Что представляет собой конденсатор

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.

Назначение конденсатора и принцип его работы – это распространенные вопросы, которыми задаются новички в электротехнике. В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, такое устройство получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. Для лучшего понимания принципа работы посмотрите статью про то, как сделать простой конденсатор своими руками .

Описание: Принцип действия конденсатора

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.

Описание: Принцип работы конденсатора

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.

Все что нужно знать про конденсатор. Принцип работы, Маркировка, назначение

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.

Описание: конструкция бумажного конденсатора

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

3. Изолятор из стекла;

6. Прокладка из картона;

7. Оберточная бумага;

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 светильниках применяется для компенсации реактивной мощности.

Что такое конденсатор

Конденсатор — это элемент, используемый в электронике, электротехнике и других областях науки и техники. Это пассивный электронный компонент, способный хранить энергию в виде электрического заряда.

Эти маленькие элементы являются неотъемлемой частью большинства электронных схем и играют ключевую роль во многих аспектах электронного проектирования.

Конденсаторы состоят из двух проводящих пластин или электродов, разделенных диэлектриком. Электроды могут иметь разную форму, например, плоские пластины, цилиндрические корпуса, фольгу и многие другие.

Конструкция конденсатора

Диэлектрик – это изолирующий материал, отделяющий электроды друг от друга. Свойства диэлектрика влияют на характеристики конденсатора, такие как его емкость, рабочее напряжение и другие параметры.

Емкость, выраженная в фарадах (Ф), определяет способность конденсатора сохранять электрический заряд. Чем больше емкость, тем больший заряд может удерживать конденсатор при данном напряжении.

Величина емкости — один из ключевых параметров, который учитывают инженеры при проектировании электронных систем. На рынке доступны конденсаторы различной емкости, что позволяет разработчикам адаптировать их к конкретным требованиям применения.

Для чего нужен конденсатор

Конденсаторы широко используются в электронике и их применение может быть очень разнообразным. Например, в видеокартах или материнских платах.

Конденсаторы

Мы решили описать самые популярные цели установки этих элементов:

  1. В основном конденсаторы используются для хранения электрической энергии, которую можно извлечь в тот момент, когда это необходимо. Такой ситуацией может быть падение напряжения или повышенная потребность из-за большей рабочей мощности конкретного устройства.
  2. Конденсаторы также используются для фильтрации электрических сигналов, устранения шума или уменьшения колебаний напряжения. Их устанавливают, например, в блоках питания для сглаживания выходного напряжения.
  3. Их также можно использовать в некоторых типах памяти. Они используются для хранения данных в виде состояния низкого или высокого напряжения. Это позволяет обеспечить постоянное хранение информации, хотя они не так популярны, как модули памяти с транзисторной матрицей.
  4. В промышленности и других местах, где есть необходимость повышения коэффициента мощности, для компенсации реактивной мощности применяют конденсаторы.
  5. В некоторых электронных системах конденсаторы могут использоваться для создания точной задержки или времени импульса.
  6. В некоторых электромобилях и системах аварийного электроснабжения в качестве аккумуляторов для электричества используются конденсаторы, которые могут обеспечить большое количество «тока» за короткое время.
  7. Наконец, стоит упомянуть очень распространенное использование этого компонента. Светодиодный конденсатор установлен для устранения явления бликов от люминесцентных ламп и светодиодного освещения.

Подводя итог, можно сказать, что это ключевой электронный компонент с очень широким спектром применения. Его способность накапливать электрическую энергию делает его незаменимым при проектировании и эксплуатации многих электронных устройств. Понимание его свойств и применения имеет важное значение для инженеров и электронщиков, занимающихся проектированием и обслуживанием электронных систем.

Конденсатор

Конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля (от лат. kondensator — «уплотнять», «сгущать»).

Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых металлических пластин — обкладок — и слоя диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами пластин.

На схемах электрических цепей конденсатор обозначается: .

Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника тока. При зарядке обе обкладки получают заряды, равные по модулю, но противоположные по знаку. Под зарядом конденсаторов понимают модуль заряда одной из его обкладок. Свойство конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной — электроёмкостью .

Электроёмкость обозначается буквой (C) и определяется по формуле:
C = q U , где (q) — заряд конденсатора, (U) — напряжение между обкладками конденсатора.

Электроёмкость конденсатора зависит от площади перекрытия пластин и расстояния между ними, а также от свойств используемого диэлектрика:

C ∼ S d , где (S) — площадь каждой обкладки, (d) — расстояние между обкладками.
За единицу электроёмкости в СИ принимается Ф арад (Ф).

Она названа в честь Майкла Фарадея — английского физика. (1) Фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд (1) Кулон создаёт между его обкладками напряжение (1) Вольт : 1 Фарад = 1 Кулон 1 Вольт .

(1) Ф — это очень большая ёмкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроёмкость, равную дольным единицам Ф: микрофарад (мкФ) — 10 −6 Ф, пикофарад (пФ) — 10 −12 Ф.

Для получения требуемой ёмкости конденсаторы соединяют в батареи.

Если конденсаторы соединены параллельно, то общая ёмкость равна сумме ёмкостей: C об = C 1 + C 2 + C 3 .

5.1.png

Если конденсаторы соединены последовательно, то общая ёмкость будет равна: 1 C об = 1 C 1 + 1 C 2 + 1 C 3 .

5.2.png

При зарядке конденсатора внешними силами совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов. По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора. При разрядке конденсатора за счёт этой энергии может быть совершена работа. Энергия конденсатора есть не что иное, как энергия заключённого внутри него электрического поля.

Танталовые электролитические

Танталовый конденсатор поверхностного размещения

Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.

Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.

В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за тем, чтобы они не вышли из строя — бывает, что в таком случае они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.

Полимерные плёнки

Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.

Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.

Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.

Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.

В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

Как проверить эффективность конденсатора

Электролитический конденсатор, например, в компьютерных блоках питания, часто разрушается в результате увеличения их эквивалентного последовательного сопротивления (ESR).

Для проверки этого параметра используйте специальный тестер или мультиметр с функцией измерения ESR. Значение, превышающее нормальное, может указывать на необходимость замены.

Мультиметр

Конденсаторы имеют определенное рабочее напряжение. Убедитесь, что оно не превышает максимального значения, так как это может повредить конденсатор или привести к его взрыву.

В некоторых случаях, особенно при профессиональном ремонте электроники, могут использоваться специализированные диагностические инструменты, такие как анализаторы импеданса или тестер конденсаторов. Эти усовершенствованные устройства позволяют более точно оценить состояние конденсатора.

Что следует помнить о конденсаторах в устройствах

Подводя итог, можно сказать, что проверка конденсаторов — важный этап в обслуживании и ремонте электроники.

Установка конденсатора

Для их правильной диагностики важно знать несколько ключевых моментов. Первое, проверьте емкость мультиметром, убедитесь, что она соответствует номиналу. Второе, обратите внимание на внешний вид — утечки, выпученные или вздутые корпуса могут свидетельствовать о поломке. Также важно измерить внутреннее сопротивление, потому что повышенное сопротивление указывает на деградацию конденсатора.

Правильная диагностика помогает избежать сбоев и обеспечивает безопасность и надежность всего устройства, в котором стоит конденсатор. Важно соблюдать правила техники безопасности и использовать соответствующие инструменты для точного анализа все параметров конденсатора. Правильная диагностика обеспечивает надежность электронных устройств и продлевает их срок службы.

Напоследок хотим напомнить, что, если у вас нет опыта ремонта электроники, лучше отнести технику в сервисный центр – в первую очередь ради вашей безопасности.

Как проверить конденсатор мультиметром – видео

Выпускник факультета журналистики, пишет, не только о смартфонах, гаджетах и сетевой безопасности. Сторонник тем, доказывающим, что новые технологии проникают в нашу повседневность на регулярной основе.

Мы не претендуем на истину! Высказанное в обзорах, статьях и рейтингах мнение автора, является сугубо его личным, основанным на опыте, практике или других факторах. Оно может не совпадать с вашим, но это не значит, что неверно или не имеет права существовать. Все материалы, ссылки или контент сайта tehnobzor.ru носит сугубо познавательный (информационный) характер и не является рекламой, даже если содержит рекомендации автора

Вам может быть итересно

  1. ТОП 23 лучших смартфона 2023 года цена-качество — Рейтинг новых телефонов
  2. Лучшие смартфоны Xiaomi 2023 года – ТОП-23 телефона по рейтингу цена-качество
  3. Обзор Sony Vaio Duo 13 – трансформер от Sony
  4. Тест GoClever Insignia 5 и 5X – Обзор смартфона с доступной ценой
  5. Что такое NFC в смартфоне: зачем нужен и как настроить для бесконтактной оплаты
  6. Лучшие спортивные часы 2023 года для бега и активного образа жизни – Рейтинг ТОП-12
  7. Лучшие фотоаппараты 2023 года – ТОП-15 камер по рейтингу цена-качество
  8. Лучшие приложения для iPhone – Мы собрали самые полезные приложения для айфона
  9. Самые ожидаемые игры 2021 года на ПК и консоли – ТОП ожидаемых игр
  10. Рейтинг пылесосов для дома цена-качество 2023 года – ТОП-10 лучших моделей с проводом

Характеристики конденсатора

Вне зависимости от типа и устройства, у каждого конденсатора есть набор характеристик. По своей сути это очень простые устройства, поэтому и параметров у них довольно мало. Стоит отметить, что есть не только обычные характеристики, но и так называемые паразитные, которые оказывают негативное влияние на их работу. Когда конденсатор подбирают под конкретную сферу использования, учитывают все характеристики. В рамках этой статьи мы поговорим только про основные, а такие как тангенс угла диэлектрических потерь или диэлектрическую абсорбцию рассматривать не будем. Напоминаем, что в нашей статье мы стараемся говорить простыми словами и коротко.

Емкость конденсатора

Емкость является главным параметром конденсатора, тут можно увидеть аналогию с аккумуляторами, правда единица измерения тут другая и называется фарад, ампер-часы тут не используются. Кстати, один фарад (фарадей) это примерно 26,8 А*ч. Емкость большинства конденсаторов измеряется в микрофарадах или пикофарадах. Впрочем, есть отдельные конденсаторы, которые имеют емкость в десятки фарад, то есть, этот показатель у них в десятки раз больше, чем у обычных аккумуляторов. Правда, такие конденсаторы имеют ограниченную сферу применения и зачастую изготавливаются под заказ, под конкретное оборудование, где требуется такая емкость.

Если нужно большая емкость, то здесь могут соединить параллельно несколько конденсаторов. Тут есть нюансы, которые мы рассматривать не будем, но этот способ используется довольно часто. Также к емкости можно отнести удельную емкость. Это отношение собственно емкости к массе или объему конденсатору, такой же показатель есть и у аккумуляторов. Максимальная удельная емкость есть у тех конденсаторов, которые имеют минимальную толщину диэлектрика, но для таких повышается вероятность пробоя, что является проблемой. Про пробой мы еще поговорим ниже.

Номинальное напряжение

Стандартный показатель для всех электрических устройств. В случае конденсатора номинальное напряжение это максимально допустимое значение. В указанных пределах конденсатор будет работать нормально и сохранит свою работоспособность. Если же напряжение будет выше, то конденсатор может выйти из строя. Вероятность этого зависит от уровня превышения, а также времени. Но сама по себе эта характеристика достаточно простая, тут выбирают исходя из фактического напряжения, которое будет проходить через конденсатор, возможно делают это с небольшим запасом.

Конденсатор большой емкости

Вероятность взрыва

Да, есть и такой параметр, так как вероятность взрыва конденсатора не такая уж и маленькая, это вообще достаточно распространенное явление. О причинах можно рассказывать долго, но главной является повышенная температура, из-за которой происходит перегрев конденсатора и его взрыв. Но не стоит думать, что это именно опасный взрыв, нет, все не так. В современных конденсаторах устанавливают предохранительный клапан (актуально для устройств с большой емкости), либо делаю специальную верхнюю крышку, в небольших моделях. В компьютерах да и вообще в быту можно увидеть последний вариант. Многие видели вздутую верхнюю крышку конденсатора. Это не говорит о том, что он уже вышел из строя, но говорит о том, что скоро это произойдет. Ну а если крышка разорвана, то конденсатор нужно менять.

В старых моделях подобное было не предусмотрено, поэтому при взрыве от них могли отлетать осколки. И скорость их была такая, что они могли представлять опасность для здоровья человека. Убить не могли (если говорить про небольшие конденсаторы), но нанести травмы — вполне. Также стоит отметить, что есть разные типы конденсаторов и в них вероятность взрыва, как и его опасность — разная. Например, есть танталовые конденсаторы, которые состоят из тантала и двуокиси марганца. И эти два вещества, перемешанные вместе, при определенных условиях инициируют химическую реакцию, что приводит к взрыву конденсатора. Но, повторимся, современные устройства, которые широко используются в быту и т.д. не представляют опасности.

Это основные характеристики конденсаторов, как мы писали выше, про дополнительные и второстепенные в рамках данной статьи мы рассказывать не будем. Далее поговорим о различных видах конденсаторов, которые сегодня применяются наиболее широко. Про совсем специфические, которые применяются весьма ограниченно, мы рассказывать не будем.

Виды конденсаторов

Конструкция конденсатора может быть разной, как и материалы из которого он изготовлен. Разумеется, от этого зависят и его свойства с характеристиками, поэтому и существуют разные виды. В простейшем виде конденсатор представляет собой два электрода (называются обкладками), которые имеют форму пластин. Они разделены диэлектриком, на практике слоев диэлектрика может быть много, да и сами электроды могут быть многослойными или в виде лент. Современные конденсаторы довольно сильно отличаются от самых первых, не только по своей конструкции, но и по используемым в них материалам.

Металлобумажные

Металлобумажные конденсаторы являются разновидностью бумажных. В них в качестве диэлектрика выступает бумага. Но не обычная, а специальная, предназначенная именно для конденсаторов. Обкладки делают из фольги. Этот вид используется в цепях как высокой, так и низкой частоты. Главный минус бумажного конденсатора это его низкая прочность, поэтому сегодня они хоть и не вышли из употребления, но используются все реже. А вот металлобумажный является его более продвинутой разновидностью. Тут вместо фольг напыляют металл на бумажный диэлектрик и все это помещено в механический корпус, который предотвращает случайное повреждение всей конструкции. У металлобумажных конденсаторов неплохая удельная емкость, они герметичные, при этом они недорогие и довольно универсальные. Используются они довольно широко, хотя и не повсеместно, свои минусы у них есть.

Керамические

Выглядят как керамические круги на металлических ножках, либо имеют форму похожую на круг, подобные конденсаторы видели многие. Могут быть как в виде одной пластины, так и целой пачки. Электроды, которые из металла, напыляют на керамические пластины и крепят с выводами конденсатора. Свойства этого типа напрямую зависят от вида керамики, которая используются. Главное различие это электрическая проницаемость, которая может варьироваться в очень большом диапазоне. Основная особенность керамических конденсаторов это высокая емкость при небольшом размере, при этом они способы работать с любой поляризацией и не обладают высокими утечками. Из-за компактности их часто применяют в небольших устройствах. Цена на керамические конденсаторы выше, чем на большинство других типов.

Конденсаторы

Электролитические

Здесь в качестве диэлектрика выступает оксид металла, который образовывается электрохимическим способом на одной обложке, которая сделана из того же металла. В качестве второй обложки выступает электролит (отсюда и название), который может быть как жидким, так и сухим. Подавляющее большинство электролитических конденсаторов являются поляризованными, поэтому они могут работать исключительно с соблюдением полярности. Если она перепутана, то это вызовет химическую реакцию, которая необратима, то есть, конденсатор выйдет из строя. Более того, в ходе этого процесса начнет выделяться газ, а это может привести уже к взрыву. Впрочем, как мы писали выше, в современных устройствах в конструкции предусмотрена такая вероятность и в низ газ просто выйдет без особых последствий. Но сам конденсатор придется менять. Разновидностью этого типа являются ионисторы, которые также могут называть «суперконденсаторы» — их емкость может быть несколько тысяч фарад. Электролитические конденсаторы в свою очередь разделяются на несколько подтипов о которых мы расскажем ниже.

Танталовые

Танталовые конденсаторы это одна из разновидностей электролитических. Название от того, что электрод сделан из тантала. Именно про них мы уже упоминали выше, когда рассказывали про взрывоопасность конденсаторов. В любом случае, это их недостаток, но вместе с тем у них есть и ряд достоинств: они устойчивы к внешним воздействиям, ток утечки у них низкий, размер очень компактный из-за высокой удельной емкости. Именно это объясняет использование танталовых конденсаторов не смотря на их потенциальную опасность. Но, повторимся, современные не являются опасными.

Алюминиевые

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют довольно большую емкость, но нормально работать могут только на малых частотах, что ограничивает сферу их применения. Для положительного электрода здесь используют алюминий, а в качестве диэлектрика выступает триоксид алюминия. Это еще одна разновидность электролитических конденсаторов, о которых мы рассказывали выше. У них высокое соотношение емкости и к размеру, это довольно распространенный тип сегодня.

Пленочные

Этот вид также можно отнести к современным, в качестве диэлектрика тут выступает пленка из различных видов пластика, отсюда и название. Электроды либо напыляют на пленку (более дорогой способ производства), либо делают в виде фольги, которая спрессовывается с пленкой. Применяются довольно широко, у них есть как свои плюсы, так и минусы, которые в большей степени зависят от типа пластика. Например, если это полистирол, то максимальная температура эксплуатации не может превышать +70 градусов по Цельсию, тогда как другие виды пластика способны выдерживать до +120-130 градусов. Некоторые типы устойчивы к пробою и имеют другие свойства. В целом же пленочные конденсаторы характеризуются низким током утечки, но имеют они небольшую емкость по сравнению с другими типами конденсаторов. Тем не менее, некоторые их свойства делают пленочные конденсаторы весьма распространенными в некоторых областях.

Это наиболее распространенные типы конденсаторов, хотя есть и другие. Например, полимерные, которые сегодня постепенно вытесняют электролитические. Или воздушные, где диэлектриком является воздух, но сегодня они применяются очень редко.

Батареи конденсаторов

При использовании конденсаторов, их иногда соединяют в батареи. При параллельном соединении n конденсаторов, напряжения U на них одинаковы, а полный заряд q батареи равен сумме зарядов конденсаторов qi, для каждого из которых, очевидно, справедливо (q_ = C_U) .

Рассматривая батарею как один конденсатор, получаем q = CU, другой стороны q = q1 + q2+ … + qn = (C1 + C2 + … + Cn)U.

Получаем, что емкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей этих конденсаторов: C = C1 + C2 + … + Cn.

Аналогично рассуждая для последовательного соединения конденсаторов, получаем, что емкость такой батареи конденсаторов можно посчитать по формуле:

При последовательном соединении емкость батареи меньше самой малой из емкостей соединенных конденсаторов.

Поле вне и внутри конденсатора. Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами и вне конденсатора равно нулю. Поле внутри конденсатора можно выразить через напряжение следующим образом:

Энергия плоского конденсатора. Заряженный конденсатор обладает энергией, которая выражается следующим образом через C, q и U:

Очень важно понимать, какую из формул удобнее применять в каждой конкретной задаче. Например, если в задаче изменяется заряда конденсатора, то следует применять формулу (W = frac>) , если же изменяется заряд, то

Энергетические превращения в конденсаторах

Рассмотрим плоский конденсатор с воздушным зазором, подсоединенный к источнику постоянного напряжения U0. Будем раздвигать пластины конденсатора от расстояния d1 до расстояния d2 в двух случаях: предварительно отсоединив конденсатор от источника питания и не отсоединяя конденсатор от источника питания.

В первом случае, заряд на обкладках конденсатора все время остается неизменным q = CU = const, хотя емкость и напряжение изменяются при движении пластин. Зная напряжение на конденсаторе в начальный момент, находим величину этого заряда (q = C_U_ = frac<varepsilon_S>U_) . Посмотрим, как изменится энергия конденсатора в этом случае. Поскольку заряд конденсатора остается неизменным, применим формулу (W = frac>) и получим:

Во втором случае, когда конденсатор подсоединен к источнику питания, сохраняться будет напряжение, и изменение энергии конденсатора можно рассчитывать по следующей формуле:

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий