методом вжигания на статор и наружную сторону ротора. Емкость изменяют вращением ротора. В простейшей аппаратуре применяют иногда проволочные подстроечные конденсаторы.

Такой элемент состоит из отрезка медной проволоки диаметром 1 … 2 и длиной 15 … 20 мм, на который плотно, виток к витку, намотан изолированный провод диаметром-0,2… 0,3 мм (рис. 8,б). Емкость изменяют отматыванием провода, а чтобы обмотка не сползла, ее пропитывают каким-либо изоляционным составом (лаком, кЛеем и т. п.).

Подстроечные конденсаторы обозначают на схемах основным символом, перечеркнутым знаком подстроечного регулирования (рис. 8,в).

Саморегулируемые конденсаторы

Используя в качестве диэлектрика специальную керамику, диэлектрическая проницаемость которой сильно зависит от напряженности электрического поля, можно получить конденсатор, емкость которого зависит от напряжения на его обкладках.

Такие конденсаторы получили название варикондов (от английских слов vari (able) — переменный и cond(enser) —конденсатор). При изменении напряжения от нескольких вольт до номинального емкость вариконда изменяется в 3—6 раз.

Рис. 9. Вариконд и его обозначение на схемах.

Вариконды можно использовать в различных устройствах автоматики, в генераторах качающейся частоты, модуляторах, для электрической настройки колебательных контуров и т. д.

Условное обозначение вариконда — символ конденсатора со знаком нелинейного саморегулирования и латинской буквой U (рис. 9,а).

Аналогично построено обозначение термоконденсаторов, применяемых в электронных наручных часах. Фактор, изменяющий емкость такого конденсатора—температуру среды — обозначают символом t°(pис. 9, б). Вместе с тем что такое конденсатор часто ищут

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Являются второй, по распространенности и степени использования, после резисторов, деталью в электронных схемах. Действительно, в любом электронном устройстве, будь то мультивибратор на 2 транзисторах или материнская плата компьютера, во всех них находят применение эти радиоэлементы.

Конденсатор обладает свойством накапливать заряд и впоследствии отдавать его. Простейший конденсатор представляет собой 2 пластины, разделенные тонким слоем диэлектрика. Емкостное сопротивление конденсатора зависит от его емкости и частоты тока. Конденсатор проводит переменный ток и не пропускает постоянный. Емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин (обкладок) конденсатора, и тем больше, чем тоньше слой диэлектрика между ними.

Емкости параллельно соединенных конденсаторов складываются. Емкости последовательно соединенных конденсаторов считаются по формуле, приведенной на рисунке ниже:

Конденсаторы бывают как постоянной, так и переменной емкости. Последние так и называются и сокращенно пишутся КПЕ (конденсатор переменной емкости). Конденсаторы постоянной емкости бывают как полярные, так и неполярные. На рисунке ниже изображено схематическое изображение полярного конденсатора:

К полярным относятся электролитические конденсаторы. Выпускаются также танталовые конденсаторы, которые отличаются от алюминиевых электролитических, более высокой стабильностью, но и стоят дороже. Электролитические конденсаторы подвержены, по сравнению с неполярными более быстрому старению. Полярные конденсаторы имеют положительный и отрицательный электроды, плюс и минус. На фото далее изображен электролитический конденсатор:

У советских электролитических конденсаторов полярность обозначалась на корпусе знаком плюс у положительного электрода. У импортных конденсаторов обозначается отрицательный электрод знаком минус. При нарушении режимов работы электролитических конденсаторов они могут вздуться и даже взорваться. У электролитических конденсаторов во избежания взрыва, делают при их изготовлении специальные насечки на крышке корпуса:

Также электролитические конденсаторы могут взорваться, если на них по ошибке подать напряжение выше того, на которое они были рассчитаны. На фото электролитического конденсатора приведенного выше, видно надпись 33 мкФ х 100 В., это означает его емкость, равную 33 микрофарад и допустимое напряжение до 100 вольт. Неполярный конденсатор на схемах обозначается следующим образом:

Неполярный конденсатор изображение на схеме

На фото ниже изображены пленочный и керамический конденсаторы:

Пленочный

Керамический

Конденсаторы различают по виду диэлектрика. Существуют конденсаторы с твердым, жидким и газообразным диэлектриком. С твердым диэлектриком это: бумажные, пленочные, керамические, слюдяные. Также существуют электролитические, о которых уже было рассказано выше и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Эти конденсаторы отличаются от всех остальных большой удельной емкостью. Многие, думаю, встречали на импортных конденсаторах такое цифровое обозначение:

На рисунке выше видно, как можно посчитать номинал такого конденсатора. Например, если на конденсаторе нанесена маркировка 332, то это означает, что он имеет емкость 3300 пикофарад или 3.3 нанофарад. Ниже приведена таблица, сверяясь с которой можно легко посчитать номинал любого конденсатора с такой маркировкой:

Существуют конденсаторы и в SMD исполнении, наиболее распространены в радиолюбительских конструкциях я думаю типы 0805 и 1206. Изображение неполярного SMD конденсатора можно видеть на рисунках ниже:

Промышленностью выпускаются и так называемые твердотельные конденсаторы. Внутри у них вместо электролита находится органический полимер.

Переменные конденсаторы

Регулируется емкость в переменных конденсаторах изменением площади параллельно расположенных пластин конденсатора. Делятся конденсаторы на переменные, которые имеют ручку для вращения вала, и подстроечные, которые имеют шлиц под отвертку, и также состоят из подвижной и не подвижной частей.

На рисунке они обозначены как ротор и статор. Такие конденсаторы используются в радиоприемниках для настройки на нужную частоту радиовещания. Емкость таких конденсаторов обычно бывает небольшой и равняется единицам – максимум сотням пикофарад. Так обозначается на схемах конденсатор переменной емкости:

На следующем рисунке показан подстроечный конденсатор. Подстроечный конденсатор обозначается на схемах следующим образом:

Такие конденсаторы обычно регулируются только один раз при сборке и настройке радиоэлектронной аппаратуры.

На следующем рисунке изображено строение подстроечного конденсатора:

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Но даже 1 Фарад, это очень большая емкость, поэтому для обозначения обычно используют миллионные доли Фарад, микрофарады, а также еще более мелкие, нанофарады и пикофарады. Перевести из микрофарад в пикофарады и обратно очень легко. 1 микрофарад равен 1000 нанофарад или 1000000 пикофарад. Конденсаторы, помимо прочего, применяются в колебательных контурах радиоприемников, в блоках питания для сглаживания пульсаций, а также в качестве разделительных в усилителях. Обзор подготовил AKV .

Обсудить статью КОНДЕНСАТОР

Многие интересуются, имеют ли конденсаторы типы? Конденсаторов в электронике существует множество. Такие показатели, как емкость, рабочее напряжение и допуск, являются основными. Не менее важен тип диэлектрика, из которого они состоят. В этой статье будет рассмотрено подробнее, какие типы конденсаторов бывают по виду диэлектрика.

Классификации конденсаторов.

Конденсаторы являются распространенными компонентами в радиоэлектронике. Они классифицируются по множеству показателей. Важно знать, какими моделями, в зависимости от характера изменения величины, представлены разные конденсаторы. Типы конденсаторов:

1. Устройства с постоянной емкостью.
2. Приборы с переменным видом емкости.
3. Построечные модели.

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

Бумага;
— металлическая бумага;
— слюда; тефлон;
— поликарбонат;
— электролит.

По способу установки данные приборы предназначены для печатного и навесного монтажа. При этом типы корпусов конденсаторов SMD-модификации бывают:

Керамическими;
— пластиковыми;
— металлическими (алюминиевыми).

Следует знать, что приборы из керамики, пленки и неполярные виды не обладают маркировкой. Показатель их емкости колеблется от 1 пф до 10 мкф. А электролитные типы имеют форму бочонков в корпусе из алюминия и маркируются. Танталовый же тип производится в корпусах прямоугольной формы. Такие устройства бывают разного размера и расцветки: черные, желтые и оранжевые. На них также присутствует кодовая маркировка.

Электролитические конденсаторы из алюминия.

Основой электролитических конденсаторов из алюминия являются две тонкие скрученные алюминиевые полоски. Между ними расположена бумага, содержащая электролит. Показатель емкости этого прибора равен 0,1-100 000 uF. Кстати, в этом и заключается его основное преимущество перед другими видами. Максимальное напряжение равно 500 V.

К минусам относятся повышенная утечка тока и уменьшение емкости с возрастанием частоты. Поэтому в платах часто вместе с электролитическим конденсатором используется и керамический.

Также следует отметить, что данный тип отличается полярностью. Это означает, что вывод устройства с минусовым показателем находится под отрицательным напряжением, в отличие от противоположного вывода. Если не придерживаться этого правила, то скорее всего, приспособление выйдет из строя. Поэтому рекомендуется применять его в цепях с наличием постоянного или пульсирующего тока, но ни в коем случае не переменного.

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение.

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

Полимерными;
— полимерными радиальными;
— с низким уровнем утечки тока;
— стандартной конфигурации;
— с широким диапазоном температур;
— миниатюрными;
— неполярными;
— с наличием жесткого вывода;
— низкоимпедансными.

Источник:

Где применяются электролитические конденсаторы? Типы конденсаторов из алюминия используются в разных радиотехнических устройствах, деталях компьютера, периферийных приборах типа принтеров, графических устройствах и сканерах. Также они применяются в строительном оборудовании, промышленных приборах для измерения, в сфере вооружения и космоса.

Конденсаторы КМ

Существуют и глиняные конденсаторы типа КМ. Они используются:
— в промышленном оборудовании;
— при создании приборов для измерения, отличающихся высокоточными показателями;
— в радиоэлектронике;
— в сфере военной индустрии.

Устройства подобного типа отличаются высоким уровнем стабильности. Основу их функциональности составляют импульсные режимы в цепях с переменным и неизменным током. Их характеризует высокий уровень сцепления обкладок из керамики и долгая служба. Это обеспечивается низким значением коэффициента емкостного непостоянства температур.

Конденсаторы КМ при маленьких размерах имеют высокий показатель емкости, достигающий 2,2 мкФ. Изменение ее значения в интервале рабочей температуры у данного вида составляет от 10 до 90%.

Типы керамических конденсаторов группы Н, как правило, применяются как переходники или же блокирующие устройства и т. п. Современные приборы из глины изготавливаются при помощи прессовки под давлением в целостный блок тончайших металлизированных керамических пластинок.

Высокий уровень прочности этого материала дает возможность использовать тонкие заготовки. В итоге емкость конденсатора, пропорциональная показателю объема, резко возрастает.

Устройства КМ отличаются высокой стоимостью. Объясняется это тем, что при их изготовлении используются драгоценные металлы и их сплавы: Ag, Pl, Pd. Палладий присутствует во всех моделях.

Конденсаторы на основе керамики.

Дисковая модель обладает высоким уровнем емкости. Ее показатель колеблется от 1 pF до 220 nF, а самое высокое рабочее напряжение не должно быть выше 50 V.

К плюсам данного типа можно отнести:

Малые потери тока;
— небольшой размер;
— низкий показатель индукции;
— способность функционировать при высоких частотах;
— высокий уровень температурной стабильности емкости;
— возможность работы в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Основу многослойного устройства составляют чередующиеся тонкие слои из керамики и металла.

Этот вид похож на однослойный дисковый. Но такие устройства обладают высоким показателем емкости. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих приборов не указывается. Так же как и на однослойной модели, напряжение не должно быть выше 50 V.

Устройства функционируют в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Плюсом высоковольтных керамических конденсаторов является их способность функционировать под высоким уровнем напряжения. Диапазон рабочего напряжения колеблется от 50 до 15000 V, а показатель емкости может составлять от 68 до 150 pF.

Могут функционировать в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Танталовые устройства.

Современные танталовые устройства являются самостоятельным подвидом электролитического вида из алюминия. Основу конденсаторов составляет пентаоксид тантала.

Конденсаторы обладают небольшим показателем напряжения и применяются в случае необходимости использования прибора с большим показателем емкости, но в корпусе малого размера. У данного типа есть свои особенности:

Небольшой размер;
— показатель максимального рабочего напряжения составляет до 100 V;
— повышенный уровень надежности при долгом употреблении;
— низкий показатель утечки тока; широкий спектр рабочих температур;
— показатель емкости может колебаться от 47 nF до 1000 uF;
— устройства обладают более низким уровнем индуктивности и применяются в высокочастотных конфигурациях.

Минус этого вида заключен в высокой чувствительности к повышению рабочего напряжения.

Следует отметить, что, в отличие от электролитического вида, линией на корпусе помечается плюсовой вывод.

Разновидности корпусов.

Какие разновидности имеют танталовые конденсаторы? Типы конденсаторов из тантала выделяются в зависимости от материала корпуса.

1. SMD-корпус. Для изготовления корпусных устройств, которые используются при поверхностном монтаже, катод соединяется с терминалом посредством эпоксидной смолы с содержанием серебряного наполнителя. Анод приваривается к электроду, а стрингер отрезается. После формирования устройства на него наносится печатная маркировка. Она содержит показатель номинальной емкости напряжения.

2. При формировании этого типа корпусного устройства анодный проводник должен быть приварен к самому выводу анода, а затем отрезается от стрингера. В этом случае терминал катода припаивается к основе конденсатора. Далее конденсатор заполняется эпоксидом и высушивается. Как и в первом случае, на него наносится маркировка.

Конденсаторы первого типа отличаются большей степенью надежности. Но все типы танталовых конденсаторов применятся:

В машиностроении;
— компьютерах и вычислительной технике;
— оборудовании для телевизионного вещания;
— электрических приборах бытового назначения;
— разнообразных блоках питания для материнских плат, процессоров и т.д.

Поиск новых решений.

На сегодняшний день танталовые конденсаторы являются самыми востребованными. Современные производители находятся в поисках новых методов повышения уровня прочности изделия, оптимизации его технических характеристик, а также существенного понижения цены и унификации производственного процесса.

С этой целью пытаются снизить стоимость на основе составляющих компонентов. Последующая роботизация всего процесса производства также способствует падению цены на изделие.

Важным вопросом считается и уменьшение корпуса устройства при сохранении высоких технических параметров. Уже проводятся эксперименты на новых типах корпусов в уменьшенном исполнении.

Конденсаторы из полиэстера.

Показатель емкости этого типа устройства может колебаться от 1 nF до 15 uF. Спектром рабочего напряжения является показатель от 50 до 1500 V.

Существуют устройства с разной степенью допуска (допустимое отклонение емкости составляет 5%, 10% и 20%).

Это вид обладает стабильностью температуры, высоким уровнем емкости и низкой стоимостью, что и объясняет их широкое применение.

Конденсаторы с переменной емкостью.

Типы переменных конденсаторов обладают определенным принципом работы, который заключается в накоплении заряда на пластинах-электродах, изолированных посредством диэлектрика. Пластины эти отличаются подвижностью. Они могут перемещаться.

Подвижная пластина называется ротором, а неподвижная — статором. При изменении их положения изменятся и площадь пересечения, и, как следствие, показатель емкости конденсатора.

Конденсаторы бывают с двумя типами диэлектриков: воздушным и твердым.

В первом случае в роли диэлектрика выступает обыкновенный воздух. Во втором случае применяют керамику, слюду и др. материалы. Для увеличения показателя емкости устройства статорные и роторные пластины собираются в блоки, закрепленные на единой оси.

Конденсаторы с воздушным типом диэлектрика применяются в системах с постоянной регулировкой емкости (например, в узлах настройки радиоприемников). Такой тип устройства обладает более высоким уровнем стойкости, чем керамический.

Электрический конденсатор — один из самых распространених радио элементов, служит он для накопления электроэнергии (заряда). Самый простой конденсатор можно представить в виде двух металлических пластин (обкладок) и диэлектрика который находится между ними.

Когда к конденсатору подключают источник напряжения, то на его обкладках (пластинах) появляются противоположные заряды и возникнет электрическое поле притягивающие их друг к другу, и даже после отключения источника питания, такой заряд остается некоторое время и энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.

В электронных схемах роль конденсатора также может состоять не только в накоплении заряда но и в разделения постоянной и переменной составляющей тока, фильтрации пульсирующего тока и разных других задачах.
В зависимости от задач и факторов работы, конденсаторы используются очень разных типов и конструкций. Здесь мы рассмотрим наиболее популярные типы конденсаторов.

Конденсаторы алюминиевые электролитические

Керамические однослойные конденсаторы

Керамические многослойные конденсаторы

Например К10-17А или К10-17Б.
В отличии от вышеописанных, состоят уже из нескольких слоев металлических пластин и диэлектрика в виде керамики, что позволяет иметь им большую ёмкость чем у однослойных и может быть порядка нескольких микрофарад, но максимальное напряжение у данного типа все также ограничено 50 вольтами.
Применяются в основном как фильтрующие элементы и могут исправно работать как с постоянным так и с переменным и пульсирующим током.

Керамические высоковольтные конденсаторы

Танталовые конденсаторы

Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
По рабочим свойствам танталовые конденсаторы схожи с электролитическими, но рабочее максимальное напряжение ограничено 100 вольтами, а ёмкость как правило не превышает 1000 мкФ.
Но в отличии от электролитических, у данного типа собственная индуктивность намного меньше что дает возможность их использования на высоких частотах, до несколько сотен килогерц.

Полиэстеровые конденсаторы

Полипропиленовые конденсаторы

Преимущество этих конденсаторов заключается не только в высоком напряжении, но и в чрезвычайно низком тангенсе угла потерь, поскольку tg? может не превышать 0,001, что позволяет использовать конденсаторы на больших частотах в несколько сотен килогерц и применять их в индукционных обогревателях и пусковых установках асинхронных электродвигателей.

Пусковые конденсаторы (CBB-60) могут иметь ёмкость и до 1000мкф что стает возможным из за особенностей конструкции такого типа конденсаторов. На пластиковый сердечник наматывается металлизированная полипропиленовая пленка, а сверху весь этот рулон покрывается компаундом.

Схема твоего приемника | HamLab

Чтобы правильно соединить детали приемника, ты пользовался рисунками. На них катушку, телефоны, детектор и другие детали и соединения ты видел такими, какими они выглядят в натуре. Это очень удобно для начала, пока приходится иметь дело с совсем простыми радиоконструкциями, в которые входит мало деталей. Но если попытаться изобразить таким способом устройство современного приемника, то получилась бы такая «паутина» проводов, в которой невозможно было бы разобраться. Чтобы этого избежать, любой электроприбор или радиоаппарат изображают схематически, т. е. при помощи упрощенного чертежа — схемы. Так делают не только в электро- и радиотехнике. Посмотри, например, на географическую карту. Судоходная могучая красавица Волга со всеми ее грандиозными сооружениям изображена на карте извивающейся змейкой. Такие крупные города, как Москва, Ленинград, Куйбышев, Владивосток и др., показаны всего лишь кружками. Леса, равнины, горы, моря, каналы изображены на географической .карте тоже упрощенно — схематически.

Различают два вида схем: принципиальные электрические и монтажные. Принципиальные электрические схемы обычно называют просто принципиальными схемами. На принципиальной схеме условными знаками изображают все детали радиотехнического устройства и порядок их соединения. «Читая» принципиальную схему, как географическую карту или чертеж какого-то механизма, легко разобраться в цепях и работе устройства. Но она не дает представления о размерах и размещении его деталей.

Монтажная схема в отличие от принципиальной показывает, как расположены в конструкции детали и соединительные проводники. Собирая приемник, усилитель или любой другой радиоаппарат или прибор, радиолюбитель располагает детали и проводники примерно так, как на монтажной схеме. Но монтаж и проверку правильности всех соединений производит по принципиальной схеме.

Уметь читать радиосхемы совершенно обязательно для каждого, кто хочет стать радиолюбителем. На рис. 33 ты видишь уже знакомые тебе детали и устройства и некоторые другие, с которыми придется иметь дело в дальнейшем. А рядом в кружках — их символические графические изображения на принципиальных схемах. Любую катушку без сердечника, которым может быть металлический или ферритовых стержень, независимо от ее конструкции и числа витков на схеме изображают в виде волнистой линии. Отводы катушек показывают черточками. Если катушка имеет неподвижный ферритовых сердечник, увеличивающий ее индуктивность, его обозначают жирной линией вдоль всей. катушки. Если таким сердечником настраивают контур приемника, как это было в опытном приемнике, его на схеме обозначают так же, но вместе с катушкой пересекают стрелкой.

Рис. 33. Условные графические обозначения некоторых
радиотехнических деталей и устройств на принципиальных схемах.

Любой конденсатор постоянной емкости изображают двумя короткими параллельными линиями, символизирующими две изолированные одна от другой пластины. Конденсаторы переменной емкости изображают так же, как и конденсаторы постоянной емкости, но пересеченными наискось стрелкой, что символизирует переменность емкости этого прибора. Гнезда для подключения провода антенны, головных телефонов или каких-то других устройств или деталей обозначают значками в виде вилки, а зажимы (разборные контакты) — кружками.

Новым для тебя является переключатель. Вместо того чтобы при настройке приемника раскручивать и скручивать проводники, как ты это делал, проводя опыты с первым приемником, выводы и отводы катушки можно соединить с металлическими контактами, размещенными на панели приемника, и в дальнейшем переключение их производить простой перестановкой ползунка переключателя.

Проводники, которыми соединяют детали, обозначают прямыми линиями. Если линии сходятся и в месте их пересечения стоит точка, значит проводники соединены. Отсутствие точки в месте пересечения проводников говорит о том, что они не соединены.

На принципиальных схемах рядом с символическими обозначениями ставят буквы, присвоенные этим деталям или устройствам. Конденсаторам присвоена латинская буква С, резисторам (их раньше называли сопротивлениями) — латинская буква R, катушкам — латинская буква L, головным телефонам — русские буквы Тф, переключателям и выключателям источников тока — буква В, батареям — буква Б, лампам — Л и т. д. Если на схеме несколько конденсаторов, катушек, резисторов или других деталей, то их нумеруют: рядом с буквой ставят цифру, например С1, С2, L1, L2, R1, R2.

На схемах иногда не показывают антенну, заземление, телефоны, ограничиваясь только обозначениями зажимов или гнезд для их подключения. Тогда возле этих зажимов или гнезд ставят соответствующие буквы: АН, Тф. Вот теперь, зная условные обозначения деталей, все варианты детекторного приемника, с которыми ты экспериментировал, можно изобразить их принципиальными схемами.

Принципиальная схема первого варианта опытного приемника показана на рис, 34, а. Ты настраивал приемник переключением заземленного проводника. Поэтому в схему введен переключатель В. Вспомни нашу «прогулку» по цепям приемника и соверши ее еще раз, но уже по принципиальной схеме. От начала катушки L ты попадешь к диоду Д и через него — к телефонам Тф, далее через телефоны по заземленному проводнику, переключатель В и витки катушки L — к исходной точке н. Это — детекторная цепь. Для токов высокой частоты путь из антенны в землю проходит через витки катушки и переключатель В. Это — антенный контур. Настройка контура приемника на радиостанции осуществляется переключателем скачкообразным изменением числа витков, включаемых в контур. Параллельно телефонам подключен блокировочный конденсатор С.

Рис. 34. Принципиальные схемы опытных вариантов детекторного приемника.
а-с настройкой переключением отводов катушки;
б — с настройкой конденсатором переменной емкости;
в — с настройкой ферритовым стержнем.

На схеме штриховыми линиями показав еще конденсатор Са В приемнике такой детали не было. Но символизирующая его электрическая емкость присутствовала — она образовывалась антенной н заземлением и как бы подключалась к настраиваемому контуру.

Принципиальная схема второго варианта опытного, приемника показана на рис. 34, б. Его входной настраиваемый контур состоит из катушки L, имеющей один отвод, введенного тобой конденсатора переменной емкости С2 антенного устройства и антенного конденсатора С1. Включение в контур верхней секции катушки соответствует приему радиостанций средневолнового диапазона, а обеих секций — приему радиостанций длинноволнового диапазона. Таким образом, в приемнике переход с одного диапазона на другой осуществляется переключателем В, а плавная настройка в каждом диапазоне — конденсатором переменной емкости С2.

Третьим вариантом был приемник, настраиваемый ферритовым стержнем. Принципиальная схема такого приемника изображена на рис. 34, в. Он, как видишь, однодиапазонный. Для приема радиостанций другого диапазона катушку L надо заменить, что ты и делал при проведения опытов с этим приемником. Для подключения головных телефонов предусмотрены гнезда Тф.

Емкость конденсатора обозначение буквой

Основным параметром конденсатора является его номинальная емкость, измеряемая в фарадах ( Ф ) микрофарадах ( мкФ ) или пикофарадах ( пФ ).

Допустимые отклонения емкости конденсатора от номинального значения указаны в стандартах и определяют класс его точности. Для конденсаторов, как и для сопротивлений, чаще всего применяются три класса точности I ( E24 ), II ( Е12 ) и III ( E6 ), соответствующие допускам ±5 % , ±10 % и ±20 % .

По виду изменения емкости конденсаторы делятся на изделия с постоянной емкостью, переменной и саморегулирующиеся. Номинальная емкость указывается на корпусе конденсатора. Для сокращения записи применяется специальное кодирование:

• П – пикофарады – пФ
• Н – одна нанофарада
• М – микрофарад – мкФ

Ниже в качестве примера приводятся кодированные обозначения конденсаторов:

• 51П – 51 пФ
• 5П1 – 5,1 пФ
• h2 – 100 пФ
• 1Н – 1000 пФ
• 1Н2 – 1200 пФ
• 68Н – 68000 пФ = 0,068 мкФ
• 100Н – 100 000 пФ = 0,1 мкФ
• МЗ – 300 000 пФ = 0,3 мкФ
• 3М3 – 3,3 мкФ
• 10М – 10 мкФ

Числовые значения ёмкостей 130 пФ и 7500 пФ
целые числа ( от 0 до 9999 пФ )

Конструкции конденсаторов постоянной емкости и материал, из которого они изготовляются, определяются их назначением и диапазоном рабочих частот.

Высокочастотные конденсаторы имеют большую стабильность, заключающуюся в незначительном изменении емкости при изменении температуры, малые допустимые отклонения емкости от номинального значения, небольшие размеры и вес. Они бывают керамическими (типов КЛГ , КЛС , КМ , КД , КДУ , КТ , КГК , КТП и др.), слюдяными ( КСО , КГС , СГМ ), стеклокерамическими ( СКМ ), стеклоэмалевыми ( КС ) и стеклянными ( К21У ).

Конденсатор с дробной ёмкостью
от 0 до 9999 Пф

Для цепей постоянного, переменного и пульсирующего токов низкой частоты требуются конденсаторы с большими емкостями, измеряемыми тысячами микрофарад. В связи с этим выпускаются бумажные (типов БМ , КБГ ), металлобумажные ( МБГ , МБМ ), электролитические ( КЭ , ЭГЦ , ЭТО , К50 , К52 , К53 и др.) и пленочные ( ПМ , ПО , К73 , К74 , К76 ) конденсаторы.

Конструкции конденсаторов постоянной емкости разнообразны. Так, слюдяные, стеклоэмалевые, стеклокерамические и отдельные типы керамических конденсаторов имеют пакетную конструкцию. В них обкладки, выполненные из металлической фольги или в виде металлических пленок, чередуются с пластинами из диэлектрика (например, слюды).

Емкость конденсатора 0,015 мкФ

Конденсатор с ёмкостью 1 мкФ

Для получения значительной емкости формируют пакет из большого числа таких элементарных конденсаторов. Электрически соединяют между собой все верхние обкладки и отдельно – нижние. К местам соединений припаивают проводники, служащие выводами конденсатора. Затем пакет спрессовывают и помещают в корпус.

Применяется и дисковая конструкция керамических конденсаторов. Роль обкладок в них выполняют металлические пленки, нанесенные на обе стороны керамического диска. Бумажные конденсаторы часто имеют рулонную конструкцию. Полосы алюминиевой фольги, разделенные бумажными лентами с высокими диэлектрическими свойствами, свертываются в рулон. Для получения большой емкости рулоны соединяют друг с другом и помещают в герметичный корпус.

В электролитических конденсаторах диэлектрик представляет собой оксидную пленку, наносимую на алюминиевую или танталовую пластинку, являющуюся одной из обкладок конденсатора, вторая обкладка – электролит.

Электролитический конденсатор 20,0 × 25В

Металлический стержень ( анод ) должен подключаться к точке с более высоким потенциалом, чем соединенный с электролитом корпус конденсатора ( катод ). При невыполнении этого условия сопротивление оксидной пленки резко уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через конденсатор, и может вызвать его разрушение.

Такую конструкцию имеют электролитические конденсаторы типа КЭ . Выпускаются также электролитические конденсаторы с твердым электролитом ( типа К50 ).

Конденсатор переменной ёмкости от 9 пФ до 270 пФ

Площадь перекрытия пластин или расстояние между ними у конденсаторов переменной емкости можно изменять различными способами. При этом меняется и емкость конденсатора. Одна из возможных конструкций конденсатора переменной емкости ( КПЕ ) изображена на рисунке справа.

Конденсатор переменной ёмкости от 9 пФ до 270 пФ

Здесь емкость изменяется путем различного расположения роторных (подвижных) пластин относительно статорных (неподвижных). Зависимость изменения емкости от угла поворота определяется конфигурацией пластин. Величина минимальной и максимальной емкости зависит от площади пластин и расстояния между ними. Обычно минимальная емкость С_мин , измеряемая при полностью выведенных роторных пластинах, составляет единицы (до 10 – 20 ) пикофарад, а максимальная емкость С_макс , измеряемая при полностью выведенных роторных пластинах, – сотни пикофарад.

В радиоаппаратуре часто используются блоки КПЕ , скомпонованные из двух, трех и более конденсаторов переменной емкости, механически связанных друг с другом.

Конденсатор переменной ёмкости от 12 пФ до 497 пФ

Благодаря блокам КПЕ можно изменять одновременно и на одинаковую величину емкость различных цепей устройства.

Разновидностью КПЕ являются подстроечные конденсаторы. Их емкость так же, как и сопротивление подстроечных резисторов, изменяют лишь с помощью отвертки. В качестве диэлектрика в таких конденсаторах могут использоваться воздух или керамика.

Конденсатор подстроечный от 5 пФ до 30 пФ

На электрических схемах конденсаторы постоянной емкости обозначаются двумя параллельными отрезками, символизирующими обкладки конденсатора, с выводами от их середин. Рядом указывают условное буквенное обозначение конденсатора – букву С (от лат. Capacitor – конденсатор).

После буквы С ставится порядковый номер конденсатора в данной схеме, а рядом через небольшой интервал пишется другое число, указывающее на номинальное значение емкости.

Емкость конденсаторов от 0 до 9999 пФ указывают без единицы измерения, если емкость выражена целым числом , и с единицей измерения – пФ , если емкость выражена дробным числом.

Емкость конденсаторов от 10 000 пФ (0,01 мкФ) до 999 000 000 пФ (999 мкФ) указывают в микрофарадах в виде десятичной дроби либо как целое число, после которого ставят запятую и нуль. В обозначениях электролитических конденсаторов знаком « + » помечается отрезок, соответствующий положительному выводу – аноду, и после знака « х » – номинальное рабочее напряжение.

Конденсаторы переменной емкости ( КПЕ ) обозначаются двумя параллельными отрезками, перечеркнутыми стрелкой.

Если необходимо, чтобы к данной точке устройства подключались именно роторные пластины, то на схеме они обозначаются короткой дугой. Рядом указываются минимальный и максимальный пределы изменения емкости.

В обозначении подстроечных конденсаторов параллельные линии пересекаются отрезком с короткой черточкой, перпендикулярной одному из его концов.

Большое значение для правильного выбора того или иного элемента в различных схемах имеет маркировка конденсаторов. По сравнению с резисторами, она довольно сложная и разнообразная. Особые трудности возникают при чтении обозначений на корпусах маленьких конденсаторов в связи с незначительной площадью поверхности. Квалифицированный специалист, постоянно использующий данные устройства в своей работе, должен уверенно читать маркировку изделия и правильно ее расшифровывать.

Как маркируются большие конденсаторы

Чтобы правильно прочитать технические характеристики устройства, необходимо провести определенную подготовку. Начинать изучение нужно с единиц измерения. Для определения емкости применяется специальная единица – фарад (Ф). Значение одного фарада для стандартной цепи представляется слишком большим, поэтому маркировка бытовых конденсаторов осуществляется менее крупными единицами измерения. Чаще всего используется mF = 1 мкф (микрофарад), что составляет 10 -6 фарад.

При расчетах может применяться внемаркировочная единица – миллифарад (1мФ), имеющая значение 10 -3 фарад. Кроме того, обозначения могут быть в нанофарадах (нФ) равных 10 -9 Ф и пикофарадах (пФ), составляющих 10 -12 Ф.

Нанесение маркировки емкости конденсаторов с большими размерами осуществляется прямо на корпус. В некоторых конструкциях маркировка может отличаться, но в целом, необходимо ориентироваться по единицам измерения, которые упоминались выше.

Обозначения иногда наносятся прописными буквами, например, MF, что на самом деле соответствует mF – микрофарадам. Также встречается маркировка fd – сокращенное английское слово farad. Поэтому mmfd будет соответствовать mmf или пикофараду. Кроме того, существуют обозначения, включающие число и одну букву. Такая маркировка выглядит как 400m и применяется для маленьких конденсаторов.

В некоторых случаях возможно нанесение допусков, которые являются допустимым отклонением от номинальной емкости конденсатора. Данная информация имеет большое значение, когда при сборке отдельных видов электрических цепей могут потребоваться конденсаторы с точным значением емкости. Если в качестве примера взять маркировку 6000uF + 50%/-70%, то значение максимальной емкости составит 6000 + (6000 х 0,5) = 9000 мкФ, а минимальной 1800 мкФ = 6000 — (6000 х 0,7).

При отсутствии процентов, необходимо отыскать букву. Обычно она располагается отдельно или после числового обозначения емкости. Каждой букве соответствует определенное значение допуска. После этого можно приступать к определению номинального напряжения.

При больших размеров корпуса конденсатора, маркировка напряжения обозначается числами, за которыми расположены буквы или буквенные сочетания в виде V, VDC, WV или VDCW. Символы WV соответствуют английскому словосочетанию WorkingVoltage, что в переводе означает рабочее напряжение. Цифровые показатели считаются максимально допустимым напряжением конденсатора, измеряемым в вольтах.

При отсутствии на корпусе устройства какого-либо обозначения, указывающего на напряжение, такой конденсатор должен использоваться только в низковольтных цепях. В цепи переменного тока следует использовать устройство, предназначенное именно для этих целей. Нельзя применять конденсаторы, рассчитанные на постоянный ток, без возможности преобразования номинального напряжения.

Следующим этапом будет определение положительных и отрицательных символов, указывающих на наличие полярности. Определение плюса и минуса имеет большое значение, поскольку неправильное определение полюсов может привести к короткому замыканию и даже взрыву конденсатора. При отсутствии специальных обозначений, подключение устройства может быть выполнено к любым клеммам, независимо от полярности.

Обозначение полюсов иногда наносится в виде цветной полосы или кольцеобразного углубления. Такая маркировка соответствует отрицательному контакту в электролитических алюминиевых конденсаторах, своей формой напоминающих консервную банку. В танталовых конденсаторах с очень маленькими размерами эти же обозначения указывают на положительный контакт. При наличии символов плюса и минуса цветовую маркировку можно не принимать во внимание.

Расшифровка маркировки конденсаторов

Чтобы расшифровать маркировку, необходимо значение первых двух цифр, обозначающих емкость. Если конденсатор имеет очень маленькие размеры, не позволяющие обозначить емкость, его маркировка происходит по стандарту EIA, применяемому для всех современных изделий.

Обозначение цифр

Если в обозначении присутствует только две цифры и одна буква, в этом случае цифровые значения соответствуют емкости устройства. Все остальные маркировки расшифровываются по-своему, в соответствии с той или иной конструкцией.

Третья цифра в обозначении является множителем нуля. В этом случае расшифровка выполняется в зависимости от цифры, расположенной в конце. Если такая цифра находится в диапазоне 0-6, то к первым двум цифрам добавляются нули в определенном количестве. Для примера можно взять маркировку 453, которая будет расшифровываться как 45 х 10 3 = 45000.

Когда последняя цифра будет 8, то первые две цифры умножаются на 0,01. Таким образом, при маркировке 458, получается 45 х 0,01 = 0,45. Если же 3-й цифрой будет 9, то первые две цифры нужно умножить на 0,1. В результате обозначение 459 преобразуется в 45 х 0,1 = 4,5.

После определения емкости, нужно определить единицу для ее измерения. Самые мелкие конденсаторы – керамические, пленочные и танталовые имеют емкость, измеряемую в пикофарадах (пФ), составляющих 10 -12 . Для измерения емкости больших конденсаторов применяются микрофарады (мкФ), равные 10 -6 . Единицы измерения могут обозначаться буквами: р – пикофарад, u– микрофарад, n – нанофарад.

Обозначение букв

После цифр необходимо расшифровать буквы, входящие в маркировку. Если буква присутствует в двух первых символах, ее расшифровка производится несколькими способами. При наличии буквы R, она заменяется запятой, применяемой для десятичной дроби. Расшифровка маркировки 4R1 будет выглядеть как 4,1 пФ.

При наличии букв р, n, u, соответствующих пико-, нано- и микрофараде также выполняется замена на десятичную запятую. Обозначение n61 читается как 0,61 нФ, маркировка 5u2 соответствует 5,2 мкФ.

Маркировка керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы обладают плоской круглой формой и двумя контактами. На корпусе кроме основных показателей, указывается допуск отклонений от номинальной емкости. С этой целью используется определенная буква, проставляемая сразу же после цифрового обозначения емкости. Например, буква «В» соответствует отклонению + 0,1 пФ, «С» — + 0,25 пФ, D — + 0,5 пФ. Эти значения применяются при емкости менее 10 пФ. У конденсаторов с емкостью более 10 пФ буквенные обозначения соответствуют определенному проценту отклонений.

Смешанная буквенно-цифровая маркировка

Маркировка допуска может состоять из буквенно-цифрового обозначения по схеме «буква-цифра-буква». Первый буквенный символ соответствует минимальной температуре, например, Z = 10 градусам, Y = -30 0 C, X = -55 0 C. Второй цифровой символ – это максимальная температура.

Цифры соответствуют следующим показателям: 2 – 45 0 С, 4 – 65 0 С, 5 – 85 0 С, 6 – 105 0 С, 7 – 125 0 С. Значение третьего буквенного символа означает изменяющуюся емкость конденсатора, в пределах между минимальной и максимальной температурой. К более точным показателям относится «А» со значением + 1,0%, а к менее точным – «V» с показателем от 22 до 82%. Чаще всего используется «R», составляющая 15%.

Прочие маркировки

Маркировка, нанесенная на корпус конденсатора, позволяет определить значение напряжения. На рисунке отражены специальные символы, соответствующие максимально допустимому напряжению для конкретного устройства. В данном случае приводятся параметры для конденсаторов, которые могут эксплуатироваться только при постоянном токе.

В некоторых случаях маркировка конденсаторов значительно упрощается. С этой целью используется только первая цифра. Например, ноль будет означать напряжение ниже 10 вольт, значение 1 – от 10 до 99 вольт, 2 – от 100 до 999 В и так далее, по такому же принципу.

Прочие маркировки касаются конденсаторов, выпущенных значительно раньше или предназначенных для особых целей. В таких случаях рекомендуется воспользоваться специальными справочниками, чтобы не допустить серьезной ошибки при сборке электрической схемы.

Маркировка конденсаторов при выборе какого-либо элемента в схеме имеет большое значение. Она разнообразная и сложная по сравнению с резисторами. Специалист, который работает непосредственно с конденсаторами должен обязательно знать, как расшифровывается та или иная маркировка.

Таблица маркировки конденсаторов

Маркировка твердотельных конденсаторов

По международному стандарту — начинают читать с единиц измерения. Фарады применяются для измерения ёмкости. Маркировку наносят на корпус самого устройства.

Иногда наносят маркеры, которые указывают на допустимые отклонения от нормы емкости самого конденсатора (указывается в процентах).

Порой, вместо них используется буква, которая обозначает то или иное значение самого допуска. Затем опреедляем номинальное напряжение. В том случае, если же корпус устройства имеет большие размеры, данный параметр обозначается цифрой, за которой далее следуют буквы. Максимально допустимое значение параметра указывается с помощью цифр. Если на корпусе нет никакой информации о допустимом значении напряжения, то использовать его можно только в цепях с низким напряжением. Если же устройство, согласно его параметрам, должно использоваться в цепях, где есть переменный ток, то применяться оно, соответсвенно, должно именно так и не иначе.

Устройство, которое работает с постоянным током, нельзя использовать в цепях с переменным.

Далее, определием полярность устройства: положительную и же отрицательную. Этот шаг очень важен. Если полюса будут определены неверно, велик риск возникновения короткого замыкания или даже взрыва самого устройства. Независимо от полярности, конденсатор можно будет подключить в том случае, если не указана какая-либо информация о плюсе и же минусе клемм.

Значение полярности могут наносить в виде специальных углублений, которые имеют форму кольца, или же в виде одноцветной полосы. В конденсаторах из алюминия, которые по своему внешнему виду похожи на банку из-под консервов, подобные обозначения говорят об отрицательной полярности. А, например, в танталовых конденсаторах, которые имеют небольшие габариты, все наоборот — полярность при данных обозначениях будет являться положительной. Цветовую маркировку не стоит учитывать лишь в том случае, если на самом конденсаторе будут указаны плюс и минус.

Маркировка конденсаторов: расшифровка

Значения первых двух цифр на корпусе, которые указывают на ёмкость устройства. Если конденсатор небольшого размера — маркировка осуществляется согласно стандарту EIA.

Цифры: обозначение

Когда в обозначении указаны только одна буква и две цифры, то цифры соответствуют параметру ёмкости конденсатора. По-своему нужно расшифровывать остальные маркировки, опираясь на ту или иную инструкцию. Множитель нуля — это третья по счету цифра. Расшифровку проводят в зависимости от того, какая цифра находится в конце. К первым двум цифрам необходимо добавить определённое количество нолей, если цифра входит в диапазон от ноля до шести. Если последней цифрой является число восемь, то в таком случае необходимо на 0,01 умножить две первые цифры. Когда значение ёмкости конденсатора станет известным, нужен будет определить то, в таких единицах измерения указана данная величина. Устройства из керамики, а также плёночные варианты являются мелкими. В них данный параметр измеряется в пикофарадах. Микрофарады используются для больших конденсаторов.

Буквы: их обозначение

Далее необходимо провести расшифровку букв, которые есть в маркировке. Если в первых двух символах есть буква, то в таком случае расшифровать ее можно несколькими методами. Если есть буква R, то она играет роль запятой, которая используется в дроби. Если есть буквы u, n, p — то оно тоже выполняют роль запятой в той же самой дроби.

Керамические конденсаторы: маркировка

Данные виды устройств имеют два контакта, а также круглую форму. На корпусе будут указаны как основные показатели, так и допуск отклонений от номы параметра ёмкости. Для этого используют специальную букву, которая находится после обозначения ёмкости в цифрах.

Если есть буква В, то отклонение в таком случае будет равняться +0,1 пФ, если буква С — то + 0,25 пФ и так далее. Только при значении параметра ёмкости менее 10пФ используются данные значения. Если параметр ёмкости больше указанного выше, то буквы — это процент допустимых отклонений.

Смешанная маркировка из цифр и букв

Маркировка может быть указана в виде буквы, затем цифры, а после снова буквы. Первый символ — это самая маленькая допустимая температура. Второй символ обозначает, наоборот, самую большую допустимую температуру. Третий символ — это ёмкость устройства, которая может изменяться в переделах ранее указанных значений температур.

Остальные маркировки

Значение напряжения можно узнать с помощью маркировки, которая находится на корпусе устройства. Символы говорят о допустимом максимальном значении параметра для того или иного конденсатора. Иногда маркировку упрощают. Например, используется только первая цифра. Напряжение меньше десяти вольт будет обозначаться, например, нулём, а этот же параметр, который будет иметь напряжение в пределах от десяти до девяноста девяти вольт — единицей и так далее. Другую маркировку имеют устройства, которые были выпущены намного раньше. Тогда нужно обратиться к справочнику во избежание совершения ошибок. У нас вы можете также узнать, как проверить конденсатор мультиметром на плате.

Основные свойства и назначения конденсатора. Конденсаторы, свойства конденсатора, обозначение конденсаторов на схемах, основные параметры

Конденсатор — это элемент электрической цепи, способный, при небольшом размере, накапливать электрические заряды достаточно большой величины . Самой простой моделью конденсатора является два электрода, между которыми находится любой диэлектрик. Роль диэлектрика в нем выполняют бумага, воздух, слюда и другие изолирующие материалы, задача которых не допустить соприкосновения обкладок.-12 Ф/м..

Полярность конденсатора ;

Номинальное напряжение ;

Удельная емкость и другие .

Величина емкости конденсатора зависит от

Площадь пластин . Это понятно из формулы: емкость прямо пропорциональна заряду. Естественно, увеличив площадь обкладок, получаем большее количество заряда.

Расстояния между обкладками . Чем они ближе расположены, тем больше напряженность получаемого электрического поля.

Устройство конденсатора

Наиболее распространенные конденсаторы — это плоские и цилиндрические. Плоские состоят из пластин, удаленных друг от
друга на небольшое расстояние. Цилиндрические, собираются при помощи цилиндров равной длины и разного диаметра. Все конденсаторы, в принципе, устроены одинаково. Разница, в основном, в том, какой материал используется в качестве диэлектрика. По типу диэлектрической среды и классифицируют конденсаторы, которые бывают жидкими, вакуумными, твердыми, воздушными.

Как заряжается и разряжается конденсатор?

При подключении к источнику постоянного тока, обкладки конденсатора заряжаются, одна приобретает положительный потенциал, а другая отрицательный. Между обкладками противоположные по знаку, но равные по значению, электрические заряды создают электрическое поле. Когда напряжения станут одинаковыми и на обкладках, и на источнике подаваемого тока, движение электронов прекратится и зарядка конденсатора закончится. Определенный промежуток времени конденсатор сохраняет заряды и выполняет функции автономного источника электроэнергии. В таком состоянии он может находиться достаточно долгое время. Если вместо источника, включить в цепь резистор, то конденсатор разрядится на него.

Процессы, происходящие в конденсаторе

При подключении прибора к переменному или постоянному току в нем будут происходить разные процессы. Постоянный ток не пойдет по цепи с конденсатором. Так как между его обкладками находится диэлектрик, цепь фактически разомкнута.

Переменный ток , за счет того что периодически меняет направление, может проходить через конденсатор. При этом происходит периодический разряд и заряд конденсатора. На протяжении первой четверти периода заряд идет до максимума, в нем запасается электроэнергия, в следующую четверть конденсатор разряжается и электрическая энергия возвращается обратно в сеть. В цепи переменного тока, конденсатор обладает кроме активного сопротивления, еще и реактивной составляющей. Кроме того, в конденсаторе, ток опережает напряжение на 90 градусов, это важно учитывать, при построении векторных диаграмм .

Применение

Конденсаторы используются в радиотехнике, электронике, автоматике. Конденсатор –незаменимый элемент, который применяется во многих отраслях электротехники, на предприятиях, в научных разработках. Как пример, при необходимости, выступает в качестве разделителя токов: переменного и постоянного, применяется в конденсаторных установках, если необходимо

Конденсатор встречается в наборах Мастер Кит (да и вообще в электронных устройствах) почти так же часто, как и резистор. Поэтому важно хотя бы в общих чертах представлять его основные характеристики и принцип работы.

Принцип работы конденсатора

В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Чем больше отношение площади пластин к толщине диэлектрика – тем выше ёмкость конденсатора. Чтобы избежать физического увеличения размеров конденсатора до огромных размеров, конденсаторы изготавливают многослойными: например, сворачивают ленты пластин и диэлектриков в рулон.
Так как любой конденсатор имеет диэлектрик, то он не способен проводить постоянный ток, но он может сохранять электрический заряд, приложенный к его обкладкам, и в нужный момент отдавать его. Это важное свойство

Давайте договоримся: радиодеталь мы называем конденсатором, а его физическую величину – ёмкостью. То есть правильно сказать так: «конденсатор имеет ёмкость 1 мкФ», но некорректно сказать: «замени на плате вон ту ёмкость». Вас, конечно, поймут, но лучше соблюдать «правила хорошего тона».

Электрическая ёмкость конденсатора – это главный его параметр
Чем больше ёмкость конденсатора, тем больший заряд он может сохранить. Электрическая ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах, обозначается F.
1 Фарад — очень большая ёмкость (земной шар имеет ёмкость менее 1Ф), поэтому для обозначения ёмкости в радиолюбительской практике используются следующие основные размерные величины — префиксы: µ (микро), n (нано) и p (пико):
1 микроФарад — 10-6 (одна миллионная часть), т.е. 1000000µF = 1F
1 наноФарад — 10-9 (одна миллиардная часть), т.е. 1000nF = 1µF
p (пико) — 10-12 (одна триллионная часть), т.е. 1000pF = 1nF

Как и Ом, Фарад – это фамилия физика. Поэтому, как культурные люди, пишем прописную букву «Ф»: 10 пФ, 33 нФ, 470 мкФ.

Номинальное напряжение конденсатора
Расстояние между пластинами конденсатора (особенно конденсатора большой ёмкости) очень мало, и достигает единиц микрометра. Если приложить к обкладкам конденсатора слишком высокое напряжение, слой диэлектрика может быть нарушен. Поэтому каждый конденсатор имеет такой параметр, как номинальное напряжение. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Но лучше, когда номинальное напряжение конденсатора несколько выше напряжения в схеме. То есть, например, в схеме с напряжением 16В могут работать конденсаторы с номинальным напряжением 16В (в крайнем случае), 25В, 50В и выше. Но нельзя ставить в эту схему конденсатор с номинальным напряжением 10В. Конденсатор может выйти из строя, причём часто это происходит с неприятным хлопком и выбросом едкого дыма.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях для начинающих не используется напряжение питания выше 12В, а современные конденсаторы чаще всего имеют номинальное напряжение 16В и выше. Но помнить о номинальном напряжении конденсатора очень важно.

Типы конденсаторов
О разнообразных конденсаторах можно написать много томов. Впрочем, это уже сделали некоторые другие авторы, поэтому я расскажу только самое необходимое: конденсаторы бывают неполярные и полярные (электролитические).

Неполярные конденсаторы
Неполярные конденсаторы (в зависимости от типа диэлектрика подразделяются на бумажные, керамические, слюдяные…) могут устанавливаться в схему как угодно – в этом они похожи на резисторы.
Как правило, неполярные конденсаторы имеют относительно небольшую ёмкость: до 1 мкФ.

Маркировка неполярных конденсаторов
На корпус конденсатора нанесён код из трёх цифр. Первые две цифры определяют значение ёмкости в пикофарадах (пФ), а третья – количество нулей. Так, на изображённом ниже рисунке на конденсатор нанесён код 103. Определим его ёмкость:
10 пФ + (3 нуля) = 10000 пФ = 10 нФ = 0,01 мкФ.

Конденсаторы ёмкостью до 10 пФ маркируются по-особенному: символ «R» в их кодировке обозначает запятую. Теперь Вы можете определить ёмкость любого конденсатора. Приведённая ниже табличка поможет Вам проверить себя.

Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Например, вместо конденсатора 15 нФ набор может комплектоваться конденсатором 10 нФ или 22 нФ, и это не отразится на работе готовой конструкции.
Керамические конденсаторы не имеют полярности и могут устанавливаться в любом положении выводов.
Некоторые мультиметры (кроме самых бюджетных) имеют функцию измерения ёмкости конденсаторов, и Вы можете воспользоваться этим способом.

Полярные (электролитические) конденсаторы
Есть два способа увеличения ёмкости конденсатора: либо увеличивать размер его пластин, либо уменьшать толщину диэлектрика.
Чтобы минимизировать толщину диэлектрика, в конденсаторах большой ёмкости (выше нескольких микрофарад) применяется специальный диэлектрик в виде оксидной плёнки. Этот диэлектрик нормально работает только при условии правильно приложенного напряжения на обкладках конденсатора. Если перепутать полярность напряжения, электролитический конденсатор может выйти из строя. Метка полярности всегда маркируется на корпусе конденсатора. Это может быть либо значок «+», но чаще всего в современных конденсаторах полосой на корпусе маркируется вывод «минус». Другой, вспомогательный способ определения полярности: плюсовой вывод конденсатора длиннее, но ориентироваться на этот признак можно только до того, как выводы радиодетали обрезаны.
На печатной плате также присутствует метка полярности (как правило, значок «+»). Поэтому при установке электролитического конденсатора обязательно совмещайте метки полярности и на детали, и на печатной плате.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Также допустима замена конденсатора на аналогичный с бОльшим значением допустимого рабочего напряжения. Например, вместо конденсатора 330 мкФ 25В набор можно применить конденсатор 470 мкФ 50В, и это не отразится на работе готовой конструкции.

Внешний вид электролитического конденсатора (правильно установленный на плату конденсатор)

Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрические заряды. Простейшим конденсатором являются две металлические пластины (электроды), разделенные каким-либо диэлектриком. Конденсатор 2 можно зарядить, если соединить его электроды с источником 1 электрической энергии постоянного тока (рис. 181, а).

При заряде конденсатора свободные электроны, имеющиеся на одном из его электродов, устремляются к положительному полюсу источника, вследствие чего этот электрод становится положительно заряженным. Электроны с отрицательного полюса источника устремляются ко второму электроду и создают на нем избыток электронов, поэтому он становится отрицательно заряженным. В результате протекания зарядного тока i3 на обоих электродах конденсатора образуются равные, но противоположные по знаку заряды и между ними возникает электрическое поле, создающее между электродами конденсатора определенную разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов станет равной напряжению источника тока, движение электронов в цепи конденсатора, т. е. прохождение по ней тока i3 прекращается. Этот момент соответствует окончанию процесса заряда конденсатора.

При отключении от источника (рис. 181,б) конденсатор способен длительное время сохранять накопленные электрические заряды. Заряженный конденсатор является источником электрической энергии, имеющим некоторую э. д. с. ес. Если соединить электроды заряженного конденсатора каким-либо проводником (рис. 181, в), то конденсатор начнет разряжаться. При этом по цепи пойдет ток iр разряда конденсатора. Начнет уменьшаться и разность потенциалов между электродами, т. е. конденсатор будет отдавать накопленную электрическую энергию во внешнюю цепь. В тот момент, когда количество свободных электронов на каждом электроде конденсатора станет одинаковым, электрическое поле между электродами исчезнет и ток станет равным нулю. Это означает, что произошел полный разряд конденсатора, т. е. он отдал накопленную им электрическую энергию.

Емкость конденсатора. Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется его емкостью. Чем больше емкость конденсатора, тем больше накопленный им заряд, так же как с увеличением вместимости сосуда или газового баллона увеличивается объем жидкости или газа в нем.

Емкость С конденсатора определяется как отношение заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его электродами (приложенному напряжению)U:

C = q / U (69)

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Емкостью в 1 Ф обладает конденсатор, у которого при сообщении заряда

в 1 Кл разность потенциалов возрастает на 1 В. В практике преимущественно пользуются более мелкими единицами: микрофарадой (1 мкФ=10 -6 Ф), пикофарадой (1 пФ = 10 -12 мкФ).

Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его электродов, их взаимного расположения и свойств диэлектрика, разделяющего электроды. Различают плоские конденсаторы, электродами которых служат плоские параллельные пластины (рис. 182, а), и цилиндрические (рис. 182,б).

Свойствами конденсатора обладают не только специально изготовленные на заводе устройства, но и любые два проводника, разделенные диэлектриком. Емкость их оказывает существенное влияние на работу электротехнических установок при переменном токе. Например, конденсаторами с определенной емкостью являются два электрических провода, провод и земля (рис. 183, а), жилы электрического кабеля, жилы и металлическая оболочка кабеля (рис. 183,6).

Устройство конденсаторов и их применение в технике. В зависимости от применяемого диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, воздушными (рис. 184). Используя в качестве диэлектрика вместо воздуха слюду, бумагу, керамику и другие материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, удается при тех же размерах конденсатора увеличить в несколько раз его емкость. Для того чтобы увеличить площади электродов конденсатора, его делают обычно многослойным.

В электротехнических установках переменного тока обычно применяют силовые конденсаторы. В них электродами служат длинные полосы из алюминиевой, свинцовой или медной фольги, разделенные несколькими слоями специальной (конденсаторной) бумаги, пропитанной нефтяными маслами или синтетическими пропитывающими жидкостями. Ленты фольги 2 и бумаги 1 сматывают в рулоны (рис. 185), сушат, пропитывают парафином и помещают в виде одной или нескольких секций в металлический или картонный корпус. Необходимое рабочее напряжение конденсатора обеспечивается последовательным, параллельным или последовательно-параллельным соединениями отдельных секций.

Всякий конденсатор характеризуется не только значением емкости, но и значением напряжения, которое выдерживает его диэлектрик. При слишком больших напряжениях электроны диэлектрика отрываются от атомов, диэлектрик начинает проводить ток и металлические электроды конденсатора замыкаются накоротко (конденсатор пробивается). Напряжение, при котором это происходит, называют пробивным. Напряжение, при котором конденсатор может надежно работать неограниченно долгое время, называют рабочим. Оно в несколько раз меньше пробивного.

Конденсаторы широко применяют в системах энергоснабжения промышленных предприятий и электрифицированных железных дорог для улучшения использования электрической энергии при переменном токе. На э. п. с. и тепловозах конденсаторы используют для сглаживания пульсирующего тока, получаемого от выпрямителей и импульсных прерывателей, борьбы с искрением контактов электрических аппаратов и с радиопомехами, в системах управления полупроводниковыми преобразователями, а также для созда-

ния симметричного трехфазного напряжения, требуемого для питания электродвигателей вспомогательных машин. В радиотехнике конденсаторы служат для создания высокочастотных электромагнитных колебаний, разделения электрических цепей постоянного и переменного тока и др.

В цепях постоянного тока часто устанавливают электролитические конденсаторы. Их изготовляют из двух скатанных в рулон тонких алюминиевых лент 3 и 5 (рис. 185,б), между которыми проложена бумага 4, пропитанная специальным электролитом (раствор борной кислоты с аммиаком в глицерине). Алюминиевую ленту 3 покрывают тонкой пленкой окиси алюминия; эта пленка образует диэлектрик, обладающий высокой диэлектрической проницаемостью. Электродами конденсатора служат лента 3, покрытая окисной пленкой, и электролит; вторая лента 5 предназначена лишь для создания электрического контакта с электролитом. Конденсатор помещают в цилиндрический алюминиевый корпус.

При включении электролитического конденсатора в цепь постоянного тока необходимо строго соблюдать полярность его полюсов; электрод, покрытый окисной пленкой, должен быть соединен с положительным полюсом источника тока. При неправильном включении диэлектрик пробивается. По этой причине электролитические конденсаторы нельзя включать в цепи переменного тока. Их нельзя также использовать в устройствах, работающих при высоких напряжениях, так как окисная пленка имеет сравнительно небольшую электрическую прочность.

В радиотехнических устройствах применяют также конденсаторы переменной емкости (рис. 186). Такой конденсатор состоит из двух групп пластин: неподвижных 2 и подвижных 3, разделенных воздушными промежутками. Подвижные пластины могут перемещаться относительно неподвижных; при повороте оси 1 конденсатора изменяется площадь взаимного перекрытия пластин, а следовательно, и емкость конденсатора.

Способы соединения конденсаторов . Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном

соединении нескольких (например, трех), конденсаторов (рис. 187, а) эквивалентная емкость

1 /C эк = 1 /C 1 + 1 /C 2 + 1 /C 3

эквивалентное емкостное сопротивление

X C эк = X C 1 + X C 2 + X C 3

результирующее емкостное сопротивление

C эк = C 1 + C 2 + C 3

При параллельном соединении конденсаторов (рис. 187,б) их результирующая емкость

1 /X C эк = 1 /X C 1 + 1 /X C 2 + 1 /X C 3

Включение и отключение цепей постоянного тока с конденсатором. При подключении цепи R-C к источнику постоянного тока и при разряде конденсатора на резистор также возникает переходный процесс с апериодическим изменением тока i и напряжения u c При подключении к источнику постоянного тока цепи R-C выключателем В1 (рис. 188,а) происходит заряд конденсатора. В начальный момент зарядный ток I нач =U /R. Но по мере накопления зарядов на электродах конденсатора напряжение его и с будет возрастать, а ток уменьшаться (рис. 188,б). Если сопротивление R мало, то в начальный момент подключения конденсатора возникает большой екачок тока, значительно превышающий номинальный ток данной цепи. При разряде конденсатора на резистор R (размыкается выключатель В1 на рис. 189, а) напряжение на конденсаторе u с и ток i постепенно уменьшаются до нуля (рис. 189,б).

Скорость изменения тока i и напряжения ис при переходном процессе отделяется постоянной времени

Чем больше R и С, тем медленнее происходит заряд конденсатора.

Процессы заряда и разряда конденсатора широко используют в электронике и автоматике. С помощью их получают периодаческие несинусоидальные колебания, называемые релаксационными , и, в частности, пилообразное напряжение, необходимое для работы систем управления тиристорами, осциллографов и других устройств. Для получения пилообразного напряжения (рис. 190) периодически подключают конденсатор к источнику питания, а затем к разрядному резистору. Периоды Т 1 и T 2 , соответствующие заряду и разряду конденсатора, определяются постоянными времени цепей заряда Т 3 и разряда Т р, т. е. сопротивлениями резисторов, включенных в эти цепи.

Конденсатор – распространенное двухполюсное устройство, применяемое в различных электрических цепях. Он имеет постоянную или переменную ёмкость и отличается малой проводимостью, он способен накапливать в себе заряд электрического тока и передавать его другим элементам в электроцепи.
Простейшие примеры состоят из двух пластинчатых электродов, разделенных диэлектриком и накапливающих противоположные заряды. В практических условиях мы используем конденсаторы с большим числом разделенных диэлектриком пластин.

Заряд конденсатора начинается при подключении электронного прибора к сети. В момент подключения прибора на электродах конденсатора много свободного места, потому электрический ток , поступающий в цепь, имеет наибольшую величину. По мере заполнения, электроток будет уменьшаться и полностью пропадет, когда ёмкость устройства будет полностью наполнена.

В процессе получения заряда электрического тока, на одной пластине собираются электроны (частицы с отрицательным зарядом), а на другой – ионы (частицы с положительным зарядом). Разделителем между положительно и отрицательно заряженными частицами выступает диэлектрик, в качестве которого могут использоваться различные материалы.

В момент подключения электрического устройства к источнику питания, напряжение в электрической цепи имеет нулевое значение. По мере заполнения ёмкостей напряжение в цепи увеличивается и достигает величины, равной уровню на источнике тока.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам. Нагрузка образует цепь между его пластинами, потому в момент отключения питания положительно заряженные частицы начнут двигаться по направлению к ионам.

Начальный ток в цепи при подключении нагрузки будет равняться напряжению на отрицательно заряженных частицах, разделенному на величину сопротивления нагрузки. При отсутствии питания конденсатор начнет терять заряд и по мере убывания заряда в ёмкостях, в цепи будет снижаться уровень напряжения и величины тока. Этот процесс завершится только тогда, когда в устройстве не останется заряда.

На рисунке выше представлена конструкция бумажного конденсатора:
а) намотка секции;
б) само устройство.
На этой картинке:

1. Бумага;
2. Фольга;
3. Изолятор из стекла;
4. Крышка;
5. Корпус;
6. Прокладка из картона;
7. Оберточная бумага;
8. Секции.

Ёмкость конденсатора считается важнейшей его характеристикой, от него напрямую зависит время полной зарядки устройства при подключении прибора к источнику электрического тока. Время разрядки прибора также зависит от ёмкости, а также от величины нагрузки. Чем выше будет сопротивление R, тем быстрее будет опустошаться ёмкость конденсатора.

В качестве примера работы конденсатора можно рассмотреть функционирование аналогового передатчика или радиоприемника. При подключении прибора к сети, конденсаторы, подключенные к катушке индуктивности, начнут накапливать заряд, на одних пластинах будут собираться электроды, а на других – ионы. После полной зарядки ёмкости устройство начнет разряжаться. Полная потеря заряда приведет к началу зарядки, но уже в обратном направлении, то есть, пластины имевшие положительный заряд в этот раз будут получать отрицательный заряд и наоборот.

Назначение и использование конденсаторов

В настоящее время их используют практически во всех радиотехнических и различных электронных схемах.
В электроцепи переменного тока они могут выступать в качестве ёмкостного сопротивления. К примеру, при подключении конденсатора и лампочки к батарейке (постоянный ток), лампочка светиться не будет. Если же подключить такую цепь к источнику переменного тока, лампочка будет светиться, причем интенсивность света будет напрямую зависеть от величины ёмкости используемого конденсатора. Благодаря этим особенностям, они сегодня повсеместно применяются в цепях в качестве фильтров, подавляющих высокочастотные и низкочастотные помехи.

Конденсаторы также используются в различных электромагнитных ускорителях, фотовспышках и лазерах, благодаря способности накапливать большой электрический заряд и быстро передавать его другим элементам сети с низким сопротивлением, за счет чего создается мощный импульс.

Во вторичных источниках электрического питания их применяют для сглаживания пульсаций при выпрямлении напряжения.

Способность сохранять заряд длительное время дает возможность использовать их для хранения информации.

Использование резистора или генератора тока в цепи с конденсатором позволяет увеличить время заряда и разряда ёмкости устройства, благодаря чему эти схемы можно использовать для создания времязадающих цепей, не предъявляющих высоких требований к временной стабильности.

В различной электрической технике и в фильтрах высших гармоник данный элемент применяется для компенсации реактивной мощности.

Являются второй, по распространенности и степени использования, после резисторов, деталью в электронных схемах. Действительно, в любом электронном устройстве, будь то мультивибратор на 2 транзисторах или материнская плата компьютера, во всех них находят применение эти радиоэлементы.

Конденсатор обладает свойством накапливать заряд и впоследствии отдавать его. Простейший конденсатор представляет собой 2 пластины, разделенные тонким слоем диэлектрика. Емкостное сопротивление конденсатора зависит от его емкости и частоты тока. Конденсатор проводит переменный ток и не пропускает постоянный. Емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин (обкладок) конденсатора, и тем больше, чем тоньше слой диэлектрика между ними.

Емкости параллельно соединенных конденсаторов складываются. Емкости последовательно соединенных конденсаторов считаются по формуле, приведенной на рисунке ниже:

Конденсаторы бывают как постоянной, так и переменной емкости. Последние так и называются и сокращенно пишутся КПЕ (конденсатор переменной емкости). Конденсаторы постоянной емкости бывают как полярные, так и неполярные. На рисунке ниже изображено схематическое изображение полярного конденсатора:

К полярным относятся электролитические конденсаторы. Выпускаются также танталовые конденсаторы, которые отличаются от алюминиевых электролитических, более высокой стабильностью, но и стоят дороже. Электролитические конденсаторы подвержены, по сравнению с неполярными более быстрому старению. Полярные конденсаторы имеют положительный и отрицательный электроды, плюс и минус. На фото далее изображен электролитический конденсатор:

У советских электролитических конденсаторов полярность обозначалась на корпусе знаком плюс у положительного электрода. У импортных конденсаторов обозначается отрицательный электрод знаком минус. При нарушении режимов работы электролитических конденсаторов они могут вздуться и даже взорваться. У электролитических конденсаторов во избежания взрыва, делают при их изготовлении специальные насечки на крышке корпуса:

Также электролитические конденсаторы могут взорваться, если на них по ошибке подать напряжение выше того, на которое они были рассчитаны. На фото электролитического конденсатора приведенного выше, видно надпись 33 мкФ х 100 В., это означает его емкость, равную 33 микрофарад и допустимое напряжение до 100 вольт. Неполярный конденсатор на схемах обозначается следующим образом:

Неполярный конденсатор изображение на схеме

На фото ниже изображены пленочный и керамический конденсаторы:

Пленочный

Керамический

Конденсаторы различают по виду диэлектрика. Существуют конденсаторы с твердым, жидким и газообразным диэлектриком. С твердым диэлектриком это: бумажные, пленочные, керамические, слюдяные. Также существуют электролитические, о которых уже было рассказано выше и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Эти конденсаторы отличаются от всех остальных большой удельной емкостью. Многие, думаю, встречали на импортных конденсаторах такое цифровое обозначение:

На рисунке выше видно, как можно посчитать номинал такого конденсатора. Например, если на конденсаторе нанесена маркировка 332, то это означает, что он имеет емкость 3300 пикофарад или 3.3 нанофарад. Ниже приведена таблица, сверяясь с которой можно легко посчитать номинал любого конденсатора с такой маркировкой:

Существуют конденсаторы и в SMD исполнении, наиболее распространены в радиолюбительских конструкциях я думаю типы 0805 и 1206. Изображение неполярного SMD конденсатора можно видеть на рисунках ниже:

Промышленностью выпускаются и так называемые твердотельные конденсаторы. Внутри у них вместо электролита находится органический полимер.

Переменные конденсаторы

Регулируется емкость в переменных конденсаторах изменением площади параллельно расположенных пластин конденсатора. Делятся конденсаторы на переменные, которые имеют ручку для вращения вала, и подстроечные, которые имеют шлиц под отвертку, и также состоят из подвижной и не подвижной частей.

На рисунке они обозначены как ротор и статор. Такие конденсаторы используются в радиоприемниках для настройки на нужную частоту радиовещания. Емкость таких конденсаторов обычно бывает небольшой и равняется единицам – максимум сотням пикофарад. Так обозначается на схемах конденсатор переменной емкости:

На следующем рисунке показан подстроечный конденсатор. Подстроечный конденсатор обозначается на схемах следующим образом:

Такие конденсаторы обычно регулируются только один раз при сборке и настройке радиоэлектронной аппаратуры.

На следующем рисунке изображено строение подстроечного конденсатора:

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Но даже 1 Фарад, это очень большая емкость, поэтому для обозначения обычно используют миллионные доли Фарад, микрофарады, а также еще более мелкие, нанофарады и пикофарады. Перевести из микрофарад в пикофарады и обратно очень легко. 1 микрофарад равен 1000 нанофарад или 1000000 пикофарад. Конденсаторы, помимо прочего, применяются в колебательных контурах радиоприемников, в блоках питания для сглаживания пульсаций, а также в качестве разделительных в усилителях. Обзор подготовил AKV .

Обсудить статью КОНДЕНСАТОР

Конденсатор перед номиналом стоит f25 что обозначает. Маркировка конденсаторов SMD

Наряду с резисторами конденсаторы являются наиболее широко используемыми компонентами электрических цепей. Основные характеристики конденсатора — номинальная ёмкость и номинальное напряжение. Чаще всего в схемах используются постоянные конденсаторы, и гораздо реже — переменные и подстроенные. Отдельной группой стоят конденсаторы, изменяющие свою ёмкость под воздействием внешних факторов.

Общие условные графические обозначения конденсаторов постоянной ёмкости приведены на рис. 3.1 и их определяет соответствующий ГОСТ .
Номинальное напряжение конденсаторов (кроме так называемых оксидных) на схемах, как правило, не указывают. Только в некоторых случаях, например, в схемах цепей высокого напряжения рядом с обозначением номинальной ёмкости можно указывать и номинальное напряжение (см. рис. 3.1, С4 ). Для оксидных же конденсаторов (старое название электролитические) и особенно на принципиальных схемах бытовых электронных устройств это давно стало практически обязательным (рис. 3.2 ).

Подавляющее большинство оксидных конденсаторов — полярные, поэтому включать их в электрическую цепь можно только с соблюдением полярности. Чтобы показать это на схеме, у символа положительной обкладки такого конденсатора ставят знак «+», Обозначение С1 на рис. 3.2 — общее обозначение поляризованного конденсатора. Иногда используется.другое изображение обкладок конденсатора (см. рис.3.2 , С2 и СЗ).

С технологическими целями или при необходимости уменьшения габаритов в некоторых случаях в один корпус помещают два конденсатора, но выводов делают только три (один из них общий). Условное графическое обозначение

Для развязки цепей питания высокочастотных устройств по переменному току применяют так называемые проходные конденсаторы . У них тоже три вывода: два — от одной обкладки («вход» и «выход»), а третий (чаще в виде винта) — от другой, наружной, которую соединяют с экраном или завёртывают в шасси. Эту особенность конструкции отражает условное графическое обозначение такого конденсатора (рис. 3.3 , С1). Наружную обкладку обозначают короткой дугой, а также одним (С2) или двумя (СЗ) отрезками прямых линий с выводами от середины. Условное графическое обозначение с позиционным обозначением СЗ используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана. С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы. Обкладку, соединяемую с корпусом (шасси), выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (см. рис. 3.3 , С4).

Конденсаторы переменной ёмкости (КПЕ) предназначены для оперативной регулировки и состоят обычно из статора и ротора. Такие конденсаторы широко использовались, например, для изменения частоты настройки радиовещательных приёмников. Как говорит само название, они допускают многократную регулировку ёмкости в определенных пределах. Это их свойство показывают на схемах знаком регулирования — наклонной стрелкой, пересекающей базовый символ под углом 45°, а возле него часто указывают минимальную и максимальную ёмкость конденсатора (рис. 3.4). Если необходимо обозначить ротор КПЕ, поступают так же, как и в случае проходного конденсатора (см. рис. 3.4, С2).
Для одновременного изменения ёмкости в нескольких цепях (например, в колебательных контурах) используют блоки, состоящие из двух, трех и большего числе КПЕ. Принадлежность КПЕ к одному блоку показывают на схемах штриховой линией механической связи, соединяющей знаки регулирования, и нумерацией секций (через точку в позиционном обозначении, рис. 3.5 ). При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую связь не показывают, ограничиваясь только соответствующей нумерацией секций (см. рис. 3.5 , С2.1, С2.2, С2.3).

Разновидность КПЕ — подстроенные конденсаторы . Конструктивно они выполнены так, что их ёмкость можно изменять только с помощью инструмента (чаще всего отвертки). В условном графическом обозначении это показывают знаком подстроечного регулирования — наклонной линией со штрихом на конце (рис. 3.6 ). Ротор подстроечного конденсатора обозначают, если необходимо, дугой (см. рис. 3.6 , СЗ, С4).

Саморегулирумые конденсаторы (или нелинейные) обладают способностью изменять ёмкость под действием внешних факторов. В радиоэлектронных устройствах часто применяют вариконды (от английских слов vari(able) — переменный и cond(enser) — еще одно название конденсатора). Их ёмкость зависит от приложенного к обкладкам напряжения. Буквенный код варикондов — CU (U— общепринятый символ напряжения, см. табл. 1.1), УГО в этом случае — базовый символ конденсатора, перечеркнутый знаком нелинейного саморегулирования с латинской буквой U (рис. 3.7, конденсатор CU1).
Аналогично построено УГО термоконденсаторов.2 PF) конденсатор от фирмы Kemet.

Конденсаторы изготавливаются с различными типами диэлектриков: NP0, X7R, Z5U и Y5V …. Диэлектрик NP0(COG) обладает низкой диэлектрической проницаемостью, но хорошей температурной стабильностью (ТКЕ близок к нулю). SMD конденсаторы больших номиналов, изготовленные с применением этого диэлектрика наиболее дорогостоящие. Диэлектрик X7R имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, но меньшую температурную стабильность. Диэлектрики Z5U и Y5V имеют очень высокую диэлектрическую проницаемость, что позволяет изготовить конденсаторы с большим значением емкости, но имеющих значительный разброс параметров. SMD конденсаторы с диэлектриками X7R и Z5U используются в цепях общего назначения.

В общем случае керамические конденсаторы на

основе диэлектрика с высокой проницаемостью обозначаются

согласно EIA тремя символами, первые два из которых указывают

на нижнюю и верхнюю границы рабочего диапазона температур, а

третий – допустимое изменение емкости в этом диапазоне.6pF = 4. 7mF

Приведенные ниже принципы кодовой маркировки применяются такими известными фирмами как PANASONIC, HITACHI и др. Различают три основных способа кодирования.

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

Наряду с самыми распространенными радиокомпонентами резисторами, конденсаторы по праву занимают второе место по использованию в электрических цепях и схемах. Основные характеристиками конденсатора являются номинальная ёмкость и номинальное напряжение. Чаще всего в схемах радиоэлектроники применяются постоянные конденсаторы, и значительно реже — переменные и подстроенные.

Номинальное напряжение конденсаторов обычно на схемах не указывают, хотя иногда и встречается в некоторых случаях, например, в высоковольтных схемах питающего рентгеновского устройства с обозначением номинальной емкости часто пишут и номинальное напряжение. Для оксидных, их еще называют электролитических конденсаторов номинал напряжения, также очень часто указывают.

Большинство оксидных конденсаторов полярные, поэтому включать их в электрическую схемуь можно только с соблюдением полярности. Чтобы отобразить это на схеме, у символа положительной обкладки имеется знак «+» .

Для развязки цепей питания в высокочастотных схемах по переменному току применяют проходные конденсаторы . Они имеют три вывода: два — от одной обкладки («вход» и «выход»), а третий от другой, наружной, которую соединяют с экраном. Эту особенность конструкции отражает условное графическое обозначение такого конденсатора. Наружную обкладку рисуют короткой дугой, а также одним или двумя отрезками прямых линий с выводами от середины. С той же задачей, что и проходные, используют опорные конденсаторы. Обкладку, соединяемую с корпусом, выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, говорящим о « ».

КПЕ используются для оперативной регулировки и состоят из статора и ротора. Такие конденсаторы широко применяются, например, для регулировки частоты радиовещательных и телевизионных приёмников. КПЕ допускают многократную регулировку ёмкости в заданных пределах. Это их свойство отображается на схемах знаком регулировки — наклонной стрелкой, пересекающей базовый символ под углом 45° , а возле него обычно пишут минимальную и максимальную емкость). Если требуется обозначить ротор КПЕ, поступают так же, как и в случае проходного конденсатора

Для одновременного изменения емкости в нескольких цепях применяются блоки, из двух, грех и большего количества КПЕ. Принадлежность КПЕ к блоку указывают на схемах штриховой линией механической связи. При отображении КПЕ блока в разных частях схемы, механическую связь не показывают, ограничиваясь только соответствующей нумерацией секции.

Саморегулирумые конденсаторы (другое название нелинейные) обладают свойством изменять номинал емкость под действием внешних условий. В радиоэлектронных самоделках и конструкциях часто используют вариконды . Их уровень емкости меняется в зависимости от приложенного к обкладкам напряжения. Буквенный код варикондов — CU , обозначаются на схемах с латинской буквой U

Аналогичным образом обозначают термоконденсаторы . Буквенный код этой разновидности конденсаторов — СK а на схемах указывается символом t°

Разряд конденсатора — обзор

2.2.6.1 Электрические искры между двумя проводящими электродами

Электрические искры образуются, когда напряженность электрического поля в зазоре между двумя проводящими электродами превышает допустимую диэлектрическую среду в зазоре. Для данной диэлектрической среды, например воздух в атмосферных условиях, соотношение между расстоянием зазора и критическим напряжением зазора для пробоя зазора зависит от формы электрода и материала электрода.

На рис. 2-23 показаны некоторые результаты, полученные в двух разных лабораториях при измерении пробивного электрического напряжения в воздухе при атмосферных условиях с использованием электродов различной конфигурации. Все данные подтверждают, что для одной конкретной электродной системы напряжение электрического пробоя систематически увеличивается с увеличением длины зазора между электродами. Кроме того, данные подтверждают, что для данной длины зазора электрическое напряжение пробоя значительно ниже для игольчатых электродов, чем для закругленных электродов с радиусом кривизны не менее нескольких мм.Расхождения между абсолютными напряжениями пробоя, полученными в двух лабораториях для явно схожих условий, показывают, что фактическое напряжение пробоя также зависит от других экспериментальных условий, а не только от общей формы электрода и зазора.

Рисунок 2-23. Напряжение пробоя искрового промежутка в воздухе при нормальных атмосферных условиях в зависимости от длины искрового промежутка и формы электрода.

Экстраполяция различных кривых на рис. 2-23 в область напряжений порядка 100 В и менее показывает, что в этом случае искровой разряд будет возможен только при очень маленькие зазоры << 1 мм. Это, в свою очередь, означает, что любое воспламенение взрывоопасной газовой смеси в таких условиях происходит в условиях частичного гашения (см. Рисунок 2-26). Это означает, что требуемая энергия искры для зажигания может быть значительно выше, чем минимальная энергия зажигания, полученная в непогашенных условиях.

Рисунок 2-26. Минимальная энергия емкостной электрической искры для воспламенения стехиометрической смеси природного газа и воздуха в зависимости от длины зазора между электродами, со стеклянными фланцами на концах электродов и без них.

Электрические искры могут быть емкостными, индуктивными или резистивными. Емкостные искры, связанные с разрядом конденсатора на данном искровом промежутке, могут возникать в электрических цепях или могут быть вызваны трибоэлектрическими электростатическими зарядами.Теоретическая энергия искры без учета потерь составляет ½ CV ² , где C — емкость, а V — напряжение на искровом промежутке непосредственно перед пробоем промежутка. Индуктивные искры связаны с разрядом индуктивной энергии через зазоры, которые образуются при разрыве цепей под напряжением. В этом случае теоретическая энергия искры составляет ½ Li ² , где L — индуктивность, а i — ток непосредственно перед образованием разрыва. Любая данная взрывоопасная смесь горючего газа и воздуха связана с заданным минимальным значением энергии электрической искры E _мин , которая может воспламенить смесь.Рисунок 2-24 иллюстрирует это для алканов, например которые составляют основные компоненты природного газа Северного моря. Видно, что значения отношения эквивалентности Φ, при котором возникает минимальная энергия воспламенения для каждого газа, систематически увеличиваются с увеличением молекулярной массы топливного газа с 0,85 для метана (Mw = 16) до 1,80 для гептана (Mw = 100). . Также видно, что стандартное значение метана E _min (0,28 мДж) немного выше, чем у высших алканов (0.23–0,25 мДж).

Рисунок 2-24. Минимальная энергия емкостного электрического искрового зажигания смесей различных газообразных алканов и воздуха в зависимости от объемного соотношения топлива и воздуха. При Φ = 1 отношение топлива к кислороду стехиометрическое. Для Ф & lt; 1 смесь бедная, а для Ф & gt; 1 — богатая.

На рисунке 2-25 показаны кривые, соответствующие кривым на рисунке 2-24, для ряда различных взрывоопасных смесей газа и воздуха. Как можно видеть, E _мин для наиболее чувствительных к воспламенению газов водорода, ацетилена и сероуглерода примерно на два порядка величины ниже, чем значения для алканов на рис. 2-24.

Рисунок 2-25. Минимальная энергия емкостного электрического искрового зажигания смесей различных газообразных топлив и воздуха в зависимости от объемного соотношения топлива и воздуха. При Φ = 1 отношение топлива к кислороду стехиометрическое. Для Ф & lt; 1 смесь бедная, а для Ф & gt; 1 — богатая.

Все значения E _min на рисунках 2-24 и 2-25 были определены по емкостным искрам в непогашенных условиях, что означает, что фиксированные искровые промежутки, использованные в испытании, были немного больше, чем расстояния гашения QD для газа. смеси испытаны.Эта концепция расстояния гашения проиллюстрирована на Рисунке 2-26. Истинные значения E _min получаются только в том случае, если длина межэлектродного зазора превышает QD. Как только длина зазора становится

Рисунок 2-27 иллюстрирует тесную корреляцию между E _min и QD.

Рисунок 2-27.Корреляция минимальных энергий зажигания электрической искры для непогашенных воспламенений и соответствующих расстояний гашения.

Обычно предполагается, что минимальные энергии воспламенения, полученные для емкостных искр за счет оптимизации длины искрового промежутка и соотношения топливо / воздух, являются истинными минимумами. Однако это может быть не совсем так. На рис. 2-28 приведены некоторые результаты исследования Паркера (1985), показывающие, что минимальная энергия воспламенения может также зависеть от основных характеристик искрового разряда.Используя искры постоянной мощности с взаимно независимой энергией и продолжительностью, Паркер обнаружил, что минимальная энергия воспламенения обедненной смеси пропан / воздух увеличилась с примерно 0,2 мДж при продолжительности разряда 0,1 мкс до примерно 2 мДж при продолжительности разряда 100 мкс. Причина этого достаточно выраженного эффекта может быть найдена в основном процессе зажигания, где образование химически активных радикалов в искре, которое усиливается за счет высоких температур искры, возникающих при коротком времени разряда, играет центральную роль.

Рисунок 2-28. Влияние длительности искрового разряда на минимальную энергию воспламенения обедненной (2,7 об.%) Смеси пропан / воздух при нормальной температуре и давлении.

Различные электрические устройства могут вызвать электрические искры и дуги, которые могут вызвать воспламенение взрывоопасных газовых смесей. Электрические искры могут возникать при размыкании и замыкании электрических цепей или из-за блуждающих токов. Использование низковольтного оборудования (максимум = 50 В) для защиты персонала от поражения электрическим током не исключает опасности взрыва.Даже более низкие напряжения, чем это, могут производить энергию, которая может воспламенить взрывоопасные газы. Поэтому было сочтено полезным ввести международный стандартный метод для экспериментального определения комбинаций параметров электрических цепей, которые имеют решающее значение для образования зажигательных искр / дуг в электрических цепях. Стандартное устройство IEC показано на Рисунке 2-29.

Рисунок 2-29. Стандартизированная аппаратура IEC для экспериментального определения кривых воспламенения и для проверки способности электрических цепей создавать искры, которые могут воспламенить газовые смеси.

На рисунке 2-30 показаны экспериментальные кривые воспламенения (сплошные линии) для пропана / воздуха (IIA), этилена / воздуха (IIB) и водорода / воздуха (IIC), определенные в аппарате. показано на Рисунке 2-29. Возгорание происходило при напряжении конденсатора даже ниже 10 В, что возможно только при минимальной длине искрового промежутка << 1 мм. Это, в свою очередь, означает, что искры попали во взрывоопасную смесь в условиях гашения (см. Рисунок 2-26). Поэтому неудивительно, что пунктирные линии, представляющие минимальную ½CU ² для зажигания трех различных газовых смесей с искровыми промежутками> расстояния гашения, находятся значительно ниже экспериментальных сплошных линий.

Рисунок 2-30. Экспериментальные стандартные кривые воспламенения для пропана / воздуха (IIA), этилена / воздуха (IIB) и водорода / воздуха (IIC) для емкостных искровых разрядов, определенные стандартным импульсным аппаратом IEC, показанным на рисунке 2-29. Пунктирные прямые линии представляют все комбинации напряжения и емкости, которые дают значения ½CU ² , равные экспериментальным минимальным энергиям воспламенения для трех соответствующих газовых смесей.

Как показано на Рисунке 2-31, соответствующий эффект обнаружен для индуктивных цепей, где линии для ½ Li ² = E _min также значительно ниже соответствующих кривых минимального разрыва импульсного зажигания (минимальный ток зажигания как функция индуктивности цепи).

Рисунок 2-31. Экспериментальные стандартные кривые воспламенения для пропана / воздуха (IIA), этилена / воздуха (IIB) и водорода / воздуха (IIC) для индукционных искровых разрядов, определенные стандартным разрывным импульсным устройством IEC, показанным на рисунке 2-29.Пунктирные прямые линии представляют все комбинации тока и индуктивности, которые дают значения ½Li ² , равные экспериментальным минимальным энергиям воспламенения для трех соответствующих газовых смесей.

Помимо искр от электрических устройств, искровые разряды между двумя проводящими электродами могут также возникать в результате трибоэлектрического заряда незаземленных электропроводящих предметов. В таблице 2-11 указаны уровни емкости C и напряжения V, которые могут быть связаны с электростатическим зарядом незаземленных электрических компонентов в промышленности.Результирующая сохраненная энергия ½CV ² представляет максимальную энергию искры, которая может быть образована при разряде различных емкостных компонентов на землю.

Таблица 2-11. Примеры сочетаний емкостей и напряжений и возникающих в результате энергии искр в промышленной практике 1 5 0.01 Фланец, номинальная ширина = 100 мм 10 10 0,5 Лопата 20 15 2 Маленькая емкость (∼10 литров) 8 2 Воронка 50 15 6 Персонал 300 10 15 Бочка (200101 40 Автоцистерна 1000 15 100

Данные взяты из Luttgens and Glor (1989)

Таблица 2-11 также включает заряд человека.Например, зарядка может происходить всякий раз, когда человек в электроизоляционной обуви идет по полу. Передача заряда происходит каждый раз, когда обувь поднимается или отделяется от пола. На рис. 2-32 показан разряд электростатически заряженного человека на землю. С электрической точки зрения человеческое тело можно рассматривать как конденсатор порядка 100–300 пФ с заданным внутренним омическим сопротивлением. Обычно предполагается, что во время разряда примерно половина энергии ½ CV ² , хранящейся в конденсаторе, рассеивается в искре, а другая половина — во внутреннем сопротивлении тела.Как показано в Таблице 2-11, энергия искры, значительно превышающая E _мин для большинства газов и паров, может образовываться при разряде заряженного человека на землю. Поэтому во многих технологических процессах необходимо принимать активные меры для предотвращения электростатического заряда людей или для обеспечения надежной разрядки любого заряженного человека перед входом в зону, где может возникнуть взрывоопасная газовая среда.

Рисунок 2-32. Разряд электростатически заряженного человека на землю.Примерная эквивалентная электрическая схема человека с последовательным внутренним сопротивлением и емкостью.

Наиболее важной мерой по предотвращению электростатических искровых разрядов является заземление всех проводящих частей, которые могут стать опасно заряженными (см. Таблицу 2-11). Однако эта защитная мера недостаточна, если присутствуют непроводящие материалы, которые становятся электростатически заряженными до опасного уровня. В этом случае могут возникнуть электростатические одноэлектродные разряды, которые также могут воспламенить взрывоопасные смеси газа и воздуха.Тогда следует избегать использования непроводящих материалов. Это может означать, что только заземленные металлы и заземленные антистатические неметаллы допустимы, например, в оборудование для процесса.

Цепи постоянного тока, содержащие резисторы и конденсаторы — College Physics

Цели обучения

• Объясните важность постоянной времени τ и вычислите постоянную времени для данного сопротивления и емкости.
• Объясните, почему батарейки в фонарике постепенно разряжаются, а свет со временем тускнеет.
• Опишите, что происходит с графиком зависимости напряжения на конденсаторе от времени при его зарядке.
• Объясните, как работает схема синхронизации, и перечислите некоторые приложения.
• Рассчитайте необходимую скорость стробоскопической вспышки, необходимую для «остановки» движения объекта на определенной длине.

При использовании камеры со вспышкой зарядка конденсатора, питающего вспышку, занимает несколько секунд. Световая вспышка разряжает конденсатор за крошечные доли секунды.Почему зарядка занимает больше времени, чем разрядка? Этот вопрос и ряд других явлений, связанных с зарядкой и разрядкой конденсаторов, обсуждаются в этом модуле.

Цепь — это цепь, содержащая резистор и конденсатор. Конденсатор — это электрический компонент, в котором хранится электрический заряд.

(рисунок) показывает простую схему, в которой используется источник постоянного напряжения (постоянного тока). Конденсатор изначально не заряжен. Как только переключатель замыкается, ток течет к первоначально незаряженному конденсатору и от него.По мере увеличения заряда на пластинах конденсатора сопротивление потоку заряда усиливается за счет отталкивания одинаковых зарядов на каждой пластине.

Что касается напряжения, это связано с тем, что напряжение на конденсаторе определяется выражением, где — количество заряда, накопленного на каждой пластине, а — емкость. Это напряжение противодействует батарее, возрастая от нуля до максимальной ЭДС при полной зарядке. Таким образом, ток уменьшается от своего начального значения до нуля, когда напряжение на конденсаторе достигает того же значения, что и ЭДС.Когда нет тока, нет и падения, и поэтому напряжение на конденсаторе должно тогда равняться ЭДС источника напряжения. Это также можно объяснить вторым правилом Кирхгофа (правилом цикла), обсуждаемым в Правилах Кирхгофа, согласно которому алгебраическая сумма изменений потенциала вокруг любого замкнутого контура должна быть равна нулю.

Начальный ток равен, потому что все падение происходит в сопротивлении. Следовательно, чем меньше сопротивление, тем быстрее будет заряжаться данный конденсатор. Обратите внимание, что в него включено внутреннее сопротивление источника напряжения, а также сопротивление конденсатора и соединительных проводов.В приведенном выше сценарии камеры со вспышкой, когда батареи, питающие камеру, начинают изнашиваться, их внутреннее сопротивление возрастает, уменьшая ток и увеличивая время, необходимое для подготовки к следующей вспышке.

Напряжение на конденсаторе изначально равно нулю и сначала быстро нарастает, так как начальный ток максимален. (Рисунок) (b) показывает график зависимости напряжения конденсатора от времени (), начиная с момента включения переключателя. Напряжение асимптотически приближается к ЭДС, поскольку чем ближе оно к ЭДС, тем меньше протекает ток.Уравнение для зависимости напряжения от времени при зарядке конденсатора через резистор, полученное с помощью расчетов, равно

где — напряжение на конденсаторе, ЭДС равна ЭДС источника постоянного напряжения, а экспонента e = 2,718… является основанием натурального логарифма. Обратите внимание, что единицы измерения — секунды. Определяем

, где (греческая буква тау) называется постоянной времени цепи. Как отмечалось ранее, небольшое сопротивление позволяет конденсатору заряжаться быстрее.Это разумно, поскольку больший ток проходит через меньшее сопротивление. Также разумно, что чем меньше конденсатор, тем меньше времени требуется для его зарядки. Оба фактора содержатся в.

Если говорить более количественно, рассмотрим, что и когда происходит. Тогда напряжение на конденсаторе

Это означает, что со временем напряжение повышается до 0,632 от своего конечного значения. Напряжение вырастет на 0,632 от остатка в следующий раз. Характерной чертой экспоненциальной функции является то, что конечное значение никогда не достигается, кроме 0.632 остатка от этого значения достигается каждый раз,. Таким образом, всего за несколько значений постоянной времени, конечное значение почти достигнуто, как показано на графике на (Рисунок) (b).

Разряд конденсатора

Разряд конденсатора через резистор происходит аналогичным образом, как показано на рисунке. Первоначально ток управляется начальным напряжением на конденсаторе. По мере уменьшения напряжения ток и, следовательно, скорость разряда уменьшается, что подразумевает другую экспоненциальную формулу для.С помощью расчетов напряжение на конденсаторе, разряжающемся через резистор, оказалось равным

График на (Рисунок) (b) является примером этого экспоненциального затухания. Опять же, постоянная времени равна. Небольшое сопротивление позволяет конденсатору разряжаться за малое время, так как ток больше. Точно так же небольшая емкость требует меньше времени для разряда, поскольку сохраняется меньше заряда. В первом временном интервале после замыкания переключателя напряжение падает до 0,368 от исходного значения, т.к.

В течение каждого последующего времени напряжение падает до 0,368 от предыдущего значения. Через несколько раз напряжение становится очень близким к нулю, как показано на графике (Рисунок) (b).

Теперь мы можем объяснить, почему вспышка камеры в нашем сценарии заряжается намного дольше, чем разряжается; сопротивление при зарядке значительно больше, чем при разрядке. Внутреннее сопротивление батареи составляет большую часть сопротивления во время зарядки. По мере старения аккумулятора возрастающее внутреннее сопротивление делает процесс зарядки еще медленнее.(Вы могли это заметить.)

Импульсный разряд происходит через ионизованный газ с низким сопротивлением в импульсной трубке и происходит очень быстро. Фотографии со вспышкой, такие как на (Рисунок), могут запечатлеть краткий момент быстрого движения, потому что длительность вспышки может быть меньше микросекунды. Такие вспышки могут быть очень интенсивными.

Во время Второй мировой войны снимки ночной разведки производились с воздуха, при этом одна вспышка освещала территорию противника более чем на квадратный километр.Краткость вспышки устраняет размытость изображения из-за движения самолета наблюдения. Сегодня очень важно использовать мощные импульсные лампы для накачки энергии в лазер. Короткая интенсивная вспышка может быстро возбудить лазер и позволить ему переизлучить энергию в другой форме.

Эта покадровая фотография рыжего колибри ( Selasphorus rufus ), питающегося цветком, была получена с помощью чрезвычайно короткой и интенсивной вспышки света, вызванной разрядом конденсатора через газ.(Источник: Дин Э. Биггинс, Служба рыболовства и дикой природы США)

Комплексная проблема концепции: расчет размера конденсатора — стробоскопы

Фотографию со скоростной вспышкой впервые применил Док Эдгертон в 1930-х годах, когда он был профессором электротехники в Массачусетском технологическом институте. Вы, возможно, видели примеры его работ в удивительных кадрах движущихся колибри, брызг молока на стол или пули, пробившей яблоко (см. (Рисунок)). Как упоминалось ранее в этом модуле, чтобы остановить движение и запечатлеть эти изображения, нужна очень короткая импульсная вспышка высокой интенсивности.

Предположим, кто-то хочет сделать снимок пули (движущейся), проходящей через яблоко. Продолжительность вспышки зависит от постоянной времени. Конденсатор какого размера может понадобиться в схеме, чтобы добиться успеха, если сопротивление импульсной лампы было? Предположим, что яблоко — это сфера диаметром

Стратегия

Начнем с определения задействованных физических принципов. В этом примере рассматривается стробоскоп, о котором говорилось выше. (Рисунок) показывает схему для этого зонда.Характерное время строба обозначено как.

Решение

Мы хотим найти, но не знаем. Мы хотим, чтобы вспышка была включена только тогда, когда пуля пересекает яблоко. Поэтому нам нужно использовать кинематические уравнения, которые описывают взаимосвязь между расстоянием, скоростью и временем:

Скорость пули задается как, а расстояние равно. Таким образом, время перемещения равно

Мы устанавливаем это значение для времени пересечения равным. Следовательно,

(Примечание: емкость обычно измеряется в фарадах, определяемых как кулоны на вольт.Из уравнения видно, что это также может быть выражено в секундах на Ом.)

Обсуждение

Интервал вспышки (время полета пули) сегодня относительно легко получить. Стробоскопические огни открыли новые миры от науки до развлечений. Информация с изображения яблока и пули была использована в отчете комиссии Уоррена об убийстве президента Джона Ф. Кеннеди в 1963 году, чтобы подтвердить, что была выпущена только одна пуля.

обычно используются для синхронизации.Банальный пример этого можно найти в повсеместных прерывистых системах стеклоочистителей современных автомобилей. Время между протиранием можно варьировать, регулируя сопротивление в цепи. Другой пример схемы можно найти в новых украшениях, костюмах на Хэллоуин и различных игрушках, которые имеют мигающие огни с батарейным питанием. (Схема синхронизации см. На (Рисунок).)

Более важное применение схем для хронометража — это искусственный кардиостимулятор, используемый для контроля частоты сердечных сокращений. Частота сердечных сокращений обычно контролируется электрическими сигналами, генерируемыми сино-предсердным (SA) узлом, который находится на стенке камеры правого предсердия.Это заставляет мышцы сокращаться и перекачивать кровь. Иногда сердечный ритм ненормальный, а сердцебиение слишком высокое или слишком низкое.

Искусственный кардиостимулятор устанавливается рядом с сердцем, чтобы при необходимости передавать в сердце электрические сигналы с соответствующей постоянной времени. У кардиостимуляторов есть датчики, которые обнаруживают движение тела и дыхание, чтобы увеличить частоту сердечных сокращений во время упражнений, чтобы удовлетворить повышенные потребности организма в крови и кислороде.

Время расчета: RC Цепь в дефибрилляторе сердца

Дефибриллятор сердца используется для реанимации жертвы аварии путем разряда конденсатора через туловище ее тела.Упрощенный вариант схемы показан на (Рисунок). а) Какова постоянная времени, если используется конденсатор и сопротивление пути через его тело равно? (б) Если начальное напряжение составляет 10,0 кВ, сколько времени нужно, чтобы снизиться до?

Стратегия

Так как сопротивление и емкость даны, их просто умножить, чтобы получить постоянную времени, запрашиваемую в части (а). Чтобы найти время, за которое напряжение снизится до, мы многократно умножаем начальное напряжение на 0.368, пока не будет получено напряжение, меньшее или равное. Каждое умножение соответствует времени в секундах.

Решение для (а)

Постоянная времени определяется уравнением. Ввод заданных значений сопротивления и емкости (и помня, что единицы фарада могут быть выражены как) дает

Решение для (b)

В первые 8,00 мс напряжение (10,0 кВ) снижается до 0,368 от своего начального значения. То есть:

(Обратите внимание, что мы переносим дополнительную цифру для каждого промежуточного вычисления.) Еще через 8,00 мс снова умножаем на 0,368, и напряжение равно

Аналогично, еще через 8,00 мс напряжение

Обсуждение

Таким образом, всего через 24,0 мс напряжение упало до 498 В, или 4,98% от исходного значения. ^{Такие короткие промежутки времени полезны при дефибрилляции сердца, потому что кратковременный, но интенсивный ток вызывает кратковременное, но эффективное сокращение сердца. Фактическая схема в дефибрилляторе сердца немного сложнее, чем на рисунке (Рисунок), чтобы компенсировать магнитные эффекты и эффекты переменного тока, которые будут рассмотрены в разделе «Магнетизм».}

Проверьте свое понимание

Когда разность потенциалов на конденсаторе равна ЭДС?

Только когда ток, потребляемый или вводимый в конденсатор, равен нулю. Конденсаторы, как и батареи, имеют внутреннее сопротивление, поэтому их выходное напряжение не является ЭДС, если ток не равен нулю. На практике это сложно измерить, поэтому мы ссылаемся на напряжение конденсатора, а не на его ЭДС. Но источник разности потенциалов в конденсаторе является фундаментальным, и это ЭДС.

Исследования PhET: комплект для конструирования цепей (только для постоянного тока)

Комплект электроники в вашем компьютере! Создавайте схемы с резисторами, лампочками, батареями и переключателями. Измеряйте реалистичные амперметр и вольтметр. Просмотрите схему как схематическую диаграмму или переключитесь в реалистичный вид.

Концептуальные вопросы

Что касается единиц, участвующих во взаимосвязи, убедитесь, что единицы измерения сопротивления, умноженные на емкость, равны времени, то есть.

Постоянная времени при дефибрилляции сердца имеет решающее значение для ограничения времени протекания тока. Если емкость в дефибрилляционном блоке постоянная, как бы вы управляли сопротивлением в цепи, чтобы отрегулировать константу? Потребуется ли также регулировка приложенного напряжения, чтобы обеспечить надлежащее значение подаваемого тока?

При измерении ЭКГ важно измерять колебания напряжения за небольшие промежутки времени. Время ограничено константой схемы — невозможно измерить изменения времени короче чем.Как бы вы манипулировали и в цепи, чтобы обеспечить необходимые измерения?

Нарисуйте два графика зависимости заряда конденсатора от времени. Нарисуйте один для зарядки первоначально незаряженного конденсатора последовательно с резистором, как в схеме на (Рисунок), начиная с. Нарисуйте другой для разряда конденсатора через резистор, как в схеме на (Рисунок), начиная с первоначального заряда. Покажите не менее двух интервалов.

При зарядке конденсатора, как описано в связи с (Рисунок), сколько времени нужно, чтобы напряжение на конденсаторе достигло ЭДС? Это проблема?

При разрядке конденсатора, как описано в связи с (Рисунок), сколько времени требуется, чтобы напряжение на конденсаторе достигло нуля? Это проблема?

Ссылаясь на (рисунок), нарисуйте график разности потенциалов на резисторе в зависимости от времени, показывающий, по крайней мере, два интервала.Также нарисуйте график зависимости тока от времени для этой ситуации.

Длинный недорогой удлинитель подключается изнутри дома к холодильнику снаружи. Холодильник не работает должным образом. В чем может быть проблема?

В (рисунок), показывает ли график, что постоянная времени для разрядки меньше, чем для зарядки? Ожидаете ли вы, что ионизированный газ будет иметь низкое сопротивление? Как бы вы отрегулировали, чтобы увеличить время между вспышками? Повлияет ли регулировка на время разряда?

Электронное устройство может иметь конденсаторы большой емкости с высоким напряжением в секции источника питания, представляющие опасность поражения электрическим током, даже когда устройство выключено.Таким образом, поперек такого конденсатора помещается «спускной резистор», как схематично показано на (Рисунок), для отвода заряда после выключения устройства. Почему сопротивление кровотока должно быть намного больше, чем эффективное сопротивление остальной цепи? Как это влияет на постоянную времени разряда конденсатора?

Проблемные упражнения

Устройство синхронизации в системе стеклоочистителей прерывистого действия автомобиля основано на постоянной времени и использует конденсатор и переменный резистор.В каком диапазоне необходимо изменять значения для достижения постоянных времени от 2,00 до 15,0 с?

Кардиостимулятор срабатывает 72 раза в минуту, каждый раз, когда конденсатор емкостью 25,0 нФ заряжается (батареей, включенной последовательно с резистором) до 0,632 от его полного напряжения. В чем ценность сопротивления?

А 2,00- и конденсатор могут быть подключены последовательно или параллельно, а также 25,0- и резистор. Вычислите четыре постоянные времени, которые можно получить, если последовательно соединить полученную емкость и сопротивление.

После двух постоянных времени, какой процент конечного напряжения, ЭДС, находится на первоначально незаряженном конденсаторе, заряженном через сопротивление?

А резистор, незаряженный конденсатор и эдс 6,16 В соединены последовательно. а) Каков начальный ток? б) Что такое постоянная времени? (c) Какой ток будет через одну постоянную времени? (d) Какое будет напряжение на конденсаторе после одной постоянной времени?

Дефибриллятор сердца, используемый на пациенте, имеет постоянную времени 10.0 мс из-за сопротивления пациента и емкости дефибриллятора. (а) Если дефибриллятор имеет емкость, каково сопротивление пути через пациента? (Вы можете пренебречь емкостью пациента и сопротивлением дефибриллятора.) (B) Если начальное напряжение составляет 12,0 кВ, сколько времени потребуется для его снижения?

(а)

(б) 30,0 мс

Монитор ЭКГ должен иметь постоянную времени меньше, чем для измерения изменений напряжения за небольшие промежутки времени.(а) Если сопротивление цепи (в основном из-за сопротивления груди пациента) равно, какова максимальная емкость цепи? (б) Будет ли сложно на практике ограничить емкость до значения, меньшего, чем значение, указанное в (а)?

(рис.) Показано, как истекающий резистор используется для разряда конденсатора после отключения электронного устройства, что позволяет человеку работать с электроникой с меньшим риском поражения электрическим током. а) Что такое постоянная времени? (б) Сколько времени потребуется, чтобы снизить напряжение на конденсаторе до 0.250% (5% от 5%) от его полного значения после начала разряда? (c) Если конденсатор заряжается до напряжения через сопротивление, рассчитайте время, необходимое для его повышения (это примерно две постоянные времени).

(а) 20,0 с

(б) 120 с

(в) 16,0 мс

Используя точную экспоненциальную обработку, найдите, сколько времени требуется, чтобы разрядить конденсатор через резистор до 1,00% от его первоначального напряжения.

Используя точную экспоненциальную обработку, найдите, сколько времени требуется для зарядки первоначально незаряженного конденсатора 100 пФ через резистор до 90.0% от его конечного напряжения.

Комплексные концепции

Если вы хотите сфотографировать пулю, движущуюся со скоростью 500 м / с, то очень короткая вспышка света, вызванная разрядом через импульсную лампу, может ограничить размытие. Предполагая, что движение на 1,00 мм за одну постоянную является приемлемым, и учитывая, что вспышка приводится в действие конденсатором, какое сопротивление в импульсной лампе?

Комплексные концепции

Мигающая лампа в рождественской серьге основана на разряде конденсатора через его сопротивление.Эффективная продолжительность вспышки составляет 0,250 с, в течение которых она дает в среднем 0,500 Вт при среднем 3,00 В. а) Какую энергию она рассеивает? б) Сколько заряда проходит через лампу? (c) Найдите емкость. (г) Какое сопротивление лампы?

Комплексные концепции

Конденсатор, заряженный до 450 В, разряжается через резистор. (а) Найдите постоянную времени. (b) Рассчитайте повышение температуры резистора, учитывая, что его масса составляет 2,50 г, а его удельная теплоемкость равна, учитывая, что большая часть тепловой энергии сохраняется за короткое время разряда.(c) Рассчитайте новое сопротивление, предполагая, что это чистый углерод. (d) Кажется ли это изменение сопротивления значительным?

(а) 4,99 с

(б)

(в)

(г) №

Необоснованные результаты

(a) Рассчитайте емкость, необходимую для получения постоянной времени с резистором. б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

Создайте свою проблему

Рассмотрим вспышку фотоаппарата.Постройте задачу, в которой вы вычисляете размер конденсатора, который накапливает энергию для лампы-вспышки. Среди факторов, которые необходимо учитывать, — это напряжение, приложенное к конденсатору, энергия, необходимая для вспышки, и соответствующий заряд, необходимый для конденсатора, сопротивление лампы-вспышки во время разряда и желаемая постоянная времени.

Создайте свою проблему

Рассмотрим перезаряжаемый литиевый элемент, который будет использоваться для питания видеокамеры. Постройте задачу, в которой вы вычисляете внутреннее сопротивление ячейки во время нормальной работы.Кроме того, рассчитайте минимальное выходное напряжение зарядного устройства, которое будет использоваться для зарядки литиевого элемента. Среди факторов, которые следует учитывать, — ЭДС и полезное напряжение на клеммах литиевого элемента, а также ток, который он должен обеспечивать в видеокамере.

Глоссарий

RC-цепь

схема, содержащая как резистор, так и конденсатор

конденсатор

Электрический компонент, используемый для хранения энергии путем разделения электрического заряда на двух противоположных пластинах

емкость

максимальное количество электрической потенциальной энергии, которое может быть сохранено (или отделено) для данного электрического потенциала

разница между конденсатором и индуктором | Глава 2 — Анализ систем переменного тока

Конденсаторы

Конденсатор имеет относительно большую емкость .Емкость, которая измеряется в фарадах , — это способность накапливать энергию в виде электрического поля. Емкость существует, когда два проводника разделены изоляционным материалом; в этом контексте изоляционный материал называется диэлектриком .

Во многих случаях эта емкость является непреднамеренной и нежелательной. Когда мы действительно хотим добавить в схему емкость, мы используем конденсатор, который представляет собой устройство, обеспечивающее высокую емкость в удобном форм-факторе.Самая простая физическая конструкция конденсатора — это конструкция с параллельными пластинами, то есть две проводящие пластины, разделенные тонким диэлектриком.

Когда конденсатор впервые подключается к источнику напряжения, напряжение на конденсаторе постепенно увеличивается по мере того, как ток, подаваемый источником , заряжает конденсатор. За это время ток в цепи постепенно уменьшается. В конце концов, конденсатор будет полностью заряжен, после чего он будет вести себя как разомкнутая цепь: ток не будет течь до тех пор, пока что-то не изменится и не позволит конденсатору разрядиться .

RC-схема

Когда мы последовательно соединяем резистор и конденсатор, мы получаем нечто, называемое RC-цепью .

Рисунок 1. RC-цепь, подключенная к батарее.

Эта простая сеть на удивление важна и часто встречается в профессиональных схемах. Например, при подключении к сигналу переменного тока он становится фильтром нижних частот.

Когда конденсатор заряжается, его напряжение не увеличивается линейно.Скорее, график зависимости напряжения конденсатора от времени имеет экспоненциальную форму. Ток через конденсатор также зависит от экспоненциальной зависимости.

Рис. 2. После того, как переключатель замкнут, напряжение на конденсаторе экспоненциально увеличивается, а ток через конденсатор экспоненциально уменьшается.

Обратите внимание, как изменяется ток, противоположный изменению напряжения. В чисто резистивной цепи напряжение и ток следуют друг за другом: если напряжение увеличивается, увеличивается ток; если ток увеличивается, увеличивается напряжение.Теперь, когда в цепь тока вставлен конденсатор, ситуация иная — напряжение увеличивается по мере уменьшения тока.

Постоянная времени RC

Время, необходимое для достижения конденсатором определенного напряжения, зависит от емкости (C) конденсатора и сопротивления (R) резистора. Более высокое сопротивление или большая емкость замедлит процесс зарядки.

Если мы умножим сопротивление на емкость, мы получим постоянную времени RC .Это количество дает удобный способ обсудить временные характеристики RC-цепи:

• После зарядки в течение периода времени, соответствующего одной постоянной времени RC, конденсатор будет иметь напряжение, составляющее примерно 63% от напряжения питания. (Когда конденсатор разряжается, напряжение после одной постоянной времени RC будет примерно 100% — 63% = 37% от напряжения питания.)
• После того, как конденсатор заряжается в течение времени, соответствующего пяти постоянным времени RC, его напряжение составляет примерно 99% от напряжения питания.Согласно математической формуле, которая выражает зависимость между напряжением и временем, конденсатор никогда не заряжается до 100% напряжения питания. Однако на практике можно сказать, что конденсатор полностью заряжен после пяти постоянных времени RC.

На следующем графике показана математическая взаимосвязь между режимом зарядки и постоянной времени RC. Проценты эквивалентны конденсатору V _{/ источнику} V _{, то есть они указывают процент напряжения питания, которое присутствует на конденсаторе в различные моменты во время процесса зарядки.}

Рис. 3. Математическая взаимосвязь между режимом зарядки и постоянной времени RC

Катушки индуктивности

Эти участки катушек индуктивности будут короче, чем участки конденсаторов. Почему? Поскольку эти два компонента являются «зеркальным отображением» друг друга, и, следовательно, концепции, обсужденные выше, применимы также и к индукторам.

Емкость, как мы теперь знаем, — это способность накапливать энергию в виде электрического поля. Индуктивность , которая измеряется в генри, и обозначается буквой L, представляет собой способность сохранять энергию в виде магнитного поля.

Индуктор — это проводящий компонент, который предназначен для создания сильного магнитного поля, поскольку более сильное магнитное поле соответствует более высокой индуктивности. Основная физическая структура катушки индуктивности — это катушка с проводом.

Рис. 4. Основная физическая структура индуктора.

Эта структура используется, потому что токоведущий провод генерирует круговое магнитное поле (см. Рисунок 5), а размещение нескольких петель рядом друг с другом приводит к концентрированному магнитному полю внутри катушки (см. Рисунок 6).

Рис. 5. Токоведущие провода создают круговое магнитное поле.

Устройство, показанное на рисунке 6, можно назвать индуктором с воздушным сердечником , потому что внутри катушки с проволокой нет магнитного материала.Индукторы обычно конструируются с использованием материалов магнитного сердечника, которые увеличивают индуктивность устройства, хотя индукторы с воздушным сердечником предпочтительнее в некоторых случаях.

Рисунок 6. Индуктор с воздушным сердечником.

Электрические характеристики индукторов

Базовая функциональность катушки индуктивности эквивалентна функциональности конденсатора, если вы поменяете местами ток и напряжение. Следующая таблица поможет вам понять катушки индуктивности на основе того, что вы уже знаете о конденсаторах:

Сопротивление переменам

Вы должны знать два утверждения, которые часто используются при обсуждении этих двух компонентов:

• Конденсаторы устойчивы к перепадам напряжения.
• Катушки индуктивности сопротивляются изменениям тока.

Эти концепции могут помочь вам понять, как катушка индуктивности или конденсатор будет реагировать на определенные состояния цепи.Конденсаторы и катушки индуктивности «сопротивляются» изменениям, потому что они естественным образом компенсируют изменения, используя накопленную энергию. Например, если напряжение питания, подключенное к RC-цепи, внезапно замкнется на землю, напряжение на конденсаторе не сразу упадет до нуля. Вместо этого напряжение постепенно уменьшается по мере преобразования накопленной энергии в электрический ток.

Обзор конденсаторов и индукторов

На этой странице представлено краткое введение в катушки индуктивности и конденсаторы.Эти фундаментальные компоненты появляются снова и снова во всех типах схемотехники, и очень важно постепенно получить полное представление об их поведении и характеристиках.

На следующей странице мы продолжим наше исследование мощности в контексте систем переменного тока.

— Загрузить диаграмму в формате PDF

В этой статье я объяснил, как рассчитать значение емкости на основе 3-значного кода конденсатора. Для керамических конденсаторов трехзначный код, нанесенный на конденсатор, указывает их значение емкости.

Что такое керамический конденсатор

Керамические конденсаторы — это конденсаторы с фиксированной величиной, в которых диэлектрик изготовлен из керамических материалов. Для любых керамических конденсаторов существует два или более чередующихся слоев керамики и металла, действующих как электроды.

Таблица кодов конденсаторов: Таблица

Обучающее видео по коду конденсатора

Как вычислить код конденсатора 104

Наиболее распространенный код использует первую цифру, вторую цифру, и схема умножения.

На этом рисунке я показал, как получить значение емкости из кода конденсатора 104.

Чтобы получить значение емкости, сначала запишите первую и вторую цифру. Третья цифра указывает количество нулей, которые вы должны написать после первых двух цифр.

Для кода 104 третья цифра — 4 , поэтому вам нужно написать 0000 (4 нуля) после 10 (первые две цифры).

Таким образом, значение емкости для 104 будет 100000 пикофарад или 100 нанофарад или 0.1 мкФ.

Дополнительные примеры:

Для некоторых конденсаторов значение емкости указано очень ясно .

Как вы можете видеть на рисунке для 22 пФ , на конденсаторе нанесена маркировка 22K . (K означает допуск 10%)

Дополнительные примеры:

Измерение емкости с помощью мультиметра

Вы также можете использовать мультиметр для проверки значения емкости конденсаторов.Здесь я тестирую керамический конденсатор 155J . В мультиметре можно значение емкости 1,5 мкФ .

Поделитесь своими отзывами об этом обучающем видео по конденсаторам, а также дайте мне знать, если у вас возникнут какие-либо вопросы.

Вы также можете посетить наш канал YouTube e l для получения дополнительных полезных руководств по базовой электронике.

Надеюсь, вам понравился этот урок. Спасибо за ваше время.

Изменится ли емкость при подаче постоянного напряжения на керамические конденсаторы? Есть ли какие-то моменты, которые следует учитывать при изменении емкости?

Обратите внимание, что емкость керамических конденсаторов, особенно конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью (характеристика B / X5R, R / X7R), может отличаться от номинального значения при подаче напряжения постоянного тока.

Например, как показано на диаграмме, чем больше напряжение постоянного тока, приложенное к конденсаторам с высокой диэлектрической проницаемостью, тем более эффективная емкость уменьшается.

На следующей диаграмме горизонтальная ось показывает напряжение постоянного тока, приложенное к конденсатору (В), а вертикальная ось показывает отношение изменения емкости к начальному значению. *

Исходя из вышеизложенного, при использовании конденсаторов с высокой диэлектрической проницаемостью следует тщательно учитывать характеристики. Кроме того, целесообразность использования должна быть подтверждена исходя из реальных условий, а также фактического оборудования.

К вашему сведению, не только наши продукты имеют смещение постоянного тока; это явление обычно наблюдается в конденсаторах с высокой диэлектрической проницаемостью.

Характеристики смещения, температурные характеристики, частотные характеристики и т. Д. Могут быть подтверждены с помощью этого программного обеспечения. (SimSurfing)
SimSurfing
Как использовать

В конденсаторах с высокой диэлектрической проницаемостью керамических конденсаторов в настоящее время в основном используется BaTiO3 (титанат бария) в качестве основного компонента высокого диэлектрика.
Как показано ниже, BaTiO3 имеет кристаллическую структуру в форме перовскита, а выше температуры Кюри он приобретает кубическую форму с ионами Ba2 + по вершинам, ионами O2- по направлению к центру и ионами Ti4 + в центрированном положении.

Кристаллическая структура керамики BaTiO3

В этом случае поляризация возникает в результате сдвига единицы вытянутого в осевом направлении кристалла иона Ti4 +. Эта поляризация возникает без приложения внешнего электрического поля или давления и известна как «спонтанная поляризация». Как объяснялось выше, характеристика, которая имеет спонтанную поляризацию и свойство изменять ориентацию спонтанной поляризации под действием внешнего электрического поля на обратное, называется «сегнетоэлектричеством».

Это механизм уменьшения емкости после подачи постоянного напряжения.

К вашему сведению, в конденсаторах температурной компенсации (характеристики CH, C0G и т. Д.)) емкость не меняется, поскольку в качестве основного материала используется параэлектрическая керамика, которая придает конденсаторам характеристики постоянного напряжения.

Вопросы и ответы по теме

Принципы применения конденсаторов и индукторов в цепи связи

Ключевые термины

o Антенна

o Несущая волна

Цели

o Применение конденсаторов и катушек индуктивности в простой цепи связи

o Признать роль антенн в беспроводной связи

Хотя компьютеры могут быть самым важным продуктом электроники в современном мире, беспроводная связь не отстает.Вы, возможно, задавались вопросом, например, как ваш мобильный телефон или устройство GPS может отправлять или получать информацию из удаленных источников — и все это незаметно.

Обратите внимание: не пытайтесь воспроизвести схемы, иллюстрации или инструкции из этой статьи в реальной жизни. Это может привести к поражению электрическим током, травме или смерти. Эти примеры предназначены только для теоретического обсуждения, а не для фактического / физического использования.

Трансформаторы в некотором смысле являются примером беспроводной связи: одна цепь «связывается» с другой без какого-либо физического (проводящего) соединения.Фактически, каждая катушка индуктивности действует как антенна , , которая передает и / или принимает электромагнитный сигнал.

Хотя эта ситуация не совсем аналогична, например, радиосвязи (сотовые телефоны, рации и т. Д.), Она очень близка.

Антенны

Вы, наверное, видели несколько разных антенн, хотя, возможно, не распознали их как таковые. Они бывают любого количества форм и размеров, например, штыревая антенна на вашем автомобиле (также называемая монопольной антенной), рупорная антенна на радиовышке и тарелочная антенна (для приема спутникового телевидения).На принципиальной схеме антенны часто обозначаются символом ниже.

Когда сигнал (переменное напряжение или ток) подается на антенну, электроны в антенне в ответ перемещаются вперед и назад, создавая изменение электромагнитного поля, которое распространяется в различных направлениях (в зависимости от конфигурации антенны). . Другие антенны могут обнаружить это изменение — изменяющееся поле создает ток в приемной антенне, который затем может быть усилен до сигнала, который, например, подается на ваше радио или телевидение.

Выбор частоты

Отправка сигнала по «радиоволнам» (разговорный термин для обозначения электромагнитного излучения) обычно включает добавление сигнала к несущей волне , которая является синусоидальной электромагнитной волной заданной частоты. При настройке радио вы выбираете несущую частоту желаемой радиостанции: например, 100,5 мегагерц (миллион циклов в секунду). Но другие радиостанции передают на других частотах, и, кроме того, мы окружены всевозможными фоновыми электромагнитными «шумами» (вы слышите это в своем радио как статические).Как ваше радио выбирает определенную частоту для «настройки», чтобы вы могли слышать одну радиостанцию, а не все одновременно?

Современные радиоприемники довольно сложны и включают комбинацию простых электрических компонентов (например, резисторов), а также полупроводниковых устройств. Чтобы проиллюстрировать, как мы можем «настроиться» на определенную частоту, мы можем взглянуть только на концепции, которые мы изучили до сих пор: в частности, на схемы, в которых используются катушки индуктивности и конденсаторы.

Напомним, что конденсатор накапливает энергию, «собирая» заряд (фактически, он накапливает энергию в электрическом поле).Он может разрядить эту энергию, создавая ток от одной пластины к другой. Индуктор, с другой стороны, накапливает энергию в магнитном поле, когда через него течет ток. Индуктор «разряжается» при падении тока.

Но что произойдет, если мы включим в цепь конденсатор и катушку индуктивности?

Предположим, что конденсатор заряжен; он начнет разряжаться, пропустив ток через катушку индуктивности.

Но индуктор преобразует часть этого тока в энергию магнитного поля.Конденсатор будет продолжать подавать ток до тех пор, пока он не разрядится, но как только это произойдет, катушка индуктивности преобразует свое магнитное поле обратно в ток, эффективно перезаряжая конденсатор (но в обратном направлении относительно его первоначального заряда, как показано ниже).

В конце концов, магнитное поле истощается, но конденсатор перезаряжается!

Затем процесс повторяется, но на этот раз в противоположном направлении. Частота (количество «циклов» в секунду) этого процесса определяется емкостью конденсатора и индуктивностью катушки индуктивности.Фактически, этот процесс является электрическим эквивалентом пружины: энергия просто передается назад и вперед между магнитным полем (индуктором) и электрическим полем (конденсатором). Поскольку все эти компоненты на самом деле имеют некоторое сопротивление, в конечном итоге процесс остановится, когда вся энергия преобразуется в тепло (то есть она рассеивается за счет сопротивления компонентов, включая провода).

Это явление можно использовать для «настройки» схемы на определенную несущую волну.Допустим, мы подключаем эту схему к антенне, как показано ниже. Во-первых, обратите внимание, что мы используем следующий символ цепи для обозначения земли:

Просто подумайте о земле как о точке отсчета для наших измерений напряжения: мы просто определяем ее как ноль вольт. Наша простая схема настройки показана ниже слева. (Обратите внимание, что она по сути идентична более знакомой схеме, показанной справа.)

Эта схема будет «выделять» часть сигнала антенны на частоте схемы, описанной выше, и уменьшать все другие частоты сигнала.Если индуктивность и емкость выбраны правильно, тогда схема будет настроена, например, на определенную частоту радиостанции.

Конечно, радиоприемник — это гораздо больше, чем просто схема настройки этого типа (на самом деле это упрощенный подход, но он представляет собой концепцию). Затем сигнал должен быть усилен и «очищен» перед отправкой в ​​динамик, который преобразует электрический сигнал в звук (как в нашем примере с радио). Но эта простая схема показывает, как, используя способность передавать сигналы с помощью электромагнитных волн, мы можем использовать электронику, чтобы выбрать конкретный сигнал из множества конкурирующих сигналов на разных частотах.

Во многих случаях мы могли только очень кратко представить такие понятия, как радиосвязь, полупроводниковые устройства, антенны и так далее. Полное понимание этих областей требует сложной математики и более подробных концепций. Конечно, в конечном счете, большие и сложные схемы — это слишком много, чтобы полностью понять их с помощью простых методов; таким образом, многие схемы проектируются и анализируются с использованием компьютерных программ. Но, понимая качественные принципы электроники, вы получите основу для изучения более широких и конкретных областей в этой области.

На приведенной принципиальной схеме все конденсаторы относятся к классу 12 по физике CBSE

Полный пошаговый ответ:
Отметим точки соединения на схеме выше.

Теперь, когда мы отметили каждый переход в цепи, мы попытаемся перерисовать схему и преобразовать ее в более упрощенную схему, чтобы мы могли применить формулы комбинации конденсаторов.Мы нанесем все точки соединения, и мы соединим точки соединения с конденсаторами в соответствии со схемой, заданной в вопросе.

Мы нарисовали данную схему, увидев названия узлов, которые мы отметили ранее. Увидев приведенную выше схему, мы можем увидеть структуру моста Уитстона. Поэтому давайте применим условие для сбалансированного моста Уитстона:
Если выполняется следующее условие,
$ \ dfrac {{{C_1}}} {{{C_2}}} = \ dfrac {{{C_3}}}} { {{C_4}}} $
Тогда конденсатор в среднем переходе можно не учитывать.Следовательно:

$ \ dfrac {6} {3} = \ dfrac {4} {8} = 2 $
Следовательно, условие выполняется, и средний переход можно игнорировать, поэтому схема теперь принимает вид:

Для верхней ветви емкость:
$
\ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {1} {{{C_1}} } + \ dfrac {1} {{{C_2}}} \\
\ подразумевает \ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {1} {6} + \ dfrac {1} { 3} \\
\ подразумевает \ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {9} {{18}} \\
\ подразумевает {C_ {eq}} = 2 \ mu F
$

Аналогично емкость нижней ветви:
$
\ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {1} {{{C_1}}} + \ dfrac {1} { {{C_2}}} \\
\ implies \ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {1} {4} + \ dfrac {1} {8} \\
\ implies \ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {{12}} {{32}} \\
\ подразумевает {C_ {eq}} = \ dfrac {8} {3} \ mu F
$

Теперь эти две ветви параллельны друг другу, поэтому их эквивалентная емкость составляет:
$
{C_ {Parallel}} = 2 + \ dfrac {8} {3} \\
\ подразумевает {C_ {Parallel} } = \ dfrac {{14}} {3} \ mu F
$

Теперь вся эта параллельная комбинация включена последовательно с другой емкостью $ 7 \ mu F $, поэтому относительно окончательной эквивалентной емкости:
$
\ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {1} {{\ dfrac {{14}} {3}}} + \ dfrac {1} {7} \\
\ implies \ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {3} {{14}} + \ dfrac {1} {7} \\
\ implies \ dfrac {1} {{{C_ ​​{eq}}}} = \ dfrac {{3 + 2}} {{14}} \\
\ подразумевает {C_ {eq}} = \ dfrac {{14}} {5} \ mu F
$

Следовательно, окончательный ответ на вопрос: $ \ dfrac {{14}} {5} \ mu F $.