Unitatea condensator scopul, caracteristicile și parametrii
Condensator - componente electronice pentru acumularea sarcinii electrice. Capacitatea unui condensator de a acumula o sarcină electrică depinde de principalele sale caracteristici - container. Condensatorul (C) este definit ca raportul dintre sarcina electrică (Q) la tensiunea (U).
Cu toate acestea, pandantiv este o cantitate foarte mare de încărcare cu privire la cât de mult este capabil să păstreze majoritatea condensatoarelor. Din acest motiv, măsurarea capacitanță este utilizat în general microfarazi (pF sau uF), nanofarads (nF) și picofarads (pF).
- 1μF = 0,000001 = 10 -6 F
- 1nF = 0.000000001 = 10 -9 F
- 1pF = .000000000001 = 10 -12 F
Există mai multe tipuri de condensatoare de diferite forme și structura internă. Luați în considerare cel mai simplu și principial - condensator placa. condensator plat este format din două plăci conductoare paralele (electrozi) sunt izolate electric unul de altul prin aer sau un material dielectric special (de exemplu, hârtie, sticlă sau mică).
Taxa a condensatorului. curent
În conformitate cu condensator scopul lor seamănă cu o baterie, dar totuși este foarte diferită în conformitate cu principiul muncii, capacitatea maximă și rata de încărcare / descărcare.
Luați în considerare principiul condensatorului paralel placă. Când este conectat la un conductor de alimentare pe o placă va colecta încărcată negativ particulele sub formă de electroni, pe de altă parte - particule încărcate pozitiv în formă de ioni. Deoarece dielectric între plăcile care urmează să fie încărcate particule nu pot „sări“ în partea opusă a condensatorului. Cu toate acestea, electronii se deplasează de la sursa de alimentare - la plăcile condensatorului. Prin urmare, circuitul este un curent electric.
La începutul circuitului de comutare condensator, plăcile de pe spațiul său cel mai liber. Prin urmare, curentul inițial de la acest punct se întâlnește cea mai mică rezistență și este la maxim. Deoarece umplerea curentului condensator de particule incarcate scade treptat până la sfârșitul spațiului liber pe plăcile și curentul nu se oprește.
Timpul scurs între stările de condensator „gol“, cu o valoare maximă de curent și condensator „complet“ cu o valoare minimă de curent (adică lipsa acestora), perioadă nazyvayutperehodnym taxa condensator.
Chiar la începutul perioadei de tranziție de încărcare, tensiunea dintre plăcile condensatorului este zero. O dată pe plăcile încep să apară particule încărcate, tensiunea apare între sarcinile opuse. Motivul pentru aceasta este dielectric între plăci, care „împiedică“ care caută împreună acuzațiile de semn opus față de cealaltă parte a condensatorului.
La etapa inițială de încărcare, tensiunea este în creștere rapidă, deoarece un mare curent crește rapid numărul de particule încărcate pe plăci. Cu cât condensatorul este încărcat, mai puțin curent și o creștere mai lentă tem tulpina. La sfârșitul perioadei de tranziție, tensiunea pe condensator este opri complet de creștere, și va fi egală cu tensiunea de la sursa de alimentare.
După cum se vede în grafic, curentul condensator de putere depinde de schimbarea de tensiune.
Formula pentru a găsi curent condensator la momentul tranziției:
- Ic - condensator de curent
- C - Condensator
- ?? Vc / T - tensiune reglabilă pe condensator pentru durata de timp
După o încărcare condensator, deconectați sursa de alimentare și conectați R. Deoarece condensatorul de sarcină a încărcat, el sa transformat într-o sursă de alimentare. trecere a sarcinii R formate între plăci. electroni încărcați negativ acumulat pe o placă, în funcție de forța de atracție între sarcini opuse se vor deplasa spre ionii încărcați pozitiv pe cealaltă placă.
Punctul de conectare R, tensiunea condensatorului este aceeași, și că, după tranziția perioadei de încărcare. Curentul inițial de legea lui Ohm va fi egală cu tensiunea de pe plăci, împărțită la rezistența de sarcină.
De îndată ce curentul curge în circuit, condensator începe să se descarce. Odată cu pierderea de încărcare, tensiunea începe să scadă. Prin urmare, căderea curent prea. Ca scăderea valorilor de tensiune și curent se va reduce viteza lor care se încadrează.
Timpul de încărcare și descărcarea condensatorului depinde de doi parametri - capacitate totală C și rezistența R. mare condensator de circuit capacitate, cu atât mai mult încărcătura trebuie să treacă prin circuit, iar mai mult va necesita / procesul de descărcare de încărcare (definit ca valoarea curentă de încărcare, a trecut printr-un conductor pe unitatea de timp). R rezistență mai mare, cu atât mai puțin curent. Prin urmare, cu atât mai mult va dura pentru a încărca.
produsul RC (rezistență înmulțit cu capacitate) formează o constantă de timp? (Tau). Pentru unul? condensator este încărcat sau descărcat cu 63%. Pentru cinci? condensator este încărcat sau descărcat complet.
Pentru valorile de substituție claritate: condensator de 20 microfarazi, rezistența 1 kilo-ohmi și o sursă de alimentare 10B. Procesul de încărcare este următoarea:
dispozitiv condensator. Ce determină capacitatea?
Capacitate condensator plat depinde de trei factori principali:
- Plăci pătrate - A
- Distanța dintre plăcile - d
- Constanta dielectrică relativă a materialului între plăcile -
Cu cât suprafața plăcilor condensatorului, particulele încărcate mai pot fi plasate pe ele, și cu atât mai mare capacitate.
Distanța dintre plăcile
Capacitatea este invers proporțională cu distanța dintre plăci. Pentru a explica natura acestui factor, trebuie să ne amintim interacțiunea mecanică a taxelor în spațiul (electrostatica).
Dacă condensatorul nu este în circuit, pe particule încărcate dispuse pe plăcile sale afectează două forțe. În primul rând - o forță de respingere între taxe, cum ar fi de particule învecinate pe o lipie. În al doilea rând - este forța de atracție între particulele de sarcini opuse pe plăcile opuse. Se pare că mai mult sunt placa, cu atât mai mare forța de atracție totală a taxelor cu semnul opus, iar taxa mai pot fi plasate pe aceeași placă.
permitivitate relativă
Un alt factor important în capacitatea condensatorului, este o proprietate a materialului dintre electrozi ca permitivitatea relativa ?. Această cantitate fizică adimensională care indică de câte ori puterea de interacțiunea a două sarcini libere în izolator este mai mică decât în vid.
Materialele cu o constantă dielectrică mai mare permite o capacitate mai mare. Acest lucru se explică prin efectul de polarizare - deplasare electroni dielectric atomi spre placa încărcată pozitiv a condensatorului.
Polarizare creează câmp electric intern al dielectric, care atenuează o diferență de potențial totală (tensiune) a condensatorului. Tensiunea U împiedică fluxul de Q taxa pe un condensator. Prin urmare, căderea de tensiune pe condensator aranjament facilitează o mai mare cantitate de sarcină electrică.
Mai jos sunt exemple de valori constante dielectrice pentru anumite materiale izolante utilizate în condensatoare.
- Aer - 1.0005
- Hârtie - 2.5-3.5
- Sticla - 3 - 10
- Mica - între 5 și 7
- Pulberi de oxizi metalici - de la 6 până la 20
A doua caracteristică importantă a containerului după o tensiune nominală maximă a condensatorului. Acest parametru indică tensiunea maximă pe care condensatorul poate rezista. Depășirea această valoare este, de „penetrare“ a izolator între plăcile și scurtcircuitul. Tensiunea nominală depinde de materialul izolator și grosimea (distanța dintre electrozi).
Trebuie remarcat faptul că atunci când se lucrează cu o tensiune alternativă este necesar să se ia în considerare valoarea de vârf (cea mai mare valoare instantanee a tensiunii perioadei). De exemplu, în cazul în care tensiunea efectivă de alimentare este de 50 V, valoarea sa de vârf este mai mare de 70V. Prin urmare, necesitatea de a utiliza un condensator cu o tensiune nominală mai mare de 70V. Cu toate acestea, în practică, se recomandă utilizarea unui condensator cu o tensiune nominală de cel puțin două ori posibil tensiunea maximă care se aplică pe acesta.
De asemenea, atunci când condensatorul este luat în considerare parametru, cum ar fi curentul de scurgere. Ca și în viața reală, dielectric între plăcile trece încă un curent mic, acest lucru duce la pierderea în timp a încărcarea inițială a condensatorului.