Определение конденсаторы: параллельное, последовательное соединение, батарея. Виды проводника, формулы. тесты, схема

Содержание

Термины и определения на конденсаторы

 Введение

ГОСТ Р 57437-2017 (далее – стандарт) устанавливает термины и определения понятий в области конденсаторов, применяемых в радиоэлектронной аппаратуре.

Термины, установленные настоящим стандартом, предназначены для применения во всех видах документации и литературы в области конденсаторов, входящих в сферу работ по стандартизации и (или) использующих результаты этих работ.

Стандартизованные термины выделены полужирным шрифтом. Термины-синонимы приведены в круглых скобках после стандартизованного термина. Нерекомендуемые к применению термины обозначены пометкой «Нрк».

 Общие понятия

Конденсатор (электрический)
Элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрической емкости.
Диэлектрик
Вещество, основным электрическим свойством которого является способность поляризоваться в электрическом поле.
Диэлектрическая абсорбция конденсатора
Явление, обусловленное медленными процессами поляризации в диэлектрике, приводящее к появлению напряжения на электродах после кратковременной разрядки конденсатора.
Разрядка конденсатора
Процесс уменьшения заряда конденсатора, происходящий при замыкании выводов заряженного конденсатора на внешнюю электрическую цепь.
Зарядка конденсатора
Процесс накопления заряда, вызванный повышением напряжения на выводах конденсатора, при подключении его к источнику питания.
Заряд конденсатора
Электрический заряд, накопленный на электродах конденсатора в результате его зарядки.

 Основные виды конденсаторов

Конденсатор постоянной емкости
Конденсатор, конструкция которого не предусматривает изменения его емкости.
Конденсатор переменной емкости
Конденсатор, емкость которого можно изменять с помощью подвижной системы в заданных пределах в процессе функционирования аппаратуры.
Подстроечный конденсатор
Конденсатор, емкость которого можно изменять с помощью подвижной системы в заданных пределах в процессе подстройки аппаратуры с последующим закреплением подвижной системы в положении, соответствующем установленной емкости.
Конденсаторная сборка
Группа конструктивно-объединенных конденсаторов, допускающая самостоятельное подключение любого конденсатора к внешней цепи.
Конденсатор общего применения
Конденсатор, предназначенный для использования в цепях постоянного, пульсирующего, переменного напряжения и в импульсных режимах.
Конденсатор специального применения
Конденсатор, предназначенный для использования в конкретных видах цепей или режимов.
Импульсный конденсатор
Конденсатор, предназначенный для применения в импульсном режиме.
Помехоподавляющий конденсатор
Конденсатор, предназначенный для ослабления электромагнитных помех.
Помехоподавляющий конденсатор типа X
Помехоподавляющий конденсатор, к которому не предъявляются специальные требования по обеспечению безопасности поражения электрическим током.
Помехоподавляющий конденсатор типа Y
Помехоподавляющий конденсатор повышенной электрической прочности, применяемый при переменном напряжении электрических цепей до 250 В.
Проходной конденсатор
Помехоподавляющий конденсатор, имеющий более двух выводов, из которых как минимум два вывода подсоединены к одному электроду, и по которым протекает ток внешней цепи.
Опорный конденсатор
Помехоподавляющий конденсатор, который имеет опорный вывод, обеспечивающий малую индуктивность соединения одного из электродов конденсатора с корпусом аппаратуры.
Коаксиальный проходной конденсатор
Проходной конденсатор цилиндрической конструкции, у которого ток внешней цепи протекает по стержню, проходящему по оси конденсатора, при этом выводы и электроды конденсаторов образуют коаксиальную конструкцию.
Некоаксиальный проходной конденсатор
Проходной конденсатор, у которого по электродам или выводам, не образующим коаксиальную конструкцию, протекает ток внешней цепи.
Защитный конденсатор
Конденсатор, снабженный плавкой вставкой, исключающей короткое замыкание во внешней цепи в случае пробоя диэлектрика конденсатора.
Керамический конденсатор
Конденсатор с диэлектриком из керамики.
Тонкопленочный конденсатор
Конденсатор, диэлектрик которого выполнен на основе тонкопленочной технологии.
Оксидный конденсатор
Конденсатор, диэлектриком которого служит оксидный слой некоторых вентильных металлов, например: алюминия, тантала, ниобия.
Конденсатор с объемно-пористым анодом
Оксидный конденсатор, анод которого представляет собой объемно-пористое тело, сформированное на основе порошка вентильного металла.
Фольговый конденсатор
Конденсатор, электроды которого состоят из металлической фольги.
Оксидно-электролитический конденсатор
Оксидный конденсатор, катодом которого является электролит.
Оксидно-полупроводниковый конденсатор
Оксидный конденсатор, катодом которого является слой полупроводника, нанесенного непосредственно на оксидный слой.
Конденсатор с двойным электрическим слоем (ионистор)
Конденсатор, накопление заряда и энергии в котором происходит за счет образования электрического поля в двойном электрическом слое на границе раздела между проводником с электронной проводимостью и проводником с ионной проводимостью (электролитом).
Воздушный конденсатор
Конденсатор, диэлектриком которого служит воздух.
Вакуумный конденсатор
Конденсатор, диэлектриком которого служит вакуум.
Линейный конденсатор
Конденсатор, заряд которого пропорционален напряжению, прилагаемому к электродам конденсатора, т.е. емкость которого не зависит от приложенного напряжения.
Нелинейный конденсатор
Конденсатор, зависимость заряда которого от приложенного к электродам напряжения отличается от линейной, т.е. емкость которого зависит от приложенного напряжения.
Вариконд
Нелинейный конденсатор, емкость которого управляется приложенным к электродам напряжением.
Пленочный конденсатор
Конденсатор с диэлектриком из органической синтетической полимерной пленки.

Примечание — В зависимости от материала диэлектрика пленочные конденсаторы разделяются на полиэтилентерефталатные, полипропиленовые, полифениленсульфидные, полиэтиленнафталатные и др.

Конденсатор с комбинированным диэлектриком (комбинированный конденсатор)
Конденсатор, диэлектрик которого состоит из определенного сочетания слоев различных материалов.

Примечание — Примерами такого диэлектрика является сочетание конденсаторной бумаги и органической пленки, пленок с различной диэлектрической проницаемостью, слоев органической пленки и жидкого диэлектрика.

Металлизированный конденсатор
Конденсатор, электроды которого состоят из металла, напыленного на диэлектрик.
Конденсатор с многослойным диэлектриком (многослойный конденсатор)
Конденсатор, диэлектрик которого состоит из нескольких слоев материала.
Герметичный конденсатор
Конденсатор с герметичной конструкцией корпуса, исключающей массообмен между внутренним объемом конденсатора и окружающей средой.
Уплотненный конденсатор
Конденсатор с конструкцией корпуса, уплотненной органическими материалами, не исключающей массообмен между внутренним объемом конденсатора и окружающей средой.
Защищенный конденсатор
Конденсатор, имеющий влагозащитное покрытие или оболочку.
Незащищенный конденсатор
Конденсатор, не имеющий влагозащитной оболочки.
Изолированный конденсатор
Конденсатор, конструкция которого допускает контакт корпуса конденсатора с проводящей поверхностью при приложении номинального напряжения между проводящей поверхностью и любым выводом конденсатора.
Неизолированный конденсатор
Конденсатор, конструкция которого не допускает контакт корпуса конденсатора с проводящей поверхностью при приложении номинального напряжения между проводящей поверхностью и любым выводом конденсатора.
Конденсатор для поверхностного монтажа
Конденсатор, у которого выводы выполнены в виде контактных площадок.
Полярный конденсатор
Конденсатор, предназначенный для применения в цепях постоянного и пульсирующего тока при постоянной полярности напряжения на его выводах.
Неполярный конденсатор
Конденсатор, допускающий смену полярности напряжения на его выводах.

 Конструктивные элементы

Электрод конденсатора
Нрк. обкладка конденсатора
Часть конденсатора из токопроводящего материала, предназначенная для создания в диэлектрике электрического поля.
Вывод конденсатора
Часть конденсатора, предназначенная для соединения его электрода с внешней электрической цепью.
Опорный вывод опорного конденсатора
Один из выводов помехоподавляющего опорного конденсатора, конструкция которого пригодна для соединения с корпусом аппаратуры без дополнительных соединительных проводов.

Примечание — Конструкция этого вывода может быть выполнена в виде резьбовой шпильки или резьбового фланца.

Самофиксирующийся [самозащелкивающийся] вывод
Вывод, предназначенный для самостоятельного фиксирования [защелкивания] при установке на печатную плату с целью фиксирования изделия в определенном положении.
Анод конденсатора
Положительный электрод полярного конденсатора.
Катод конденсатора
Отрицательный электрод полярного конденсатора.

 Основные технические параметры, свойства и характеристики

Саморазряд конденсатора
Свойство конденсатора, заключающееся в самопроизвольном снижении напряжения на разомкнутых выводах заряженного конденсатора в результате объемной и поверхностной проводимости элементов конструкции конденсатора.
Самовосстановление конденсатора
Свойство конденсатора восстанавливать работоспособность после локального пробоя его диэлектрика.
Основная резонансная частота конденсатора
Самая низкая частота переменного напряжения, при которой полное сопротивление конденсатора минимально.
(Электрическая) емкость конденсатора
Электрическая емкость между электродами электрического конденсатора.
Минимальная емкость конденсатора
Минимальное значение емкости конденсатора переменной емкости и подстроечного конденсатора, которое может быть получено перемещением его подвижной системы.
Максимальная емкость конденсатора
Максимальное значение емкости конденсатора переменной емкости и подстроечного конденсатора, которое может быть получено перемещением его подвижной системы.
Номинальная емкость конденсатора
Емкость, на которую рассчитан и сконструирован конденсатор.
Допускаемое отклонение емкости конденсатора
Максимально допустимая разность между значениями измеренной и номинальной емкости конденсатора, выраженная в абсолютных единицах, или указанная разность, отнесенная к номинальному значению емкости, выраженная в процентах.
Номинальное напряжение конденсатора
Максимальное напряжение, при котором конденсатор может работать в течение установленной наработки в условиях, указанных в нормативной документации.
Номинальный ток проходного конденсатора
Максимальный ток внешней цепи, протекающий по электродам и выводам проходного конденсатора, при котором конденсатор может работать в течение установленной наработки в условиях, указанных в нормативной документации.
Испытательное напряжение конденсатора
Напряжение, превышающее номинальное, при котором проверяется электрическая прочность конденсатора.
Тангенс угла потерь конденсатора
Отношение активной мощности конденсатора к его реактивной мощности при синусоидальном напряжении определенной частоты.
Добротность конденсатора
Отношение реактивной мощности конденсатора к его активной мощности при синусоидальном напряжении определенной частоты.
Зарядный ток конденсатора
Ток, проходящий через конденсатор при его зарядке.
Разрядный ток конденсатора
Ток, проходящий через конденсатор при его разрядке.
Ток утечки конденсатора
Ток проводимости, проходящий через конденсатор при постоянном напряжении.
Электрическое сопротивление изоляции конденсатора
Электрическое сопротивление конденсатора постоянному току при определенном постоянном напряжении, приложенном к выводам конденсатора.
Постоянная времени конденсатора
Величина, равная произведению сопротивления изоляции конденсатора на его емкость.
Собственная индуктивность конденсатора
Нрк. паразитная индуктивность
Индуктивность токоведущих элементов и выводов конденсатора, обусловленная его конструкцией.
Полное электрическое сопротивление конденсатора
Нрк. импеданс
Электрическое сопротивление конденсатора переменному синусоидальному току.
Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора; ЭПС
Активная составляющая полного сопротивления конденсатора при определенной частоте приложенного напряжения.
Вносимое затухание
Величина, характеризующая ослабление электрического сигнала помех определенной частоты, вызванная включением помехоподавляющего конденсатора в электрическую схему.
Максимальная температура конденсатора
Температура наиболее нагретой точки контролируемого участка поверхности конденсатора.
Температура перегрева конденсатора
Величина, равная разности температур контролируемого участка поверхности конденсатора и окружающей среды.
Температурный коэффициент емкости конденсатора
Величина, применяемая для характеристики конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры, равная относительному изменению емкости при изменении температуры конденсатора на один градус Цельсия.
Температурная характеристика емкости конденсатора
Максимальное изменение емкости, происходящее в установленном диапазоне температур при определенной, заданной в нормативной документации последовательности измерения, отнесенная к значению емкости, измеренной при температуре, указанной в нормативной документации.
Коэффициент диэлектрической абсорбции конденсатора
Величина, характеризующая диэлектрическую абсорбцию конденсатора, равная отношению напряжения, возникающего на выводах конденсатора, за счет диэлектрической абсорбции, к напряжению заряженного конденсатора.
Взрывоустойчивость конденсатора
Свойство конструкции конденсатора, исключающее возможность его разрушения при возникновении избыточного давления в корпусе.
Управляющее напряжение вариконда
Напряжение, под воздействием которого изменяется емкость вариконда.
Коэффициент управления вариконда
Коэффициент, показывающий, во сколько раз изменяется емкость вариконда при изменении управляющего напряжения от 0 В до значения номинального напряжения.

 Литература

  1. ГОСТ Р 52002-2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий
  2. ГОСТ Р 57437-2017 Конденсаторы. Термины и определения
  3. ГОСТ IEC 60050-436-2014 Международный электротехнический словарь. Глава 436. Силовые конденсаторы

Мир на пороге глобального дефицита конденсаторов из-за решения властей всего одной страны

| Поделиться

В мире возникла угроза нехватки керамических MLCC-конденсаторов, используемых в автомобилях и современной электронике. В Маниле (Филиппины) введен локальный локдаун из-за коронавируса, который может распространиться на фабрики крупных компаний по выпуску таких конденсаторов. Риск ограничений возник и в ряде городов Китая, где тоже есть заводы по производству MLCC.

Конденсаторов на всех не хватит

Во всем мире может начаться дефицит многослойных керамических конденсаторов поверхностного монтажа (multilayer ceramic capacitors, MLCC), сообщает аналитическая компания TrendForce. Угроза нехватки этих компонентов, используемых во всех современных электронных устройствах, возникла из-за властей всего лишь одной страны – Филиппин.

По данным TrendForce, филиппинское правительство распорядилось ввести коронавирусные ограничения в Маниле (столица Филиппин) и ее округах. Это может вызвать трудности с выпуском MLCC на фабриках компаний Samsung и Murata, расположенных в непосредственной близости от Манилы. Ограничения введены до 20 августа 2021 г.

Завод японской компании Murata расположен в Танаунане. На нем выпускаются конденсаторы крупных размеров преимущественно для автомобильной электроники. В общей сложности на Филиппины приходится 18% общего объема производства MLCC для автомобилей.

Крошечные керамические конденсаторы скоро станут на вес золота

Завод корейской Samsung в филиппинском городе Каламба отвечает за производство MLCC базового и среднего уровня со стандартизованными размерами и характеристиками. Такие конденсаторы используются в самых разных потребительских устройствах. Данная фабрика Samsung выпускает 15% мировых объемов MLCC такого класса и по объемам производства уступает лишь заводу той же Samsung в Тяньцзине (Китай). В настоящее время завод в Каламбе загружен на 90%.

Вероятность простоя заводов высока

Власти Филиппин ввели локальный локдаун в Маниле и округах по примеру Малайзии, где началось быстрое распространение нового штамма коронавируса COVID-19, известного как Delta. То же сейчас происходит и в Маниле.

Как сообщают аналитики TrendForce, заводы Murata и Samsung находятся на расстоянии около 67 километров от Манилы, то есть пока не входят в зону действия новых ограничений. На момент публикации материала работали в обычном режиме, но все может измениться, если локдаун в Маниле не поможет сдержать распространение коронавируса.

В этом случае власти Филиппин могут расширить спектр действия ограничений, и тогда они, с высокой долей вероятности, захватят и территории обоих заводов. Вместе с карантином в Малайзии, где тоже есть фабрики по производству MLCC, это может привести к острой нехватке таких компонентов уже в текущем (III) квартале 2021 г.

Тайвань всех спасет

Коронавирус COVID-19 заставил власти многих стран Юго-Восточной Азии ввести общенациональные или региональные запреты, включая ограничения на свободное перемещение граждан. Из-за подобных мер в Малайзии уже пострадали компании Murata и Samsung, а вместе с ними – и японскую Taiyo Yuden, у которых есть свои заводы по выпуску MLCC в этой стране.

Расположение фабрик по выпуску MLCC-конденсаторов

Все это может быть выгодно компаниям, чье производство расположено в странах, где нет таких жестких ковидных ограничений. TrendForce приводит в пример тайваньские Yageo и Walsin. Аналитики компании полагают, что уже в самом ближайшем будущем производители потребительской электроники перенаправят свои заказы на керамические конденсаторы именно им.

Китай может снова все испортить

Совсем плохой ситуация с общемировой нехваткой MLCC станет, если ковидные ограничения начнут вводить в Китае. Эта страна «подарила» миру коронавирус – его утечка произошла в городе Ухань в декабре 2019 г.

Илья Зуев, «Райффайзен банк»: Передовые технологии не помогут, если в ИБ-процессах отсутствуют качество и полнота

ИТ в банках

Китай быстро справился с эпидемией коронавируса, в этой стране она не успела перерасти в пандемию. Однако теперь высокая вероятность быстрого распространения штамма Delta возникла в Нанкине и Чжанцзяцзе, что может привести к ограничениям.

На КНР в настоящее время приходится 55% мирового производства MLCC-конденсаторов. Заводы компаний Murata и Yageo расположены в городах Уси и Сучжоу провинции Цзянсу, в которую входит и «коронавирусный» Нанкин.

Если ситуация с COVID-19 в Китае продолжит ухудшаться, мировым поставкам MLCC, вне всякого сомнения, будет нанесен значительный ущерб. Аналитики TrendForce уверены, что дефицит многослойных конденсаторов может начаться в III квартале 2021 г.

Дефицит полупроводников

Нехватка керамических конденсаторов поверхностного монтажа присоединится к дефициту полупроводников – процессоров, чипсетов и других микросхем. Он охватил весь мир в январе 2021 г. и тоже стал следствием пандемии коронавируса.

В этой ситуации мир оказался из-за массового перехода людей на удаленную работу в 2020 г. и возникшему в связи с этим высокому спросу на компьютеры и оргтехнику. Сперва дефицит ударил по автомобильной промышленности, а также по производству видеокарт, ноутбуков и бытовой техники. В июле 2021 г., как сообщал CNews, он добрался и до смартфонов, вызвав их стремительное подорожание.



ГОСТ 21415-75 — Конденсаторы. Термины и определения

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 25 декабря 1975 г. N 4021 дата введени установлена 01.01.77

ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, утвержденными в июне 1981 г., октябре 1983 г. (ИУС 9-81, 2-84).

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области конденсаторов, применяемых в радиоэлектронной аппаратуре.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, учебниках, учебных пособиях, технической и справочной литературе. Приведенные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1613-79.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов — синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены «Ндп».

В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты стандартизованных терминов на немецком (D), английском (Е) и французском (F) языках.

В случаях, когда существенные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено, и, соответственно, в графе «Определение» поставлен прочерк.

В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском, немецком, английском и французском языках.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, а недопустимые синонимы — курсивом.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).


(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

Термин

Определение

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

1. Конденсатор

По ГОСТ 19880-74*

________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52002-2003 (здесь и далее).

D. Kondensator

Е. Capacitor

F. Condensateur

2, 3. (Исключены, Изм. N 1).

3а. Электрод конденсатора

Ндп. Обкладка конденсатора

Часть конденсатора из токопроводящего материала, предназначенная для создания в диэлектрике электрического поля

D. Kondensatorelektrode

Е. Electrode of a capacitor

F. d’un condensateur

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

4. Вывод конденсатора

Часть конденсатора, предназначенная для соединения его электрода с внешней электрической цепью

D. Kondensatoranschluss

E. Termination of a capacitor

F. Sortie d’un condensateur

5. Саморазряд конденсатора

D. Selbstentladung des Kondensators

Свойство конденсатора, заключающееся в самопроизвольном снижении напряжения на разомкнутых выводах заряженного конденсатора

E. Self-discharge of a capacitor

F. d’un condensateur

6. Мерцание емкости конденсатора

Свойство конденсатора с металлизированным диэлектриком самопроизвольно скачкообразно изменять свою емкость

D. des Kondensators

E. Short-term stability of a capacitor

F. courte terme d’un condensateur

7. Самовосстановление конденсатора

Свойство конденсатора восстанавливать электрические параметры после местного пробоя его диэлектрика

D. Selbstheilung des Kondensators

E. Self-healing of a capacitor

F. Autocicatrisation d’un condensateur

8. Диэлектрическая абсорбция конденсатора

D. Dielektrische Absorption des Kondensators

Явление, обусловленное замедленными процессами поляризации в диэлектрике, приводящее к появлению напряжения на электродах после кратковременной разрядки конденсатора

E. Dielectric absorption of a capacitor

F. Absorption d’un condensateur

9. Разрядка конденсатора

D. Entladung des Kondensators

Процесс уменьшения заряда конденсатора, происходящий при замыкании выводов заряженного конденсатора на внешнюю электрическую цепь

E. Discharge of a capacitor

F. Processus decharge d’un condensateur

10. Зарядка конденсатора

Процесс накопления заряда конденсатора постоянной емкости, связанный с увеличением напряжения на его выводах

D. Aufladung eines Kondensators

E. Charging of a capacitor

F. Processus de charge d’un condensateur

11. Заряд конденсатора

Величина, равная произведению напряжения между выводами конденсатора на его емкость

D. Ladung des Kondensators

E. Charge of a capacitor

F. de charge d’un condensateur

12. Основная резонансная частота конденсатора

Самая низкая частота переменного напряжения, при которой полное сопротивление конденсатора минимально

D. Grundresonans frequenz eines Kondensators

E. Main resonant frequency of a capacitor

F. fondamentale de d’un condensateur

13. Анод конденсатора

Положительный электрод полярного конденсатора

D. Kondensatoranode

E. Anode of a capacitor

F. Anode d’un condensateur

14. Катод конденсатора

Отрицательный электрод полярного конденсатора

D. Kondensatorkathode

E. Cathode of a capacitor

F. Cathode d’un condensateur

4-14. (Измененная редакция, Изм. N 1).

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КОНДЕНСАТОРОВ

15. (Исключен, Изм. N 1).

15а. Конденсатор постоянной емкости

Конденсатор, конструкция которого не предусматривает изменения его емкости

D. Festkondensator

E. Fixed capacitor

F. Condensateur fixe

15б. Конденсатор переменной емкости

D. Kondensator

Конденсатор, емкость которого можно непрерывно изменять с помощью подвижной системы в заданных пределах в процессе функционирования аппаратуры

Е. Variable capacitor

F. Condensateur variable

15в. Подстроечный конденсатор

D. Trimmkondensator

Конденсатор, емкость которого можно непрерывно изменять с помощью подвижной системы в заданных пределах в процессе подстройки аппаратуры

Е. Trimmer capacitor, pre-set capacitor, tuning capacitor

F. Condensateur ajustable, condensateur d’appoint

15г. Конденсаторная сборка

D. Kondensatorenbaugruppe

Группа конструктивно-объединенных конденсаторов, допускающая самостоятельное подключение любого конденсатора к внешней цепи

Е. Capacitor networks

F. Ensemble des condensateurs


15а-15г. (Введены дополнительно, Изм. N 1).

16. Керамический конденсатор

Конденсатор с диэлектриком из керамики

D. Keramikkondensator

Е. Ceramic capacitor

F. Condensateur

17. Стеклокерамический конденсатор

Конденсатор с диэлектриком на основе стекла и керамики

D. Glaskeramikkondensator

Е. Glass-ceramic capacitor

F. Condensateur

18. Стеклянный конденсатор

Конденсатор с диэлектриком из стекла

D. Glaskondensator

Е. Glass capacitor

F. Condensateur verre

19. Слюдяной конденсатор

Конденсатор с диэлектриком из слюды

D. Glimmerkondensator

Е. Mica capacitor

F. Condensateur au mica


16-19. (Измененная редакция, Изм. N 1).

20, 21. (Исключены, Изм. N 1)

22. Бумажный конденсатор

Конденсатор с диэлектриком из бумаги

D. Papierkondensator

Е. Paper capacitor

F. Condensateur au papier

23. Оксидный конденсатор

Ндп. Электролитический конденсатор

D. Elektrolytkondensator

Конденсатор, диэлектриком которого служит оксидный слой.

Примечание. В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы разделяются на танталовые, ниобиевые и др.

Е. Electrolytic capacitor

F. Condensateur

24. Объемно-пористый конденсатор

Оксидный конденсатор, анод которого представляет собой объемно-пористое тело, а катод — электролит

D.

Е. Capacitor with porous anode

F. Condensateur


22-24. (Измененная редакция, Изм. N 1).

25. Оксидно-полупроводниковый конденсатор

D. Halbleiteroxydkondensator

Е. Solid-electrolyte capacitor

Оксидный конденсатор, катод которого представляет собой слой полупроводника, нанесенного непосредственно на оксидный слой.

Примечание. В зависимости от материала анода конденсаторы разделяются на алюминиевые, танталовые, ниобиевые и др.

F. Condensateur solide


(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

25а. Оксидно-электролитический конденсатор

Оксидный конденсатор, катод которого представляет собой электролит, а анод — металлическую фольгу

D. Electrolytkondensator

Е. Electrolytic capacitor with non-solid electrolyte

F. Condensateur


(Введен дополнительно, Изм. N 1).

26. (Исключен, Изм. N 1).

26а. Воздушный конденсатор

Конденсатор, диэлектриком которого служит воздух

D. Luftkondensator

Е. Air capacitor

F. Condensateur

26б. Вакуумный конденсатор

Конденсатор, диэлектриком которого служит вакуум

D. Vakuumcondensator

Е. Vacuum capacitor

F. Condensateur


26а, 26б. (Введен дополнительно, Изм. N 1).

27. Пленочный конденсатор

D. Kunstoffkondensator

Е. Film capacitor

F. Condensateur

Конденсатор с диэлектриком из органической синтетической пленки.

Примечание. В зависимости от материала диэлектрика пленочные конденсаторы разделяются на полистирольные, фторопластовые, полиэтилентерефталатные, поликарбонатные, полипропиленовые и др.

28. Лакопленочный конденсатор

Пленочный конденсатор, диэлектрик которого получают осаждением раствора полимера на подложку

D. Lackfilmkondensator

Е. Lacquer-film capacitor

29. Комбинированный конденсатор

D. Kondensator mil kombiniertem Dielektrikum

Е. Composite capacitor

F. Condensateur composite

Конденсатор, диэлектрик которого состоит из определенного сочетания слоев различных материалов.

Примечание. Примерами такого диэлектрика является сочетание конденсаторной бумаги и органической пленки, пленок с различной диэлектрической проницаемостью, слоев органической пленки и жидкого диэлектрика

30. Фольговый конденсатор

Конденсатор с электродами из металлической фольги

D. Folienkondensator

Е. Foil capacitor

F. Condensateur

31. Металлизированный конденсатор

Конденсатор, электроды которого получены нанесением слоя металла непосредственно на диэлектрик

D. Metallisierter Kondensator

Е. Metallized capacitor

F. Condensateur


(Измененная редакция, Изм. N 2).

32. Многослойный конденсатор

Конденсатор, диэлектрик которого состоит из нескольких слоев материала

D. Mehrschichtenkondensator

Е. Multilayer capacitor

F. Condensateur multicouche

33. Герметичный конденсатор

Конденсатор с герметичной конструкцией корпуса

D. Hermetisch abgedichteter Kondensator

Е. Hermetically sealed capacitor

F. Condensateur

34. Уплотненный конденсатор

Конденсатор с уплотненной конструкцией корпуса

D. Abgedichteter Kondensator

Е. Sealed capacitor

F. Condensateur

35. Изолированный конденсатор


D. Isolierter Kondensator

E. Insulated capacitor

F. Condensateur

36. Неизолированный конденсатор


D. Nichtisolierter Kondensator

E. Non-insulated capacitor

F. Condensateur

37. Полярный конденсатор

D. Gepolter Kondensator

Конденсатор, предназначенный для применения в цепях постоянного и пульсирующего тока при постоянной полярности напряжения на его выводах

E. Polar capacitor

F. Condensateur polaire

38. Неполярный конденсатор

Конденсатор, допускающий смену полярности напряжения на его выводах

D. Nichtpolarer Kondensator

E. Non-polar capacitor

F. Condensateur non polaire

39. Импульсный конденсатор

Конденсатор, предназначенный для применения в импульсном режиме

D. Kondensator Impulsspannungen

E. Pulse capacitor

F. Condensateur pour impulsions

40. Помехоподавляющий конденсатор

Конденсатор, предназначенный для ослабления электромагнитных помех

D.

E. Interference suppression capacitor

F. Condensateur d’antiparasitage

41. Помехоподавляющий конденсатор типа X

Помехоподавляющий конденсатор, пробой которого не приводит к опасности поражения электрическим током

D. der Klasse X

E. Class X interference-suppression capacitor

F. Condensateur d’intiparasitage de classe X


27-41. (Изменная редакция, Изм. N 1).

42. Помехоподавляющий конденсатор типа Y

Помехоподавляющий конденсатор ограниченной постоянной емкости повышенной электрической прочности, применяемый при переменном напряжении электрических цепей до 250 В

D. der Klasse Y

E. Class Y interference-suppression capacitor

F. Condensateur d’antiparasitage de classeY

43. Помехоподавляющий конденсатор типа U

Помехоподавляющий конденсатор ограниченной постоянной емкости повышенной электрической прочности, применяемый при переменном напряжении электрических цепей до 120 В

D. der Klasse U

E. Class U interference-suppression capacitor

F. Condensateur d’antiparasitage de classe U


42, 43. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

44. Помехоподавляющий конденсатор типа Т

Помехоподавляющий конденсатор, конструкция которого обеспечивает повышенную электрическую прочность

D. der Klasse T

E. Class T interference-suppression capacitor

F. Condensateur d’antiparasitage de classe T


(Измененная редакция, Изм. N 1).

45. (Исключен, Изм. N 1).

46. Коаксиальный проходной конденсатор

Конденсатор цилиндрической конструкции, один из выводов которого представляет собой стержень, проходящий по оси конденсатора, по которому протекает ток внешней цепи

D. Koaxialer

Е. Coaxial feed-through capacitor

F. Condensateur de coaxial


(Измененная редакция, Изм. N 1).

46а. Некоаксиальный проходной конденсатор

Конденсатор, по электродам или выводам которого протекает ток внешней цепи

D. Nichtkoaxialer

Е. Non-coaxial feed-through capacitor

F. Condensateur de traversee non-coaxial


(Введен дополнительно, Изм. N 1).

47. Защитный конденсатор

Е. Internally fused capacitor

Конденсатор, снабженный плавкой вставкой, исключающей короткое замыкание во внешней цепи в случае пробоя диэлектрика конденсатора

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ

48. Емкость конденсатора

По ГОСТ 19880-74

D. eines Kondensators

Е. Capacitance of a capacitor

F. d’un condensateur

48a. Минимальная емкость конденсатора

Минимальное значение емкости конденсатора, которое может быть получено перемещением его подвижной системы

D. Minimale eines Kondensators

Е. Minimum capacitance of a capacitor

F. minimale d’un condensateur

48б. Максимальная емкость конденсатора

Максимальное значение емкости конденсатора, которое может быть получено перемещением его подвижной системы

D. Maximale eines Kondensators

Е. Maximum capacitance of a capacitor

F. maximale d’un condensateur


48a, 48б. (Введены дополнительно, Изм. N 1).

49. Номинальная емкость конденсатора

D.

Емкость конденсатора, значение которой обозначено на конденсаторе или указано в сопроводительной документации и являющееся исходным для отсчета отклонений от этого значения

Е. Rated capacitance

F. nominale

50. Допускаемое отклонение емкости конденсатора

Максимально допустимая разность между значениями измеренной и номинальной емкости конденсатора

D.

Е. Capacitance tolerance

F.


49, 50. (Измененная редакция, Изм. N 1).

51, 52. (Исключены, Изм. N 1).

52а. Номинальное напряжение конденсатора

Максимальное напряжение, при котором конденсатор может работать в течение минимальной наработки в условиях, указанных в нормативно-технической документации

D. Nennspannung

Е. Rated voltage

F. Tension nominale

52б. Номинальный ток конденсатора

D. Nennstrom eines Kondensators

Максимальный ток конденсатора, при прохождении которого конденсатор может работать в течение минимальной наработки в условиях, указанных в нормативно-технической документации

Е. Rated current of a capacitor

F. Courant nominal


52а, 52б. (Введены дополнительно, Изм. N 2).

53. Испытательное напряжение конденсатора

Напряжение, превышающее номинальное, при котором поверяется электрическая прочность конденсатора

D.

Е. Test voltage

F. Tension d’essai

54. Перенапряжение конденсатора

D. eines Kondensators

Напряжение конденсатора, превышающее номинальное, которое кратковременно может подаваться на выводы оксидного конденсатора

Е. Surge voltage of a capacitor

F. Surtension d’un condensateur

55. Коэффициент перенапряжения конденсатора

Отношение перенапряжения конденсатора к номинальному напряжению

D.

Е. Surge voltage ratio

F. Rapport de surtension

56. Тангенс угла потерь конденсатора

D. Verlustfaktor

Отношение активной мощности конденсатора к его реактивной мощности при синусоидальном напряжении определенной частоты

Е. Dissipation factor

F. Tangente de l’angle de pertes

57. Добротность конденсатора

D.

Отношение реактивной мощности конденсатора к его активной мощности при синусоидальном напряжении определенной частоты

Е. Quality factor

F. Facteur de

58. Зарядный ток конденсатора

Ток, проходящий через конденсатор при его зарядке

D. Ladestrom

Е. Charging current

F. Courant de charge

59. Разрядный ток конденсатора

Ток, проходящий через конденсатор при его разрядке

D. Entladestrom

Е. Discharge current

F. Courant de

60. Ток утечки конденсатора

Ток проводимости, проходящий через конденсатор при постоянном напряжении

D. Reststrom

Е. Leakage current

F. Courant de fuite

61. Электрическое сопротивление изоляции конденсатора

Электрическое сопротивление конденсатора постоянному току

D. Isolationswinderstand

Е. Insulation resistance

F. d’isolement

62. Постоянная времени конденсатора

Величина, равная произведению сопротивления изоляции конденсатора на его емкость

D. Zeitkonstante

Е. Time constant

F. Constante de temps

63. Собственная индуктивность

По ГОСТ 19880-74

D.

Е. Self-inductance

F. Inductance propre

64. Собственная индуктивность конденсатора

Собственная индуктивность, обусловленная конструкцией конденсатора

Ндп. Паразитная индуктивность

D.

Е. Inductance

F. Inductance

65. Электродвижущая сила конденсатора

Электродвижущая сила, возникающая на выводах конденсатора

D. Elektromotorische Kraft

Е. Electromotive force

F. Force

66. Полное электрическое сопротивление

По ГОСТ 19880-74

D. Scheinwiderstand

Е. Impedance

F.

67. Полное электрическое сопротивление конденсатора

Электрическое сопротивление конденсатора переменному синусоидальному току

Ндп. Импеданс

D. Scheinwiderstand

Е. Impedance

F.

68. Электрическое сопротивление связи проходного конденсатора

Величина, равная отношению переменного напряжения на разомкнутом выходе конденсатора к переменному току на его входе

D. Kopplungswiderstand

Е. Coupling impedance

F. de couplage

69. Максимальная температура конденсатора

Температура наиболее нагретой точки поверхности конденсатора

D. eines Kondensators

Е. Maximum temperature of a capacitor

F. maximale d’un condensateur

70. Минимальная температура конденсатора

Температура наиболее холодной точки поверхности конденсатора

D. Minimaltemperatur eines Kondensators

Е. Minimum temperature of a capacitor

F. minimale d’un condensateur

71. Температура перегрева конденсатора

D. eines Kondensators

Величина, равная разности между максимальной температурой конденсатора и температурой окружающей среды

Е. Temperature rise of a capacitor

F. de surchauffage d’un condensateur

72. Температурный коэффициент емкости конденсатора

D. Temperaturkoeffizient der

Величина, применяемая для характеристики конденсаторов постоянной емкости с линейной зависимостью емкости от температуры, равная относительному изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия

Е. Temperature coefficient of capacitance

F. Coefficient thermique de


54-72. (Измененная редакция, Изм. N 1).

73. Коэффициент диэлектрической абсорбции конденсатора

D. Koeffizient der dielektrischen Absorption eines Kondensators

Величина, характеризующая диэлектрическую абсорбцию конденсатора, равная отношению напряжения, возникающего на выводах конденсатора, за счет диэлектрической абсорбции, к напряжению заряженного конденсатора

Е. Absorption factor of a capacitors

F. Facteur d’absorption d’un condensateur


(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

74. Взрывоустойчивость конденсатора

Е. Pressure relief of a capacitor

Свойство конструкции конденсатора, исключающее возможность его разрушения при возникновении избыточного давления в корпусе

F. Tenue la pression interne d’un condensateur

Абсорбция конденсатора диэлектрическая

8

Анод конденсатора

13

Взрывоустойчивость конденсатора

74

Вывод конденсатора

4

Добротность конденсатора

57

Емкость конденсатора

48

Емкость конденсатора максимальная

48б

Емкость конденсатора минимальная

48а

Емкость конденсатора номинальная

49

Зарядка конденсатора

10

Заряд конденсатора

11

Импеданс

67

Индуктивность конденсатора собственная

64

Индуктивность паразитная

64

Индуктивность собственная

63

Катод конденсатора

14

Конденсатор

1

Конденсатор бумажный

22

Конденсатор вакуумный

26б

Конденсатор воздушный

26а

Конденсатор герметичный

33

Конденсатор защитный

47

Конденсатор изолированный

35

Конденсатор импульсный

39

Конденсатор керамический

16

Конденсатор комбинированный

29

Конденсатор лакопленочный

28

Конденсатор металлизированный

31

Конденсатор многослойный

32

Конденсатор неизолированный

36

Конденсатор неполярный

38

Конденсатор объемно-пористый

24

Конденсатор оксидно-полупроводниковый

25

Конденсатор оксидно-электролитический

25а

Конденсатор оксидный

23

Конденсатор переменной емкости

15б

Конденсатор пленочный

27

Конденсатор подстроечный

15в

Конденсатор полярный

37

Конденсатор помехоподавляющий

40

Конденсатор постоянной емкости

15а

Конденсатор проходной коаксиальный

46

Конденсатор проходной некоаксиальный

46а

Конденсатор слюдяной

19

Конденсатор стеклокерамический

17

Конденсатор стеклянный

18

Конденсатор типа Т помехоподавляющий

44

Конденсатор типа U помехоподавляющий

43

Конденсатор типа Х помехоподавляющий

41

Конденсатор типа Y помехоподавляющий

42

Конденсатор уплотненный

34

Конденсатор фольговый

30

Конденсатор электролитический

23

Коэффициент диэлектрической абсорбции конденсатора

73

Коэффициент емкости конденсатора температурный

72

Коэффициент перенапряжения конденсатора

55

Мерцание емкости конденсатора

6

Напряжение конденсатора испытательное

53

Напряжение конденсатора номинальное

52a

Обкладка конденсатора


Отклонение емкости конденсатора допускаемое

50

Перенапряжение конденсатора

54

Постоянная времени конденсатора

62

Разрядка конденсатора

9

Самовосстановление конденсатора

7

Саморазряд конденсатора

5

Сборка конденсаторная

15г

Сила конденсатора электродвижущая

65

Сопротивление конденсатора электрическое полное

67

Сопротивление изоляции конденсатора электрическое

61

Сопротивление связи проходного конденсатора электрическое

68

Сопротивление электрическое полное

66

Тангенс угла потерь конденсатора

56

Температура конденсатора максимальная

69

Температура конденсатора минимальная

70

Температура перегрева конденсатора

71

Ток конденсатора зарядный

58

Ток конденсатора номинальный

52б

Ток конденсатора разрядный

59

Ток утечки конденсатора

60

Частота конденсатора основная резонансная

12

Электрод конденсатора

Abgedichteter Kondensator

34

Aufladung des Kondensators

10

Dielektrische Absorption des Kondensators

8


63

Elektrolytkondensator

23, 25а

Elektromotorische Kraft

65

Entladestrom

59

Entladung des Kondensators

9

Festkondensator

15а

Foliekondensator

30


40

der Klasse Т

44

der Klasse U

43

der Klasse X

41

der Klasse Y

42

Gepolter Kondensator

37

Glaskeramikkondensator

17

Glaskondensator

18

Glimmerkondensator

19

Grundresonans frequenz eines Kondensators

12


57

Halbleiteroxydkondensator

25

Hermetisch abgedichteter Kondensator

33

eines Kondensators

69


64

Isolationswinderstand

61

Isolierter Kondensator

35

eines Kondensators

48

des Kondensators

6


50

Keramikkondensator

16

Koaxialer

46

Koeffizient der dielektrischen Absorption eines Kondensators

73

Kondensator

1

Kondensatoranode

13

Kondensatoranschluss

4

Kondensatorelektrode


Kondensatorenbaugruppe

15г

Kondensator Impulsspannugen

39

Kondensatorkathode

14

Kondensator mit kombiniertem Dielektrikum

29

Kopplungswiderstand

68

Kunstoffkondensator

27

Lackfilmkondensator

28

Ladestrom

58

Ladung des Kondensators

11

Luftkondensator

26а

Maximale des Kondensators

48б

Mehrschichtenkondensator

32

Metallisierter Kondensator

31

Minimale eines Kondensators

48а

Minimaltemperatur eines Kondensators

70


49

Nennspannung

52а

Nennstrom eines Kondensators

52б

Nichtisolierter Kondensator

36

Nichtkoaxialer

46а

Nichtpolarer Kondensator

38

Papierkondensator

22

53

Reststrom

60

Scheinwiderstand

66, 67

Selbstentladung des Kondensators

5

Selbstheilung des Kondensators

7


24

Temperaturkoeffizient der

72

Trimmkondensator

15в

eines Kondensators

54


55

eines Kondensators

71

Vakuumkondensator

26б

Kondensator

15б

Verlustfaktor

56

Zeitkonstante

62

Absorption factor of a capacitor

73

Air capacitor

26а

Anode of a capacitor

13

Capacitance of a capacitor

48

Capacitance tolerance

50

Capacitor

1

Capacitor networks

15г

Capacitor with porous anode

24

Cathode of a capacitor

14

Ceramic capacitor

16

Charge of a capacitor

11

Charging current

58

Charging of a capacitor

10

Class Т interference-suppression capacitor

44

Class U interference-suppression capacitor

43

Class X interference-suppression capacitor

41

Class Y interference-suppression capacitor

42

Coaxial feed-through capacitor

46

Composite capacitor

29

Coupling impedance

68

Dielectric absorption of a capacitor

8

Discharge current

59

Discharge of a capacitor

9

Dissipation factor

56

Electrode of a capacitor


Electrolytic capacitor

23

Electrolytic capacitor with non-solid electrolyte

25а

Electromotive force

65

Film capacitor

27

Fixed capacitor

15а

Foil capacitor

30

Glass capacitor

18

Glass-ceramic capacitor

17

Hermetically sealed capacitor

33

Impedance

66, 67

Inductance

64

Insulated capacitor

35

Insulation resistance

61

Interference suppression capacitor

40

Internally fused capacitor

47

Lacquer-film capacitor

28

Leakage current

60

Main resonant frequency of a capacitor

12

Maximum capacitance of a capacitor

48б

Maximum temperature of a capacitor

69

Metallized capacitor

31

Mica capacitor

19

Minimum capacitance of a capacitor

48а

Minimum temperature of a capacitor

70

Multilayer capacitor

32

Non-coaxial feed-through capacitor

46а

Non-insulated capacitor

36

Non-polar capacitor

38

Paper capacitor

22

Polar capacitor

37

Pre-set capacitor

15в

Pressure relief of a capacitor

74

Pulse capacitor

39

Quality factor

57

Rated capacitance

49

Rated current of a capacitor

52б

Rated voltage

52а

Sealed capacitor

34

Self-discharge of a capacitor

5

Self-healing of a capacitor

7

Self-inductance

63

Short-term stability of a capacitor

6

Solid-electrolyte capacitor

25

Surge voltage of a capacitor

54

Surge voltage ratio

55

Temperature coefficient of capacitance

72

Temperature rise of a capacitor

71

Termination of a capacitor

4

Test voltage

53

Time constant

62

Trimmer capacitor

15в

Tuning capacitor

15

Vacuum capacitor

26б

Variable capacitor

15б

Absorption d’un condensateur

8

Anode d’un condensateur

13

Autocicatrisation d’un condensateur

7

d’un condensateur

5

d’un condensateur

48

maximale d’un condensateur

48б

minimale d’un condensateur

48a

nominale

49

Cathode d’un condensateur

14

Coefficient thermique de

72

Condensateur

1

Condensateur air

26a

Condensateur

24

Condensateur solide

25

Condensateur

30

Condensateur film

27

Condensateur ajustable

15в

Condensateur au mica

19

Condensateur au papier

22

Condensateur verre

18

Condensateur

26б

Condensateur

16

Condensateur composite

29

Condensateur d’antiparasitage

40

Condensateur d’antiparasitage de classe Т

44

Condensateur d’antiparasitage de classe U

43

Condensateur d’antiparasitage de classe X

41

Condensateur d’antiparasitage de classe Y

42

Condensateur d’appoint

15в

Condensateur de coaxial

46

Condensateur de non-coaxial

46а

Condensateur

23

Condensateur

25а

Condensateur fixe

15а

Condensateur

33

Condensateur

35

Condensateur

31

Condensateur multicouche

32

Condensateur

36

Condensateur non polaire

38

Condensateur

34

Condensateur polaire

37

Condensateur pour impulsions

39

Condensateur variable

15б

Condensateur

17

Constante de temps

62

Constante

51

Courant de charge

58

Courant de

59

Courant de fuite

60

Courant nominal

52б

d’un condensateur


Ensemble des condensateurs

15г

Facteur d’absorption d’un condensateur

73

Facteur de

57

Force

65

fondamentale de d’un condensateur

12


66, 67

de couplage

68

Inductance

64

Inductance propre

63

Processus decharge d’un condensateur

9, 10

de charge d’un condensateur

11

Rapport de surtension

55

d’isolement

61

Sortie d’un condensateur

4

courte terme d’un condensateur

6

Surtension d’un condensateur

54

Tangente de l’angle de pertes

56

de surchauffage d’un condensateur

71

maximale d’un condensateur

69

minimale d’un condensateur

70

Tension d’essai

53

Tension nominale

52a

Tenue la pression interne d’un condensateur

74

50

Электроёмкость. Конденсаторы

Изучение электрических явлений вы начали еще в восьмом классе, познакомившись с явлением электризации. Сегодня мы можем провести классический опыт. Возьмем две стеклянные банки разных размеров, предварительно изолировав их от земли. Поднесем к каждой из этих банок одинаковый заряженный шар на изолированной ручке.

Если теперь мы измерим потенциалы каждой из банок, с помощью электрометров, то убедимся, что эти потенциалы не равны. Это наводит на мысли о том, что на различных телах накопление заряда происходит по-разному. Другой опыт, который мы можем провести — это разноименно зарядить два проводника.

Как вы понимаете, с увеличением заряда, будет расти напряженность электрического поля между данными проводниками. При неизменном расстоянии между проводниками, с увеличением напряженности будет расти и разность потенциалов, то есть, электрическое напряжение. При достаточно большом напряжении, диэлектрик становится проводящим (поскольку не существует идеальных диэлектриков). Возникает явление, которое называется пробоем диэлектрика: между проводниками проскакивает искра, в результате чего они разряжаются. Это говорит нам о том, что чем меньше увеличивается напряжение с увеличением заряда, тем больший заряд можно накопить. Таким образом, мы можем заключить, что необходимо ввести физическую величину, которая характеризует способность накапливать электрический заряд. Эта величина называется электроемкостью или просто емкостью.

Поскольку напряжение между двумя проводниками пропорционально напряженности электрического поля, а напряженность, в свою очередь, пропорциональна зарядам на проводниках, можно сделать вывод, что напряжение пропорционально зарядам на проводниках:

Как мы уже сказали, чем меньше увеличивается напряжение с увеличением заряда, тем больший заряд можно накопить. Поэтому, определение электроемкости для двух проводников звучит так: электроемкость двух проводников — это отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между ними:

Единицей измерения электроемкости является фарад (в честь Майкла Фарадея):

Как видно из формулы электроемкость двух проводников равна 1 Ф, если при сообщении им зарядов 1 Кл и –1 Кл, между ними возникает напряжение в 1 В.

Как мы уже говорили, заряд в 1 Кл — это очень большой заряд, поэтому, электроемкость в 1 Ф — тоже очень большая. На практике используются такие величины, как микрофарады и нанофарады.

Итак, мы дали определение электроемкости для двух проводников. Система проводников, используемых для накопления электрического заряда, называется конденсатором. Конденсатор состоит из двух проводников, которые разделены слоем диэлектрика.

Толщина диэлектрика должна быть невелика по сравнению с размерами проводников. Проводники в конденсаторе называются обкладками. В качестве обкладок часто используют очень тонкие металлические пластины, а в качестве диэлектрика — бумагу или воздух.

На сегодняшнем уроке мы рассмотрим плоский конденсатор. Плоский конденсатор состоит из двух параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга.

Поле внутри такого конденсатора будет однородным. Для того, чтобы зарядить конденсатор, достаточно подключить его к полюсам источника тока. Накопив заряд, конденсатор может сам являться источником тока некоторое время. Но, надо сказать, что конденсатор разряжается очень быстро. Электроемкость плоского конденсатора характеризуется площадью пластин и расстоянием между этими пластинами:

Очевидно, что чем больше площадь пластин, тем больший заряд можно на них накопить. Тем не менее, чем больше расстояние между пластинами, тем выше напряжение между ними:

Поскольку электроемкость обратно пропорциональна напряжению, мы можем заключить, что чем больше расстояние между пластинами, тем меньше электроемкость плоского конденсатора:

Таким образом, мы выяснили, что электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

Конечно же, электроемкость зависит и от диэлектрика, который используется в конденсаторе, поэтому в формуле мы видим диэлектрическую проницаемость. Также, в формуле есть коэффициент пропорциональности, который называется электрической постоянной. Значение электрической постоянной соответствует диэлектрической проницаемости вакуума:

Конденсаторы классифицируются по нескольким признакам: по форме обкладок, по типу диэлектрика и по назначению.

В основном конденсаторы бывают трех форм: плоские, сферические и цилиндрические.

Также конденсаторы разделяют по типу диэлектрика на керамические, бумажные и электролитические конденсаторы.

Кроме этого, конденсаторы классифицируются по назначению.

Помимо конденсаторов с постоянной электроемкостью, существуют также конденсаторы, которые обладают переменной электроемкостью. В таком конденсаторе есть статор и ротор. Вращая ротор, можно изменять суммарную площадь перекрываемую пластинами и, таким образом, изменять электроемкость. Конденсаторы с переменной емкостью широко используются в радиотехнике. Например, изменяя емкость конденсатора, можно настраивать радиоприемник на нужную частоту (или, как мы говорим, на нужную волну).

Кроме этого, на практике нередко используются конденсаторные батареи. Конденсаторная батарея представляет собой набор из нескольких конденсаторов постоянной емкости, соединенных между собой параллельно или последовательно. В зависимости от соединения, между параметрами конденсатора наблюдаются различные закономерности, которые сведены в таблицу:

Пример решения задачи.

Задача. Когда конденсатор с постоянной электроёмкостью зарядили от источника тока, напряжение между пластинами конденсатора составило 300 В. После этого, к конденсатору подключили лампочку, которая прогорела ровно 1,5 с, а потом погасла. Предполагая, что в течение этих полутора секунд, по лампочке проходил постоянный ток в 20 мА, определите электроёмкость данного конденсатора.

Типы конденсаторов в блоках питания: за что мы переплачиваем | Блоки питания компьютера | Блог

Все мы знаем, что блок питания — один из важных элементов компьютера. Некачественная модель может быстро выйти из строя, унеся за собой остальные компоненты. Давайте выясним, как применяемые в БП комплектующие влияют на надежность и стабильную работу ПК.

Надежность работы блока питания и качество формируемых напряжений напрямую зависит от компонентов, применяемых в конструкции. Самые распространенные радиоэлементы в БП — это, конечно, конденсаторы. В бюджетных моделях ставят алюминиевые электролитические. Их отличительные черты: невысокая стоимость, низкая надежность, малый срок службы и довольно средние эксплуатационные характеристики.

В более дорогих БП используются полимерные конденсаторы. Но не везде, а лишь в критически важных участках электрической схемы. У «полимеров» все гораздо лучше с надежностью, а эксплуатационные параметры значительно превосходят «электролиты».

Наступил момент, чтобы разобраться в устройстве конденсаторов более подробно. Давайте выясним, как их качество влияет на формирование питающих напряжений.

Устройство конденсаторов

Алюминиевый электролитический конденсатор обладает большой емкостью при относительно малых размерах. Себестоимость производства небольшая, поэтому такой тип недорог и очень популярен.

Конструктивно он состоит из двух лент алюминиевой фольги, между которыми размещена бумага, пропитанная электролитом. Вся конструкция свернута в плотный рулон и упакована в герметичный металлический корпус. Диэлектриком является окись алюминия на поверхности фольги, которая исполняет роль положительной обкладки (анода). Окись образовывается путем взаимодействия электролита с поверхностью при протекании электрического тока, поэтому ее толщина очень мала — за счет этого и достигается большая емкость конденсатора. Катодом является электролит, который имеет электрический контакт со всей поверхностью неоксидированной обкладки, соединенной с отрицательным выводом.

Кроме алюминиевых, существуют и другие виды электролитических конденсаторов — например, танталовые и ниобиевые. Диэлектрический слой в них образован окислом этих металлов, поэтому они дороже в производстве.

Конструкция полимерных конденсаторов аналогична алюминиевым электролитическим. Отличие состоит в том, что в качестве электролита в них применяются токопроводящие полимеры. Последние находятся в твердом состоянии: диэлектрический оксидный слой создается не на обкладке, а на поверхности токопроводящего полимерного слоя.

Жидкий электролит может сочетаться с твердыми токопроводящими полимерами — такие конденсаторы называются гибридными.

Сейчас выпускаются четыре вида полимерных конденсаторов, три из которых (SP-Cap, POSCAP, OS-CON) имеют в качестве электролита твердый токопроводящий полимер и отличаются друг от друга только материалом обкладок. Четвертый вид — гибридный (Hybrid).

Любой полимерный конденсатор по эксплуатационным характеристикам лучше, чем даже самый качественный электролитический. Более подробно поговорим об этом в следующем разделе.

Говоря о терминологии, стоит отметить, что неправильно отделять полимерные и гибридные конденсаторы от алюминиевых электролитических. По сути, все они относятся к одной группе — электролитических. Но в техническом жаргоне есть традиционное разделение на «электролиты» и «полимеры», им и будем пользоваться для удобства.

Рассмотрим основные параметры, по которым различаются конденсаторы.

Электрическая емкость — это способность обкладок конденсатора накапливать электрический заряд. Измеряется в Фарадах (Ф) или долях (мкФ, нФ, пФ). Величина обычно указывается на корпусе.

Номинальное напряжение — величина, при которой рабочие параметры конденсатора сохраняются на протяжении всего срока службы.

Максимально допустимая рабочая температура также обычно указывается на корпусе.

Повышение температуры конденсатора на каждые 10°С (свыше 40°С) уменьшает срок его службы вдвое, а то и в трое, в зависимости от типа:

ESR (Equivalen Series Resistance, в переводе «эквивалентное последовательное сопротивление») состоит из суммы активных сопротивлений обкладок, выводов, электролита и контактных соединений обкладок с выводами. Оно является паразитным, то есть — вредным. Наибольшее влияние на величину ESR оказывает электролит. Реальный конденсатор схематически можно представить как последовательное соединение паразитного сопротивления R и идеального конденсатора C:

Это сопротивление приводит к потерям как при заряде, так и разряде конденсатора. Таким образом, ухудшается качество сглаживания напряжений, формируемых БП. Помимо этого, при прохождении тока выделяется тепло, то есть происходит нагрев конденсатора. Делаем вывод: чем меньше ESR, тем лучше конденсатор.

ESI или ESL (Equivalen Series Inductance, в переводе «эквивалентная последовательная индуктивность») тоже является также паразитной. Она возникает из-за неидеальной конструкции конденсаторов и состоит из суммы индуктивностей обкладок и выводов.

Большое значение ESI (ESL) имеют конденсаторы со спиральной намоткой обкладок. При рассмотрении этого параметра реальный конденсатор представим как последовательное соединение паразитной индуктивности L и идеального конденсатора C:

При небольшой частоте импульсного тока, проходящего через конденсатор, индуктивное сопротивление будет очень мало и на работу не повлияет. Но при увеличении частоты, будет увеличиваться и индуктивное сопротивление. На частотах свыше нескольких сотен килогерц электролитический конденсатор и вовсе перестанет выполнять свои функции.

Таким образом, эквивалентная схема конденсатора с учетом всех физических несовершенств конструкции выглядит следующим образом:

Помимо вышеуказанных параметров, добавилось паразитное сопротивление R leakage. Оно характеризует ток утечки между обкладками конденсатора из-за несовершенства диэлектрического материала.

Описав эквивалентную схему суммой сопротивлений всех ее активных и реактивных элементов, получаем комплексное сопротивление Z, также называемое импедансом. Чем ниже импеданс конденсатора, тем он лучше.

Из графика видно, что импеданс в области низких частот определяется емкостным сопротивлением идеального конденсатора, в области средних частот ограничивается паразитным ESR, а по мере дальнейшего увеличения частоты, на импеданс все больше влияния начинает оказывать влияние индуктивное сопротивление паразитной ESL.

ТКЕ (температурный коэффициент емкости) характеризует относительное изменение емкости при изменении температуры. Это вредное явление, к нему особенно критичны частотозадающие цепи. При изменении температуры работающего устройства или окружающей среды, меняется и температура конденсатора, а частота начинает «плыть».

DC-bias (эффект смещения при постоянном напряжении) характеризует зависимость емкости от приложенного напряжения. Например, при увеличении напряжения на конденсаторе MLCC (см. график ниже) до максимального значения, емкость может снизиться на 65% от номинальной величины.

Каждый уважающий себя конденсатор должен поддерживать емкость неизменной. Как видим, полимерные справляются с этой задачей на отлично.

Преимущества полимерных конденсаторов

С устройством мы разобрались, теперь давайте выясним, что все это значит на практике.

Полимерные конденсаторы по сравнению с обычными электролитическими обладают более низким ESR, соответственно, и более низким импедансом. При использовании первых в сглаживающем фильтре БП заряд, накапливаемый от источника и отдаваемый в нагрузку, будет больше, сглаживание пульсаций выходного напряжения — лучше, а нагрев — гораздо меньше.

Надежность полимерных конденсаторов на порядок выше, чем алюминиевых электролитических. У последних частенько высыхает жидкий электролит, особенно, если они неправильно размещены в устройстве. Например, в непосредственной близости от горячих радиаторов охлаждения. Повышенная температура не только способствует ускоренному высыханию, но и уменьшает срок службы электролитов. Также она приводит к вздутию — нарушению герметичности корпуса путем разрыва предохранительных насечек.

Эффект высыхания приводит к уменьшению емкости конденсатора и увеличению ESR. Блок питания за это точно не скажет спасибо, зато отправить комплектующие на небеса — может запросто.

В полимерных конденсаторах высыхания быть не может — в них используется твердый токопроводящий слой. Но эксплуатация при повышенном напряжении также может привести к вздутию и разрыву корпуса.

«Полимеры» способны к самовосстановлению при локальном пробое оксидного слоя. При воздействии большого тока короткого замыкания, в локальной точке происходит сильный нагрев токопроводящего полимера. Молекулярная цепочка в зоне дефекта разрушается. В результате формируется диэлектрический слой, изолирующий место пробоя.

В алюминиевых электролитических конденсаторах подобный пробой будет лавинообразно разрастаться. Это приведет к разрыву корпуса и выходу из строя всего блока питания.

Подытоживая, давайте сравним эксплуатационные параметры рассматриваемых типов конденсаторов.

Выводы

Выбирайте блок питания так же тщательно, как и другие важные компоненты компьютера: процессор, видеокарту или материнскую плату. 

Перед покупкой изучите обзоры, по ним можно определить, какой тип конденсаторов применяется в конкретном блоке. Применение полимеров, пусть и частично, положительно сказывается на надежности и долговечности БП.

Повторяем в очередной раз — экономить на блоке питания не стоит. Как говорил барон Ротшильд: «Мы не настолько богаты, чтобы покупать дешевые вещи».

Моделирование МОП-конденсатора с помощью модуля Полупроводники

Кремниевые планарные приборы, фотоматрицы и микропроцессоры часто имеют в своем составе конденсатор со структурой металл-оксид-полупроводник (МОП). Чтобы такие устройства отвечали требованиям прикладной задачи, необходимо тщательно изучить их конструкцию с помощью моделирования. С помощью модуля расширения Полупроводники пакета COMSOL Multiphysics® это можно сделать несколькими способами…

Что из себя представляют МОП-конденсаторы

МОП-конденсатор состоит из трех основных компонентов:

  1. Полупроводниковая подложка
  2. Изолирующая пленка
  3. Металлический электрод (или затвор)

Существует два типа конструкции МОП-конденсаторов: с поверхностным каналом и со скрытым каналом. Конструкция зависит от требуемой области применения.

МОП-конденсатор. Автор изображения — Brews ohare, собственное произведение. Доступно по лицензии CC BY-SA 4.0 на Викискладе.

МОП-структуры обычно используются в планарных кремниевых устройствах для измерения электрической емкости и изучения принципа работы этих устройств. МОП-конденсаторы, в частности, используются для приборов с зарядовой связью (ПЗС или CCD) в медицине и технологиях получения и обработки изображений. Как правило, они служат в качестве компонентов МОП-транзисторов — наиболее распространенных полупроводниковых устройств в интегральных схемах и электрических контурах, например, в микропроцессорах.

Чтобы обеспечить правильную работу МОП-конденсаторов, необходимо прогнозировать их поведение. Модуль Полупроводники, являющийся расширением для программного пакета COMSOL Multiphysics, содержит несколько методов, подходящих для анализа МОП-конденсаторов.

Два способа моделирования МОП-конденсатора

Одномерная модель МОП-конденсатора, используемая в этой заметке, содержит заземление в правой конечной точке и границу раздела оксид — кремний в левой конечной точке. Для более подробного изучения границы раздела оксид — кремний можно измельчить сетку в окрестности этой точки с помощью пользовательских регулировок для сетки. Во всей области моделирования также задано однородное легирование и рекомбинация Шокли-Рида–Холла (Shockley-Read-Hall). Кроме того, для более простой настройки модели можно использовать материальные данные для кремния, которые доступны непосредственно в COMSOL Multiphysics.

С помощью подобной модели можно проанализировать поведение МОП-конденсатора различными способами, например, двумя методами, вкратце описанными ниже.

Совет: указанные ниже методы вместе с пошаговыми инструкциями подробно описаны в документации к примерам, ссылка на которые дана в конце этой статьи.

Способ 1: Анализ с линейным нарастанием напряжения (Voltage Sweep)

В первом примере толщина области модели составляет 1 мм. МОП-конденсатор моделируется в два шага: Stationary (Стационарный) для получения начальных распределений и Time-Dependent (Во временной области) для непосредственно анализа с линейным нарастанием напряжения во времени.

Напряжение изменяется линейно в диапазоне от –2 до 1 В. Исследуется медленное (низкочастотное) нарастание напряжения со скоростью 10-3 В/с и быстрое (высокочастное) нарастание со скоростью 103 В/с.

Способ 2: Анализ в режиме слабых сигналов (Small-Signal Analysis)

Можно также провести анализ в режиме слабых сигналов (small-signal analysis), чтобы определить значения дифференциальной емкости для разных значений заданного постоянного электрического смещения в МОП-конденсаторе.

Начиная с версии COMSOL Multiphysics® 5.3a в модуле Полупроводники предусмотрены две полезные опции, применимые к таким расчетным моделям. Первая — это шаг исследования Semiconductor Equilibrium (Определение равновесного состояния в полупроводнике), с помощью которого можно изучить равновесные системы, что получить начальные условия для неравновесных. Предусмотрена также формулировка (дискретизация) на основе квазиуровней Ферми, Quasi-Fermi level formulation, с помощью которой можно работать с крайне нелинейными системами уравнений при моделировании полупроводниковых устройств в экстремальных условиях, например, при очень низких температурах.


Шаг исследования Semiconductor Equilibrium (Определение равновесного состояния в полупроводнике) в программном пакете COMSOL®.

Указанные приемы продемонстрированы в модели анализа в режиме слабых сигналов МОП-конденсатора. В результате этот метод позволяет изучить набор напряжений постоянного смещения в диапазоне от –2 до 1 В. Одновременно можно учесть слабые гармонические возмущения с амплитудой 1 мВ с частотой 10-3 Гц (низкочастотный случай) и 104 Гц (высокочастотный случай). В модели для этого подхода толщина области составляет 10 мкм.

Результаты моделирования МОП-конденсатора

Оба описанных подхода к моделированию можно использовать для расчета кривых вольт-фарадной характеристики (в низко- и высокачастотном случае), которые имеют большое значение для анализа конструкции МОП-конденсаторов. Характеристики, полученные по результатам предложенных методик, изображены на рисунках ниже. При использовании обоих методов получаются примерно одинаковые вольт-фарадные характеристики (C-V curve).

Слева вольт-фарадные характеристики для варианта расчета с линейным нарастанием напряжения (Voltage Sweep), а справа – в режиме слабых сигналов (small-signal analysis).

Поведение на обоих графиках соответствует типичным данным, которые можно найти в научной литературе по данному направдению, в частности в работе, указанной в качестве первой ссылки (Reference 1) к документации моделей. Таким образом можно сделать вывод, что модуль Полупроводники способен обеспечить точное решение, в том числе при использовании альтернативных методик.

Дальнейшие шаги

Чтобы протестировать примеры из этой статьи, используете доступные ниже ссылки. Они позволят открыть указанные модели в Библиотеке моделей и приложений, в которой вы дополнительно сможете загрузить пошаговое руководство по сборке в формате PDF. При наличии активной лицензии на программное обеспечение можно также получить соответствующие MPH-файлы, войдя в учетную запись COMSOL Access.

Узнайте подробнее о моделировании полупроводников в блоге COMSOL:

Электролитические конденсаторы Snap-in от TDK-Epcos

TDK-Epcos – известный производитель высококачественных пассивных электронных компонентов. Компания является безусловным лидером по производству силовых электролитических конденсаторов в Европе.
Промэлектроника – официальный дистрибьютор TDK-Epcos на территории РФ – представляет расширение ассортимента электролитических конденсаторов с выводами Snap-in. Это конденсаторы с увеличенной механической прочностью крепления, они имеют специальные выводы, которые вставляются в отверстия, образуя защёлку и надёжно удерживая конденсатор на плате.

Ассортимент конденсаторов Snap-in от TDK-Epcos со склада Промэлектроники.
Расширение ассортимента Snap-in конденсаторов представлено в таблице:

  • Наименование

    К продаже

    Цена от

Под заказ:

0 шт.

Наличие:

640 шт.

Под заказ:

0 шт.

Наличие:

208 шт.

Под заказ:

2 000 шт.

Под заказ:

400 шт.

Наличие:

121 шт.

Под заказ:

0 шт.

Под заказ:

80 шт.

Под заказ:

0 шт. Определение

в кембриджском словаре английского языка

Рабочие также заменили двигатели насосов для конденсата и ряд печатных плат, конденсаторов и инверторных плат. Это концептуальная иллюстрация того, как магнетизм меняется на противоположный (см. компас) при приложении электрического поля (синие точки), приложенного к золотым конденсаторам.Тем не менее, он не хочет указывать какие-либо сроки, когда мы увидим такие конденсаторы в продуктах, и предостерегает от каких-либо немедленных больших ожиданий. Точно так же, как ультраконденсаторы сгладили разницу между электролитическими конденсаторами и батареями, псевдоконденсаторы еще больше стирают грань между ультраконденсаторами и батареями.На самом деле, единственный способ получить такой высокий ток — это использовать конденсаторную батарею типа , которая может очень быстро разряжаться. Материалы, известные как сопряженные полимеры, рассматривались как многообещающие кандидаты для применения в электронике, включая конденсаторы, фотодиоды, датчики, органические светоизлучающие диоды и термоэлектрические устройства.Они находятся в погоне за идеальным «суперконденсатором», своего рода конденсатором , который накапливает энергию с помощью угольных электродов, погруженных в раствор электролита. А вот конденсатор — это не обычная пара металлических пластин.

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Кембриджского словаря, издательства Кембриджского университета или его лицензиаров.

Конденсаторы

Конденсатор представляет собой электрическое устройство для накопления заряда. Как правило, конденсаторы состоят из двух или более пластин из проводящего материала, разделенных слоем или слоями изоляторов.Конденсатор может накапливать энергию, которая при необходимости передается в цепь.

Емкость

Емкость (C) определяется как отношение накопленного заряда (Q) к разности потенциалов (В) между проводниками:

 

Емкость измеряется в фарадах (F) и 1 фарад

Конденсатор с параллельными пластинами

В своей простейшей форме конденсатор представляет собой набор противоположно заряженных параллельных пластин, разделенных расстоянием (d) .Из уравнения для разности потенциалов параллельных пластин и определения емкости емкость параллельных пластин равна

.

 

Строго говоря, это уравнение справедливо только при наличии вакуума между пластинами.

Когда непроводящий материал помещается между пластинами конденсатора, может накапливаться больше заряда из-за индуцированного заряда на поверхности электрического изолятора. Отношение емкости с изолятором к емкости вакуума называется диэлектрической проницаемостью (κ, греческая буква каппа).Значения диэлектрической проницаемости можно найти в таблицах свойств материалов. Уравнение для плоского конденсатора с диэлектриком, заполняющим пространство между пластинами, равно

.

Энергия, запасенная в конденсаторе, может быть найдена с помощью любого из следующих трех уравнений, каждое из которых основано на разных переменных:

 

Конденсаторы параллельные и последовательные

Конденсаторы могут быть соединены как параллельно, так и последовательно.Два конденсатора в параллельны , если соединены отрицательные и положительные пластины, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1

Два конденсатора соединены параллельно. Рисунок (а) аналогичен схеме (б).

Можно составить уравнение для емкости одного конденсатора, которое будет иметь эквивалентную емкость этих двух конденсаторов. Суммарный заряд, хранящийся на двух конденсаторах, равен · = ···1· + ·····2·.Напряжение на каждом конденсаторе одинаковое и равно напряжению батареи (В) ; Поэтому Q 1 = C 1 V и Q 2 = C 2 V , или для эквивалентного конденсатора, Q = C экв В . Подставляя в уравнение для полной оплаты C EQ EQ = C V = C V = C V + V + C 2 V , или C EQ = С 1 + С 2 .Этот результат можно обобщить, заявив, что эквивалентная емкость для набора параллельных емкостей представляет собой просто сумму отдельных емкостей.

Конденсаторы соединяются в серии , если положительная пластина одного соединена с отрицательной пластиной, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2

Два последовательно соединенных конденсатора. Рисунок (а) аналогичен схеме (б).

При последовательном соединении все конденсаторы имеют одинаковый заряд.Разность потенциалов на конденсаторах в сумме равна разности потенциалов между клеммами батареи; следовательно,

Подстановка этих уравнений в уравнение для разности потенциалов дает

Отмена заряда дает следующее выражение для эквивалентной емкости для последовательных комбинаций: 

Примечание : Распространенная ошибка при расчете последовательной емкости состоит в том, что после сложения обратных величин отдельных конденсаторов забывают взять обратную величину для нахождения эквивалентной емкости.

Что означает конденсатор — Определение конденсатора

Примеры употребления слова конденсатор.

Она осторожно двинулась в этом направлении, к конденсаторным отсекам.

Хатч надежно обвязал его вокруг конденсатора , завязал узел и посмотрел вверх.

Хатч помог, и линия подняла конденсатор из его отсека и вытащила его из космического корабля.

Она обвязала шнур вокруг передней и задней части конденсатора и закрепила его.

Яркий солнечный свет вокруг силового конденсатора начал рассеиваться наружу, когда закаленный металлический сплав испарился в перегретую плазму.

Не прошло и двух секунд после начала штурма, как Республиканское оружие прожгло броню до высокоэнергетического конденсатора за ней.

Мокси работал по тому же принципу, что и конденсатор тайлов на этих кораблях.

Стержневые уровни

, конденсатор , поток , компенсаторы, органы управления двигателем, рейки, манометры и радиационный заряд джеклайта.

— сказал

Феррол, сосредоточив основное внимание на таймере обратного отсчета , конденсаторе и сцене на главном тактическом дисплее.

LAC полагаются на конденсаторные кольца для питания своего наступательного вооружения, и многие из них полагаются на конденсаторные кольца даже для своих кластеров точечной защиты.

Вероятно, они были в местном управлении и питались только от конденсаторных колец, но они нанесли ответный удар с вызывающей галантностью отчаяния.

И Стреди был одним из таких производителей энергии, работая на электростанции в Торнапле в качестве конденсатора , что предполагает, что у него были некоторые врожденные способности, выходящие за рамки обычных.

Как и конденсатор передатчика искрового разрядника, этот должен выдерживать высокое напряжение.

Тем не менее, предпочтительным материалом для конденсаторов и диэлектриков , несомненно, является листовая слюда.

Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем сыпучей слюды, но большая часть конденсаторной слюды марки добывается в Индии.

Определение, теория, работа и уравнение

Когда дело доходит до электроники, важными компонентами, которые служат опорами в электрической цепи, являются резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы. Основная роль конденсатора заключается в хранении определенного количества электрического заряда. Самое смешное в конденсаторах то, что вы действительно можете увидеть, как они парят в небе! Да, верно… Конденсаторы в природе — это облака.Они накапливают энергию так же, как более традиционные конденсаторы, и разряжают ее во время гроз, когда накопили достаточно электрического заряда. При этом давайте вернемся к небольшим искусственным конденсаторам и попытаемся точно понять, как они работают.

(Изображение предоставлено Pixabay)



Рекомендуемое видео для вас:


Теория работы

(Фото предоставлено Папой Ноябрь/Wikimedia Commons)

Конденсатор представляет собой устройство, состоящее из двух проводников. непроводящей областью.Технический термин для этой непроводящей области известен как диэлектрик . Диэлектриком может быть любой непроводящий элемент, включая вакуум, воздух, бумагу, пластик, керамику или даже полупроводник. Теперь давайте рассмотрим, как развивается заряд внутри конденсатора.

Давайте сначала попробуем понять фундаментальный закон, известный как Закон Кулона,  , который гласит, что одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные притягиваются с силой, пропорциональной произведению электрических зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.Теперь, используя этот закон, мы можем объяснить, что заряды, накапливающиеся на одной пластине конденсатора, действуют на заряды другой пластины проводника. Одноименные заряды будут притягиваться, а разноименные отталкиваться. Это заставляет поверхность проводников развиваться и удерживать равные и противоположные заряды. Диэлектрик, находящийся между двумя проводниками, создает электрическое поле, проходящее через него.

Если бы кто-то попытался визуализировать работу конденсатора менее строгим способом, мы всегда могли бы провести аналогию с гидравликой, чтобы упростить визуализацию.Представим, что в трубе с проточной водой находится резиновая мембрана. Мембрана в данном случае является аналогом конденсатора. Вода не может проходить через мембрану, но некоторые могут, если мембрана максимально растянута. Эта аналогия проясняет для нас кое-что:

  • Ток изменяет заряд конденсатора точно так же, как вода растягивает мембрану. Это связано с тем, что одна пластина конденсатора имеет больший заряд, а другая пластина имеет меньший заряд в соответствии с законом Кулона.Это снова похоже на резиновую мембрану, поскольку количество воды на одной стороне увеличивается по сравнению с количеством воды на другой стороне.
  • Чем сильнее заряжен конденсатор, тем больше падение напряжения на конденсаторе. Это аналогично тому факту, что резиновая мембрана отталкивается от воды пропорционально тому, насколько она растянута.
  • Происходит забавное явление, а именно то, что заряд все еще может протекать через конденсатор, даже если электроны физически не переходят на другую сторону.Это аналогично воде, протекающей по трубе. Даже если ни одна молекула воды не может пройти через мембрану, поток не может продолжаться в одном и том же направлении вечно. Резиновая мембрана должна разорваться и пропустить воду в какой-то пороговой точке, что аналогично пробою диэлектрика в конденсаторе.

Емкость, напряжение, мощность и энергия

В количественном выражении емкость представляет собой заряд на единицу напряжения, который может накапливаться элементом.Емкость конденсатора можно представить как объем бутылки с водой. Чем больше бутылка, тем больше воды она может хранить; аналогично, чем больше конденсатор, тем больше будет значение его емкости. Формула емкости конденсатора:

C=Q/V

Единицей измерения емкости является Фарад (Ф). Говорят, что емкость равна одному фараду, если один кулон заряда может храниться с одним хранилищем на двух концах пластины конденсатора. В приведенном выше уравнении Q означает количество накопленного заряда, а V — напряжение или разность потенциалов, которые испытывает конденсатор.

Теперь давайте попробуем понять, как энергия хранится в конденсаторе, что требует некоторой математической строгости. Ток, протекающий через любое устройство, можно рассчитать как количество заряда, протекающего в единицу времени.

I=dQ/dt

Переставляя значение емкости конденсатора следующим образом:

C*dV=dQ

формуле (I=dQ/dt), мы получаем следующую формулу:

I=C*dV/dt

Перемножая и взяв определенные интегралы с обеих сторон, взяв пределы до того, как он был заряжен до точки где он полностью заряжен, мы получаем следующую формулу:

Приведенная выше формула дает напряжение и ток конденсатора после должного периода зарядки Т.Мощность конденсатора можно получить, используя стандартную формулу электрической мощности, которая выглядит следующим образом:

P=VI

В приведенном выше уравнении P обозначает мощность, поглощаемую конденсатором. V и I обозначают напряжение и ток конденсатора соответственно. Теперь, подставив формулу тока (I=C*dV/dt) конденсатора, получим следующую формулу:

P=V*C*(dV/dt)

Энергия, потребляемая потребителем можно получить, взяв интеграл от приведенной выше мощности, и можно выполнить небольшой однострочный расчет, чтобы прийти к элегантному решению: электричество как электрический потенциал.Имея это в виду, во время очередной грозы вы можете обратиться к своим напуганным друзьям и сообщить им, что молния на самом деле создается самыми большими конденсаторами на планете!

Рекомендуемая литература

Конденсатор — Academic Kids

От академических детей

Конденсатор (иногда упоминаемый с использованием более старого термина конденсатор ) представляет собой устройство, накапливающее энергию в электрическом поле, создаваемом между парой проводников, на которых размещены одинаковые, но противоположные электрические заряды.Преднамеренные конденсаторы имеют тонкие проводящие пластины (обычно сделанные из металла), уложенные друг на друга или свернутые для формирования компактного устройства, но каждая многопроводная геометрия имеет емкость .

Физика конденсатора

Обзор

Типичные конструкции состоят из двух электродов или пластин, каждая из которых хранит противоположный заряд. Эти две пластины являются проводящими и разделены изолятором или диэлектриком . Заряд накапливается на поверхности пластин, на границе с диэлектриком.Поскольку каждая пластина хранит равный, но противоположный заряд, общий заряд 90 346 в устройстве всегда равен нулю.

Электроны в молекулах смещаются к положительно заряженной левой пластине. Затем молекулы создают направленное влево электрическое поле, которое частично аннулирует поле, созданное пластинами. (Воздушный зазор показан для наглядности, в реальном конденсаторе диэлектрик находится в непосредственном контакте с пластинами.)

Емкость

Емкость конденсатора ( C ) является мерой количества заряда ( Q ), накопленного на каждой пластине для данной разности потенциалов или напряжения ( В ), которое появляется на пластинах:

C = \frac{Q}{V}

В единицах СИ конденсатор имеет емкость в один фарад, когда заряд в один кулон вызывает разность потенциалов на пластинах в один вольт.Так как фарад является очень большой единицей, емкость конденсаторов обычно выражается в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ).

Емкость пропорциональна площади поверхности проводящей пластины и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Он также пропорционален диэлектрической проницаемости диэлектрического (то есть непроводящего) вещества, разделяющего пластины.

Энергия

Когда электрический заряд накапливается на пластинах конденсатора, на конденсаторе возникает напряжение из-за электрического поля накопленного заряда.2 <математика>

где V — напряжение на конденсаторе.

В электрических цепях

Для идеального конденсатора ток конденсатора пропорционален скорости изменения напряжения на конденсаторе во времени, где коэффициентом пропорциональности является емкость, C:

i(t) = C \frac{dv(t)}{dt}

Полное сопротивление в частотной области можно записать как

Z = \frac{1}{j \omega C} = — j X_C

Применяя преобразование Лапласа, импеданс принимает вид:

Z=\frac{1}{sC}

Практические конденсаторы

Общие типы постоянных конденсаторов

В продаже имеется множество типов дискретных конденсаторов с емкостями от пикофарад до нескольких фарад и номинальным напряжением до киловольт.Как правило, чем выше номинальная емкость и напряжение, тем больше физический размер конденсатора и выше стоимость. Допуски для дискретных конденсаторов обычно указываются, например, 5 или 10%, или более широкие диапазоны для некоторых типов. Настраиваемые версии имеют проблемы со стабильностью. Еще одним достоинством аналоговых компонентов является стабильность во времени и температуре, или дрейф .

Конденсаторы часто классифицируют по материалу, используемому в качестве диэлектрика, при этом диэлектрики делятся на две широкие категории: объемные изоляторы и металлооксидные пленки (так называемые электролитические конденсаторы ).

Конденсаторы с объемными изоляторами
  • Воздушный зазор: конденсатор с воздушным зазором обладает высокой устойчивостью к пробою из-за дугового разряда, поскольку ионизированный воздух вскоре заменяется свежим воздухом. Таким образом можно изготовить перестраиваемые конденсаторы большой емкости. Хорошо подходит для резонирующих КВ антенн.
  • Керамика: основные различия между типами керамических диэлектриков заключаются в температурном коэффициенте емкости и диэлектрических потерях. Диэлектрики C0G и NP0 (отрицательный-положительный-ноль, т.е. ±0) имеют наименьшие потери и используются в фильтрах, в качестве элементов синхронизации и для балансировки кварцевых генераторов.Керамические конденсаторы, как правило, имеют низкую индуктивность из-за их небольшого размера. NP0 относится к форме графика температурного коэффициента конденсатора (насколько емкость изменяется с температурой). NP0 означает, что график плоский и на устройство не влияют изменения температуры.
    • C0G или NP0 — обычно от 4,7 пФ до 0,047 мкФ, 5 %. Высокая толерантность и температурные характеристики. Крупнее и дороже.
    • X7R — типичный от 3300 пФ до 0,33 мкФ, 10 %. Хорошо подходит для некритических соединений, синхронизирующих приложений.С учетом микрофона.
    • Z5U — обычно от 0,01 мкФ до 2,2 мкФ, 20 %. Подходит для байпаса, соединения. Низкая цена и небольшой размер. С учетом микрофона.
    • Керамический чип: точность 1%, значения примерно до 1 мкФ, обычно изготавливаются из сегнетоэлектрической керамики на основе цирконата-титаната свинца (PZT).
  • Стекло — используется для изготовления чрезвычайно стабильных и надежных конденсаторов.
  • Бумага — распространена в старинном радиооборудовании, бумажный диэлектрик и слои алюминиевой фольги, свернутые в цилиндр и запечатанные воском.Низкие значения до нескольких мкФ, рабочее напряжение до нескольких сотен вольт, маслопропитанные ванны до 5000 В, используемые для пуска двигателей и высоковольтных источников питания.
  • Полиэстер, майлар: (примерно от 1 нФ до 1 мкФ) сигнальные конденсаторы, интеграторы.
  • Полистирол: (обычно в диапазоне пикофарад) стабильные сигнальные конденсаторы.
  • Полипропиленовые маломощные, высоковольтные, устойчивые к пробою, сигнальные конденсаторы.
  • PTFE или Teflon™: более эффективные и более дорогие, чем другие пластмассовые диэлектрики.
  • Посеребренная слюда: быстрые и стабильные для ВЧ и низкочастотных ВЧ цепей, но дорогие.
  • Печатная плата. Наконец, металлические проводящие участки в разных слоях многослойной печатной платы могут действовать как высокостабильный конденсатор. Общепринятой отраслевой практикой является заполнение неиспользуемых участков одного слоя печатной платы заземляющим проводником, а другого слоя силовым проводником, образуя большой распределенный конденсатор между слоями, или делать силовые дорожки более широкими, чем сигнальные дорожки.
Электролитические конденсаторы

основной артикул: электролитический конденсатор

В отличие от конденсаторов, в которых используется объемный диэлектрик, изготовленный из материала с внутренней изоляцией, диэлектрик в электролитических конденсаторах зависит от образования и сохранения микроскопического слоя оксида металла. По сравнению с объемными диэлектрическими конденсаторами, этот очень тонкий диэлектрик обеспечивает гораздо большую емкость в той же единице объема, но поддержание целостности диэлектрика обычно требует постоянного применения правильной полярности постоянного тока, иначе оксидный слой разрушится и разорвется. , что приводит к выходу из строя конденсатора.Кроме того, в электролитических конденсаторах обычно используется внутренняя влажная химия, и они в конечном итоге выходят из строя, когда вода внутри конденсатора испаряется.

Значения электролитической емкости не так четко определены, как для объемных диэлектрических конденсаторов. Особенно с алюминиевыми электролитами довольно часто можно увидеть, что электролитический конденсатор имеет «гарантированное минимальное значение» и не имеет верхней границы его значения. Для большинства целей (таких как фильтрация источника питания и соединение сигналов) этот тип спецификации приемлем.

Как и объемные диэлектрические конденсаторы, электролитические конденсаторы бывают нескольких разновидностей:

  • Алюминиевый электролитический: компактный, но с потерями, доступен в диапазоне от <1 мкФ до 1 000 000 мкФ с рабочим напряжением до нескольких сотен вольт постоянного тока. Диэлектрик представляет собой тонкий слой оксида алюминия. Они содержат агрессивную жидкость и могут лопнуть, если устройство подсоединено наоборот. За долгое время жидкость может высохнуть, что приведет к выходу из строя конденсатора. Биполярные электролиты содержат два последовательно включенных конденсатора и используются для передачи сигналов переменного тока.
  • Тантал: компактные низковольтные устройства примерно до 100 мкФ, они имеют более низкую плотность энергии и более точны, чем алюминиевые электролиты. По сравнению с алюминиевыми электролитами танталовые конденсаторы имеют очень стабильную емкость и небольшую утечку постоянного тока, а также очень низкий импеданс на низких частотах. Однако, в отличие от алюминиевых электролитов, они не переносят скачков напряжения и разрушаются (часто сильно взрываются), если их подключить в обратном направлении или подвергнуть воздействию скачков напряжения, превышающих их номинальное значение.Танталовые конденсаторы также поляризованы из-за разнородных электродов. Катодный электрод сформирован из спеченных зерен тантала, а диэлектрик электрохимически сформирован в виде тонкого слоя оксида. Тонкий слой оксида придает этому типу очень высокую емкость на единицу объема. Анодный электрод состоит из химически осажденного полупроводящего слоя диоксида марганца, который затем соединяется с внешним проводом. В разработке этого типа диоксид марганца заменяется проводящим пластиковым полимером (полипирролом), который устраняет самовозгорание при отказе конденсатора.На веб-сайте одного поставщика преимущество этой новой конструкции упоминается как «подавление горения» [1] ( http://www.niccomp.com/faq.html-ssi ).
  • Суперконденсатор или электрический двухслойный конденсатор: чрезвычайно высокие значения емкости до десяти фарад, но низкое напряжение. Они основаны на огромной площади поверхности шайб активированного угля, погруженных в электролит, при этом напряжение каждой шайбы поддерживается ниже 1 вольта. Ток проходит через неметаллический, но проводящий гранулированный углерод.
  • Ультраконденсатор или аэрогелевый конденсатор. Огромные значения, до тысяч фарад. Подобно суперконденсаторам, но с использованием углеродного аэрогеля для достижения огромной площади поверхности электрода.

Переменные конденсаторы

Отсутствует изображение
Variable-capacitors.agr.jpg

Переменные конденсаторы.

Существует два различных типа переменных конденсаторов , емкость которых может намеренно и многократно изменяться в течение срока службы устройства:

  • Те, которые используют механическую конструкцию для изменения расстояния между пластинами или площади перекрывающихся поверхностей пластин.Эти устройства называются настроечными конденсаторами или просто «переменными конденсаторами» и используются в телекоммуникационном оборудовании для настройки и управления частотой. Небольшие переменные конденсаторы, которые монтируются непосредственно на печатные платы (например, для точной установки резонансной частоты на заводе, а затем никогда больше не настраиваются), называются подстроечными конденсаторами.
  • Те, которые используют тот факт, что толщина обедненного слоя диода зависит от постоянного напряжения на диоде. Эти диоды называются диодами переменной емкости, варакторами или варикапами.Любой диод проявляет этот эффект, но устройства, специально продаваемые как варакторы, имеют большую площадь перехода и профиль легирования, специально разработанный для максимизации емкости.

Переменная емкость иногда используется для преобразования физических явлений в электрические сигналы.

  • В конденсаторном микрофоне (широко известном как конденсаторный микрофон) диафрагма действует как одна пластина конденсатора, и вибрации вызывают изменение расстояния между диафрагмой и неподвижной пластиной, изменяя напряжение, поддерживаемое на пластинах конденсатора.
  • В приборах обрабатывающей промышленности некоторые типы преобразователей давления используют емкостной элемент для измерения давления и преобразования в электрический сигнал.
  • Некоторые виды уровнемеров в резервуарах обнаруживают изменение емкости между двумя электродами, погруженными в жидкость на различной глубине.
  • Снаряд может быть оснащен бесконтактным взрывателем, который приводит в действие заряд взрывчатого вещества при изменении частоты настроенной цепи из-за приближающейся цели.
  • Переменная емкость может использоваться для обнаружения объектов [бесконтактный переключатель] или как принцип работы клавиатуры.

Электрические двухслойные конденсаторы (EDLC)

Эти устройства, часто называемые суперконденсаторами или ультраконденсаторами для краткости, представляют собой конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется слой электролита толщиной с молекулу, а не изготовленный лист материала. Поскольку накопленная энергия обратно пропорциональна толщине диэлектрика, эти конденсаторы имеют чрезвычайно высокую плотность энергии. Электроды изготовлены из активированного угля, который имеет большую площадь поверхности на единицу объема, что еще больше увеличивает плотность энергии конденсатора.Отдельные EDLC имеют емкости в сотни и даже тысячи фарад. Например, корейская компания NessCap предлагает устройства емкостью до 5000 фарад (5 кФ) при напряжении 2,7 В, полезные для электромобилей и приложений солнечной энергетики.

EDLC можно использовать в качестве замены батарей в приложениях, где требуется большой ток разряда. Их также можно заряжать сотни тысяч раз, в отличие от обычных батарей, срок службы которых составляет всего несколько сотен или тысяч циклов перезарядки.Но напряжение конденсатора падает быстрее, чем напряжение батареи во время разряда, поэтому можно использовать преобразователь постоянного тока для поддержания напряжения и увеличения полезной энергии, хранящейся в конденсаторе.

Нестандартные конденсаторы

Другие элементы схемы или устройства обладают емкостным импедансом. Это включает:

  • шлейфы: в радиочастотных цепях длина линии передачи менее четверти волны, которая открыта на дальнем конце, или длина, равная четверти волны, которая закорочена, имеет электрические свойства конденсатора.Трансформаторы линии передачи также можно было бы использовать для настройки резистивной нагрузки, чтобы она выглядела как конденсатор, если бы значение резистора отличалось от волнового сопротивления Т-линии. Видео обычно использует T-линию 75 Ом, пары RF 50, UHF (лестничная линия), как правило, 300 Ом.
  • электрически короткие антенны: Дипольные и несимметричные антенны, а также другие типы могут быть сделаны «электрически короткими», что означает, что они короче одной четверти длины волны радиосигнала.Это заставляет их выглядеть емкостными по отношению к их усилителям возбуждения. Для согласования антенны с усилителем можно добавить небольшой настраиваемый шунтирующий индуктор. Обнуление емкости также приводит к значительному увеличению эффективного размера антенны.
  • люминофоры: электролюминесцентные дисплеи, использовавшиеся в компьютерах до появления светодиодов, изготавливаются из фотоэмиссионных конденсаторов с видимым диэлектриком на основе люминофора. При стимуляции ок. 100 В переменного тока они светятся.Когда после этого их оставляют плавать, их яркость постепенно уменьшается. Если их шунтировать резистором после стимуляции, они немедленно перестают светиться. Они бывают цвета светящихся палочек, а в последнее время принимают форму длинных нитей, содержащих центральный проводник и прозрачное проводящее покрытие.
  • человеческое тело: человеческое тело можно смоделировать как конденсатор емкостью около 10 пФ, соединенный параллельно с резистором 1 МОм, для целей исследования электростатического разряда (ЭСР).
  • пьезоэлектрические кристаллы: Конденсаторы с пьезоэлектрическим кристаллом в качестве диэлектрика могут вызывать движения в кристалле или воспринимать внешние напряжения на нем.Устройства, основанные на этом принципе, называются емкостными преобразователями . Емкостные преобразователи применяются в керамических звукоснимателях фонографов, высокочастотных твиттерах и позиционерах предметного столика микроскопа. Как правило, они работают на коротких расстояниях, но могут генерировать высокое давление с хорошей линейностью.
  • паразиты: обычно нежелательны. Природа электромагнитного поля делает само пространство емкостным и индуктивным по своей природе. Обработка более быстрых полупроводников обычно включает уменьшение накопленного заряда на электродах для уменьшения паразитной емкости.Разъемы RF спроектированы так, чтобы иметь низкую емкость.
  • Вакуум: если в пустом пространстве нет электронного облака или подвижных ионов, он будет служить отличным изолятором, лишенным диэлектрического поглощения или диэлектрических потерь. Вакуумные конденсаторы обычно используются в устройствах с высоким напряжением и большой мощностью. Поскольку в вакууме отсутствует напряжение пробоя, типичным видом отказа является либо дуга, развивающаяся в опорном корпусе, либо «вакуумная дуга», возникающая при превышении работы выхода металлических поверхностей электродов.

Приложения

Конденсатор может накапливать электроэнергию при отключении от цепи зарядки, поэтому его можно использовать как быстродействующую батарею.

В цепях переменного тока или сигнальных цепях конденсатор индуцирует разность фаз в 90 градусов, опережая ток по напряжению.

Энергия, хранящаяся в конденсаторе, может быть использована для представления информации либо в двоичной форме, как в компьютерах, либо в аналоговой форме, как в схемах с переключаемыми конденсаторами и линиях задержки с ковшами.

Конденсаторы обычно используются в источниках питания, где они сглаживают выходной сигнал двухполупериодного выпрямителя.

Конденсаторы могут использоваться в аналоговых компьютерах как компоненты интеграторов. В схемах обработки сигналов также используются конденсаторы для интегрирования токового сигнала.

Конденсаторы подключаются параллельно к силовым цепям большинства электронных устройств и более крупных систем (таких как фабрики) для шунтирования и маскировки колебаний тока от основного источника питания, чтобы обеспечить «чистое» питание для сигнальных цепей или цепей управления.В звуковом оборудовании, например, таким образом используется несколько конденсаторов, чтобы шунтировать гул линии электропередачи, прежде чем он попадет в сигнальную схему. Конденсаторы действуют как локальный резерв для источника питания постоянного тока и обходят переменные токи от источника питания.

Конденсаторы и катушки индуктивности применяются вместе в настроенных цепях для выбора информации в определенных диапазонах частот. Например, радиоприемники полагаются на переменные конденсаторы для настройки частоты станции. В динамиках используются пассивные аналоговые кроссоверы, а в аналоговых эквалайзерах — конденсаторы для выбора различных звуковых диапазонов.

На принципиальных схемах конденсатор, используемый в основном для накопления заряда постоянного тока, часто изображается вертикально, а нижняя, более отрицательная пластина изображается в виде дуги. Прямая пластина указывает на положительный вывод устройства, если он поляризован (см. электролитический конденсатор). Неполяризованные электролитические конденсаторы, используемые для фильтрации сигналов, обычно имеют две изогнутые пластины. Другие неполяризованные конденсаторы имеют две прямые пластины.

Поскольку конденсаторы пропускают переменный ток, но блокируют сигналы постоянного тока, их часто используют для разделения компонентов переменного и постоянного тока в сигнале.Этот метод известен как соединение по переменному току . (Иногда для того же эффекта используются трансформаторы.) Здесь используется большое значение емкости, значение которой не нужно точно контролировать, но реактивное сопротивление которого мало на частоте сигнала. Конденсаторы для этой цели, предназначенные для установки через металлическую панель, называются проходными конденсаторами и имеют несколько другое условное обозначение.

Конденсаторы с открытым и пористым диэлектриком могут использоваться для измерения влажности воздуха.Конденсаторы с гибкой пластиной можно использовать для измерения деформации или давления.

Конденсаторы также используются для коррекции коэффициента мощности. Такие конденсаторы часто представляют собой три конденсатора, подключенных к трехфазной нагрузке. Обычно значения этих конденсаторов даются не в фарадах, а в виде реактивной мощности в реактивных вольт-амперах (вар). Цель состоит в том, чтобы согласовать индуктивную нагрузку оборудования, содержащего двигатели, чтобы вернуть нагрузку в чисто резистивное состояние.

Малоизвестное, но показательное военное применение конденсатора в ЭМИ-оружии.В качестве диэлектрика используется пластическая взрывчатка. Конденсатор заряжается и взрывается. Емкость становится меньше, но заряд на пластинах остается прежним. Это вызывает потенциальный всплеск, способный уничтожить незащищенную электронику на многие мили вокруг. Эти устройства были впервые применены США во время вторжения в Ирак в 2003 году.

История

Из сообщений об утерянных писаниях Фалеса Милетского (около 600 г. до н.э.) мы знаем, что древние греки умели генерировать искры, натирая янтарные шарики на веретенах.Это трибоэлектрический эффект, механическое разделение зарядов в диэлектрике.

Древние экспериментаторы, однако, не знали, что плотность заряда можно резко увеличить, поместив изолятор между двумя металлическими пластинами. Это было основой конденсатора. Эвальд Георг фон Клейст из Померании изобрел первый записанный конденсатор в октябре 1745 года. Это был стеклянный сосуд, покрытый изнутри и снаружи металлом. Внутреннее покрытие было соединено со стержнем, который проходил через крышку и заканчивался металлическим шариком.

До того, как открытие Клейста стало широко известно, конденсатор, по сути такой же, как и его, был независимо изобретен в январе 1746 года голландским физиком Питером ван Мусшенбруком из Лейденского университета и назван аббатом Нолле лейденской банкой.

Бенджамин Франклин исследовал лейденскую банку и доказал, что заряд хранился на стекле, а не в воде, как предполагали другие.

Ранние конденсаторы были также известны как конденсаторы , термин, который иногда используется до сих пор.Он был придуман Вольтой в 1782 году (происходит от итальянского конденсатор ) со ссылкой на способность устройства сохранять более высокую плотность электрического заряда, чем обычный изолированный проводник. В большинстве неанглийских языков до сих пор используется слово, производное от слова «конденсатор», например, во французском конденсатор или в немецком конденсатор .

Ток смещения

Физик Джеймс Клерк Максвелл изобрел понятие тока смещения, d D /dt, чтобы сделать закон Ампера совместимым с сохранением заряда в случаях, когда заряд накапливается, например, в конденсаторе.Он интерпретировал это как реальное движение зарядов даже в вакууме, где предполагал, что оно соответствует движению дипольных зарядов в эфире. Хотя от этой интерпретации отказались, поправка Максвелла к закону Ампера остается в силе (изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле).

Ток смещения должен быть включен, например, для применения закона тока Кирхгофа к внутренней части конденсатора (например, только к одной из пластин).

Свойства конденсаторов

Важными свойствами конденсаторов, помимо емкости, являются максимальное рабочее напряжение (потенциал, измеряемый в вольтах) и количество энергии, теряемой в диэлектрике.Для мощных или быстродействующих конденсаторов дополнительно следует учитывать максимальный ток пульсаций и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Типичное значение ESR для большинства конденсаторов составляет от 0,0001 до 0,01 Ом, при этом низкие значения предпочтительны для сильноточных приложений или приложений с долговременной интеграцией.

Так как конденсаторы имеют такое низкое ESR, они могут создавать огромные токи при коротких замыканиях, что может быть опасно. В целях безопасности все большие конденсаторы следует разряжать перед использованием.Для конденсаторов на уровне платы это делается путем размещения резистора большой мощности от 1 до 10 Ом на клеммах.

При восстановлении старого (особенно аудио) оборудования рекомендуется сразу же заменить все крышки на основе электролита. После длительного хранения электролитические конденсаторы могут испортиться; при первом включении оборудования со старыми электролитами может быть полезно сначала подать низкое напряжение, чтобы дать конденсаторам восстановиться перед подачей полного напряжения.

ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) также важна для сигнальных конденсаторов.Для любого реального конденсатора существует частота выше постоянного тока, при которой он перестает вести себя как чистая емкость. Это называется (первой) резонансной частотой. Это также критически важно при локальной развязке питания для высокоскоростных логических схем. Этот конденсатор подает на микросхему переходный ток. Без развязок микросхема потребляет ток быстрее, чем может обеспечить его подключение к источнику питания, поскольку части схемы быстро включаются и выключаются. У больших конденсаторов, как правило, намного выше ESL, чем у маленьких.В результате в приборной электронике часто используется несколько развязывающих конденсаторов — небольшой, 0,1 мкФ для высоких частот, большой электролитический для низких частот, а иногда и промежуточный.

В конструкции интеграторов с большой постоянной времени важно, чтобы конденсатор не сохранял остаточный заряд при коротком замыкании. Это явление называется диэлектрической абсорбцией или пропитыванием , и оно создает эффект памяти в конденсаторе. Это нелинейное явление, и оно также важно при создании фильтров с очень низким уровнем искажений.

Конденсаторы также могут изменять емкость в зависимости от приложенного напряжения. Это еще один важный источник нелинейности при создании фильтров с низким уровнем искажений. В случае некоторых типов звукового оборудования нелинейность конденсатора на пути прохождения сигнала является доминирующим источником искажений.

Конденсаторы также будут иметь утечку — некоторый уровень паразитного сопротивления на клеммах. Это существенно ограничивает время, в течение которого конденсаторы могут хранить заряд. Исторически это было основным источником проблем в некоторых типах приложений (длинные RC-таймеры, выборка и хранение и т. д.).). Большинство этих приложений с тех пор перешли на цифровые технологии.

Другие основные неидеальности включают температурный коэффициент (изменение емкости в зависимости от температуры).

Конденсаторы также могут быть изготовлены в полупроводниковых интегральных схемах с использованием металлических линий и изоляторов на подложке. Такие конденсаторы используются для хранения аналоговых сигналов в фильтрах с переключаемыми конденсаторами и для хранения цифровых данных в динамической памяти с произвольным доступом (DRAM). Однако, в отличие от дискретных конденсаторов, в большинстве производственных процессов допуски намного ниже 15-20% невозможны.

Опасность конденсатора

Конденсаторы могут сохранять заряд долгое время после отключения питания от цепи; этот заряд может вызвать поражение электрическим током (вплоть до поражения электрическим током) или повреждение подключенного оборудования. Позаботьтесь о том, чтобы все большие или высоковольтные конденсаторы были должным образом разряжены перед обслуживанием содержащего их оборудования.

Надлежащим образом утилизируйте большие маслонаполненные старые конденсаторы; некоторые содержат полихлорированные бифенилы (ПХД). Причина, по которой многие старые большие конденсаторы и трансформаторы были заполнены маслом, заключается в том, что обычное использование этих устройств может выделять много тепла.Масло является недорогим теплоотводящим веществом, устойчивым к кипению в диапазоне температур этих компонентов. Однако при перегреве масло может воспламениться. ПХБ были недорогой добавкой, которая резко снижала воспламеняемость масла. Позже было обнаружено, что отработанные ПХД могут просачиваться в грунтовые воды под свалками. При употреблении в пищу загрязненной воды ПХБ могут вызывать рак даже в очень малых количествах. Если конденсатор физически большой, он, скорее всего, будет опасен и может потребовать мер предосторожности в дополнение к описанным выше.Конечно, новые электрические компоненты больше не производятся с использованием печатных плат.

См. также

Внешние ссылки

Каталожные номера

  • Гленн Зорпетт «Суперзаряженный: крошечная южнокорейская компания собирается сделать конденсаторы достаточно мощными, чтобы приводить в движение следующее поколение гибридных электромобилей», «IEEE Spectrum», январь 2005 г., том 42, № 1, североамериканское издание. .
  • «Справочник ARRL для радиолюбителей, 68-е изд.», Лига радиолюбителей, Ньюингтон, Коннектикут, США, 1991 г.
  • «Основы теории цепей с цифровыми вычислениями», Лоуренс П.Хюльсман, Прентис-Холл, 1972 г.
  • Философские труды Королевского общества LXXII, Приложение 8, 1782 г. (Вольта чеканит слово конденсатор )
  • Spark Museum ( http://www.sparkmuseum.com/BOOK_LEYDEN.HTM ) (фон Клейст и Мюсшенбрук)
  • Биография фон Клейста ( http://www.acmi.net.au/AIC/VON_KLEIST_BIO.html )cs:Kondenztor

da:Электриск конденсатор de:Конденсатор (Электротехник) es: Конденсатор (электрический) et:Электриконденсаатор fa:خازن fi:Kondensaattori fr:Конденсатор он: קבל id:Капаситор это:Конденсатор ja:コンデンサ Ла: Конденсатор nl: Конденсатор pl:Конденсатор пт: конденсатор ru:Конденсатор sl:Конденсатор sv:Конденсатор zh:电容器

Что такое емкость | Определение и формула

Определение: Емкость – это свойство, противодействующее любому изменению напряжения.Конденсатор — это устройство, временно хранящее электрический заряд.

Конденсатор принимает или возвращает этот заряд для поддержания постоянного напряжения. Схематические символы, используемые для обозначения конденсатора, показаны на рис. 1 .

Рис. 1. Схематические обозначения конденсатора.

Конденсатор изготовлен из двух пластин из проводящего материала, разделенных изоляцией. Эта изоляция называется диэлектриком, Рисунок 2 .

 На рисунке пластины подключены к источнику постоянного напряжения. Цепь выглядит разомкнутой, потому что пластины не соприкасаются друг с другом. Однако счетчик в цепи будет показывать некоторый ток в течение короткого периода времени после замыкания переключателя.

Рис. 2. Основная форма конденсатора.

В Рисунок 3 , когда переключатель замкнут, электроны с отрицательной клеммы источника перетекают на одну пластину конденсатора.Эти электроны отталкивают электроны от второй пластины (как отталкиваются заряды), которые затем притягиваются к положительному выводу источника. Конденсатор теперь заряжен до того же потенциала, что и источник, и противостоит напряжению источника.

Если конденсатор удалить из цепи, он останется заряженным. Энергия накапливается в электрическом поле конденсатора. Как только конденсатор полностью зарядится, ток в цепи перестанет течь.

Рисунок 3. Конденсатор заряжается до напряжения источника.

Важно помнить, что в схеме на рис. 3 через конденсатор не проходят электроны. Это связано с тем, что конденсатор блокирует постоянный ток. Однако одна пластина стала отрицательно заряженной, а другая положительно заряженной. Между ними существует сильное электрическое поле.

Изоляционные или диэлектрические материалы различаются по своей способности поддерживать электрическое поле. Эта способность известна как диэлектрическая проницаемость материала.

 Константы различных материалов показаны на рис. 4 . Эти цифры основаны на сравнении с диэлектрической проницаемостью сухого воздуха. Постоянная для сухого воздуха была присвоена как 1.

Рисунок 4. Диэлектрическая проницаемость. Большие числа лучше способны поддерживать электрические поля.

Рабочее напряжение конденсатора

Диэлектрики, используемые для конденсаторов, могут выдерживать только определенные напряжения. Если это напряжение будет превышено, диэлектрик разрушится и возникнет дуга.Это максимальное напряжение известно как рабочее напряжение (WV).

Превышение рабочего напряжения может вызвать короткое замыкание и вывести из строя другие части цепи, соединенные с диэлектриком.

Для повышенных номинальных напряжений требуются специальные материалы и более толстые диэлектрики. При замене конденсатора проверьте его емкость и рабочее напряжение постоянного тока.

Когда конденсатор используется в цепи переменного тока, рабочее напряжение должно безопасно превышать пиковое напряжение переменного тока.Например, эффективное переменное напряжение 120 вольт имеет пиковое напряжение 120 В × 1,414 = 169,7 вольт. Любые используемые конденсаторы должны выдерживать напряжение 169,7 вольт.

Формула расчета емкости

Емкость определяется количеством электронов, которые могут храниться в конденсаторе на каждый вольт приложенного напряжения. Емкость измеряется в фарадах (F). Фарад представляет собой заряд в один кулон, повышающий потенциал на один вольт. Это уравнение записывается так:

\[C=\frac{Q}{E}\]

Где C — емкость в фарадах, Q — заряд в кулонах, а E — напряжение в вольтах.

Емкость конденсаторов, используемых в электронике, измеряется в микрофарадах (1/1 000 000 Ф) и пикофарадах (1/1 000 000 от 1/1 000 000 Ф). Микрофарада обычно записывается как мкФ или иногда записывается как мкФ. Пикофарад записывается как пФ. Нанофарад не является обычным измерением емкости.

Таблица преобразования этих единиц показана на рис. 5 .

Рисунок 5. Префиксы, используемые с фарадами. Обратите особое внимание на то, что префикс nano отсутствует.Нанофарад не является стандартным номиналом для конденсатора.

Емкость определяется:

  • Материалом, используемым в качестве диэлектрика. (Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем больше емкость.)
  • Площадь пластин. (Чем больше площадь пластины, тем больше емкость.)
  • Расстояние между пластинами. (Чем меньше расстояние, тем больше емкость.)
  • Эти коэффициенты связаны математической формулой:

\[C=0.225\times \frac{KA\left( n-1 \right)}{d}\]

Где C — емкость в пикофарадах, K — диэлектрическая проницаемость, A — площадь одной стороны одной пластины в квадратных дюймов, d равно расстоянию между пластинами в дюймах, а n равно количеству пластин.

Эта формула иллюстрирует следующие факты:

  1. Емкость увеличивается по мере увеличения площади пластин или диэлектрической проницаемости.
  2. Вместимость уменьшается по мере увеличения расстояния между пластинами.

Урок безопасности

Многие большие конденсаторы в телевизорах и другом электронном оборудовании сохраняют заряд в течение длительного времени после отключения питания. Разрядите эти конденсаторы, замкнув клеммы на шасси оборудования с помощью изолированной отвертки.

 Если конденсаторы не разряжены, напряжение может разрушить испытательное оборудование, а работающие на нем лица могут получить сильный удар током!

КОНДЕНСАТОРЫ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

КОНДЕНСАТОРЫ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

Конденсатор — это набор проводников, который используется для хранения электрического заряжать.Очень простой конденсатор представляет собой изолированный металлический шар. потенциал сферы радиусом R и зарядом Q равен

(27.1)

Уравнение (27.1) показывает, что потенциал шара пропорционален заряд Q на проводнике. В общем случае это справедливо для любой конфигурации проводники. Это отношение можно записать как

. (27.2)

где C называется емкостью системы проводников.Единицей емкости является фарад (F). Емкость металлическая сфера равна

(27.3)

Другим примером конденсатора является система, состоящая из двух параллельных металлических тарелки. В главе 26 было показано, что разность потенциалов между двумя пластин площадью A, расстоянием d и с зарядами +Q и -Q дается по

(27.4)

Используя определение емкости (уравнение (27.2)), емкость этого система может быть рассчитана:

(27.5)

Уравнение (27.2) показывает, что заряд конденсатора пропорционален емкости C и к потенциалу V. Чтобы увеличить количество накопленного заряда на конденсаторе при фиксированном потенциале (напряжении) емкость конденсатор надо увеличить. Так как емкость параллельного пластинчатый конденсатор пропорционален площади пластины A и обратно пропорционален к расстоянию d между пластинами, этого можно добиться увеличением площадь поверхности A и/или уменьшение разделительного расстояния d.Эти большие конденсаторы обычно изготавливаются из двух параллельных листов алюминизированной фольги, несколько дюймов в ширину и несколько метров в длину. Листы расположены очень близко вместе, но защищены от соприкосновения тонким листом пластика, зажатым между их. Весь бутерброд накрывается другим листом пластика и скручивается. как рулон туалетной бумаги.

Пример: Задача 27.7

Трубка счетчика Гейгера состоит из тонкой прямой проволоки. окружен коаксиальной проводящей оболочкой.Диаметр проволоки 0,0025 см, а у скорлупы 2,5 см. Длина трубки 10 см. Что емкость счетчика Гейгера ?

Рисунок 27.1. Схема счетчика Гейгера.

Задача будет решаться в предположении, что электрическое поле генерируется бесконечно длинная линия заряда. Схематический вид сбоку трубы показано на рис. 27.1. Радиус провода r w , радиус цилиндра r c , длина счетчика L, а заряд на проводе равен +Q.Электрическое поле в области между проволоки и цилиндра можно рассчитать по закону Гаусса. Электрическое поле в этой области будет иметь радиальное направление и его величина будет зависеть только на радиальном расстоянии r. Рассмотрим цилиндр длиной L и радиусом r показано на рис. 27.1. Электрический поток [Phi] через поверхность этого цилиндр равен

(27.6)

Согласно закону Гаусса, поток [Phi] равен заключенному заряду, деленному на по [эпсилон] 0 .Поэтому

(27.7)

Электрическое поле E(r) можно получить, используя уравнение (27.7):

(27.8)

Разность потенциалов между проводом и цилиндром может быть получена из интегрирование электрического поля E(r):

(27.9)

Используя уравнение (27.2), можно рассчитать емкость трубки Гейгера:

(27.10)

Подставляя значения для r w , r c и L в уравнение.(27.10) получаем

(27.11)

Символ конденсатора показан на рис. 27.2. Конденсаторы могут быть соединены вместе; они могут быть соединены последовательно или параллельно. Фигура 27.3 показаны два конденсатора емкостью С 1 и С 2 , подключены параллельно. Разность потенциалов на обоих конденсаторах должна быть равно и поэтому

(27.12)

Рисунок 27.2. Символ конденсатора. Рисунок 27.3. Два конденсатора соединены параллельно.

Используя уравнение (27.12), можно рассчитать общий заряд обоих конденсаторов

(27.13)

Уравнение (27.13) показывает, что общий заряд системы конденсаторов, показанный на рис. Рисунок 27.3 пропорционален разности потенциалов в системе. То два конденсатора на рис. 27.3 можно рассматривать как один конденсатор с емкость C, где C относится к C 1 и C 2 в следующим образом

(27.14)

На рис. 27.4 показаны два конденсатора емкостью С 1 и C 2 , соединены последовательно. Предположим, что разность потенциалов на C 1 равно [Delta]V 1 , а разность потенциалов на C 2 — это [Дельта]V 2 . Заряд Q на верхней пластине индуцирует заряд -Q на нижней пластине C 1 . Так как электрический заряд при сохранении заряд на верхней пластине C 2 должен быть равен Q.Таким образом, заряд нижней пластины C 2 равен -Q. То разность напряжений на C 1 определяется как

(27.15)

а разность напряжений на C 2 равна

(27.16)

Рисунок 27.4. Два конденсатора соединены последовательно. Задана общая разность напряжений на двух конденсаторах. по

(27.17)

Уравнение (27.17) снова показывает, что напряжение на двух конденсаторах, соединенных последовательно, пропорциональна заряду Q. Система действует как один конденсатор C, емкость которого может быть получена из следующего формула

(27.18)

Пример: Задача 27.10

Многопластинчатый конденсатор, используемый, например, в радиоприемниках, состоит из четырех параллельные пластины, расположенные одна над другой, как показано на рис. 27.5. Площадь каждой пластины равно A, а расстояние между соседними пластинами равно d.Что это емкость этой схемы?

Рисунок 27.5. Многопластинчатый конденсатор.

Многократный конденсатор, показанный на рис. 27.5, эквивалентен трем одинаковым конденсаторы, соединенные параллельно (см. рис. 27.6). Емкость каждого из три конденсатора равны и равны

(27.19)

Полную емкость многопластинчатого конденсатора можно рассчитать по формуле уравнение (27.14):

(27.20)

Рисунок 27.6. Схема многопластинчатого конденсатора показана на рисунке. 27.5.

Три конденсатора емкостью C 1 = 2,0 мкФ, C 2 = 5,0 мкФ, а С 3 = 7,0 мкФ, первоначально заряжаются до 36 В путем подключив каждый на несколько мгновений к 36-вольтовой батарее. Батарея тогда сняты, а заряженные конденсаторы соединены в замкнутую последовательную цепь, с положительным и отрицательным выводами, соединенными, как показано на рисунке 27.7. Что будет окончательный заряд на каждом конденсаторе? Какое будет напряжение на точки PP’ ?

Рисунок 27.7. Задача 27.13.

Начальные заряды на каждом из трех конденсаторов, q 1 , q 2 и q 3 равны

(27.21)

После подключения трех конденсаторов заряд перераспределится. Заряды трех конденсаторов после стабилизации системы равны Q 1 , Q 2 и Q 3 .Так как заряд сохраняется количество, существует связь между q 1 , q 2 и q 3 и Q 1 , Q 2 и Q 3 :

(27.22)

Напряжение между P и P’ может быть выражено через C 3 и Q 3 или в терминах C 1 , C 2 , Q 1 и Q 2 :

(27.23)

и

(27.24)

Используя уравнение (27.22), следующие выражения для Q 1 и Q 2 можно получить:

(27.25)

(27.26)

Подставляя уравнение (27.25) и уравнение (27.26) в уравнение (27.24), мы получаем

(27.27)

Комбинируя уравнение (27.27) и уравнение (27.23), Q 3 можно выразить через известные переменные:

(27.28)

Подставив известные значения емкости и начальных зарядов, получим получить

(27.29)

Напряжение на P и P’ можно найти, объединив уравнение (27.29) и уравнение (27.23):

(27.30)

Заряды конденсатора 1 и конденсатора 2 равны

(27.31)

(27.32)

Если пространство между пластинами конденсатора заполнить изолятором, емкость конденсатора будет случайной по сравнению с ситуацией, в которой между пластинами вакуум.Изменение емкости вызвано изменение электрического поля между пластинами. Электрическое поле между пластины конденсатора будут индуцировать дипольные моменты в материале между тарелки. Эти индуцированные дипольные моменты будут уменьшать электрическое поле в области между пластинами. Материал, в котором индуцированный дипольный момент равен линейно пропорциональна приложенному электрическому полю, называется линейным диэлектрик . В материалах этого типа полное электрическое поле между пластины конденсатора E связаны с электрическим полем E свободным , что существовал бы, если бы не было диэлектрика:

(27.33)

где [каппа] называется диэлектрической проницаемостью. С момента окончательного электрического поле E никогда не может превышать свободное электрическое поле E free , диэлектрическая постоянная [каппа] должна быть больше 1.

Разность потенциалов на конденсаторе пропорциональна электрическому поле между пластинами. Поскольку наличие диэлектрика снижает силы электрического поля, это также уменьшит разность потенциалов между обкладками конденсатора (если общий заряд на обкладках сохраняется константа):

(27.34)

Емкость C системы с диэлектриком обратно пропорциональна разность потенциалов между пластинами и связана с емкостью C свободный конденсатор без диэлектрика следующим образом

(27.35)

Поскольку [каппа] больше 1, емкость конденсатора может быть значительно увеличивается за счет заполнения пространства между обкладками конденсатора диэлектрик с большой каппа.

Электрическое поле между двумя пластинами конденсатора представляет собой векторную сумму поля, создаваемые зарядами на конденсаторе, и поле, создаваемое поверхностные заряды на поверхности диэлектрика. Генерируемое электрическое поле зарядами на обкладках конденсатора (плотность заряда [сигма] бесплатно ) дается

(27.36)

Полагая плотность заряда на поверхности диэлектрика равной [сигма] связанный , поле, создаваемое этими связанными зарядами, равно до

(27.37)

Электрическое поле между пластинами равно E свободное /каппа и таким образом

(27.38)

Подстановка уравнения (27.36) и уравнения (27.37) в уравнение (27.38) дает

(27.39)

или

(27.40)

Пример: Задача 27.19

Конденсатор с параллельными пластинами с площадью пластин A и расстоянием d содержит пластину диэлектрика толщиной d/2 (см. рис. 27.8) и диэлектрик постоянная [каппа]. Разность потенциалов между пластинами равна [Delta]V.

а) Через заданные величины найти электрическое поле в пустом область пространства между пластинами.

б) Найти электрическое поле внутри диэлектрика.

в) Найдите плотность связанных зарядов на поверхности диэлектрика.

Рисунок 27.8. Задача 27.19.

а) Предположим, что электрическое поле в конденсаторе без диэлектрика равно к Е 0 .Электрическое поле в диэлектрике E d равно относительно свободного электрического поля через диэлектрическую проницаемость [каппа]:

(27.41)

Разность потенциалов между пластинами можно получить, интегрируя электрическое поле между пластинами:

(27.42)

Таким образом, электрическое поле в пустой области равно

(27.43)

б) Электрическое поле в диэлектрике можно найти, комбинируя уравнение(27.41) и (27.43):

(27.44)

в) Плотность свободного заряда [сигма] свободный равна

(27.45)

Плотность связанного заряда связана с плотностью свободного заряда через следующее отношение

(27.46)

Объединяя уравнение (27.45) и уравнение (27.46), мы получаем

(27.47)

Электрическое поле в «пустом» конденсаторе можно получить с помощью закона Гаусса.Рассмотрим идеальный конденсатор (без краевых полей) и интегрирование объем, показанный на рис. 27.9. Площадь каждой пластины конденсатора равна A, а заряды на пластинах +/-Q. Заряд, заключенный в объем интегрирования показанный на рис. 27.9, равен +Q. Закон Гаусса гласит, что электрический поток [Phi] через поверхность интегрированного объема относится к заключенному плата:

(27.48)

Если между пластинами вставить диэлектрик, электрическое поле между пластинами пластины изменятся (хотя заряд на пластинах остается постоянным).Очевидно, что закон Гаусса, сформулированный в уравнении (27.48), в данном случае не выполняется. Электрическое поле E между пластинами конденсатора связано с поле без диэлектрика E свободное :

(27.49)

где [каппа] — диэлектрическая проницаемость материала между пластинами. Теперь закон Гаусса можно переписать как

. (27.50)

Закон Гаусса в вакууме является частным случаем уравнения (27.50) с [каппа] = 1.

Рисунок 27.9. Идеальный конденсатор.

Пример: Задача 27.25

Металлический шар радиусом R окружен концентрическим диэлектриком. оболочка с внутренним радиусом R и внешним радиусом 3R/2. Это окружено концентрическая тонкая металлическая оболочка радиусом 2R (см. рис. 27.10). То диэлектрическая проницаемость оболочки [каппа]. Какая емкость у этого приспособление?

Предположим, что заряд внутренней сферы Q свободен .Электрический поле внутри диэлектрика можно определить, применив закон Гаусса для диэлектрика (уравнение (27.50)) и используя в качестве интегрированного объема сферу радиуса r (где R < r < 3R/2)

(27.51)

Таким образом, электрическое поле в этой области определяется как

(27.52)

Рисунок 27.10. Задача 27.25. Электрическое поле в области между 3R/2 и 2R может быть получено аналогичным образом и равно

(27.53)

Используя электрическое поле из уравнения (27.52) и уравнения (27.53), мы можем определить разность потенциалов [Delta]V между внутренней и внешней сферой:

(27.54)

Емкость системы может быть получена из уравнения (27.54) с использованием определение емкости через заряд Q и потенциал разница [Дельта]V:

(27.55)

Электрическая потенциальная энергия конденсатора без диэлектрика и с заряд +/-Q на его пластинах дается

(27.56)

где V 1 и V 2 — потенциалы двух пластин. Электрическая потенциальная энергия также может быть выражена через емкость С конденсатора

(27.57)

Эта формула верна и для конденсатора с диэлектриком; свойства диэлектрика входит в эту формулу через емкость C.

Пример: Задача 27.40

Десять одинаковых конденсаторов емкостью 5 мкФ подключены параллельно к сети 240 В. батарея.Затем заряженные конденсаторы отсоединяют от батареи и соединены последовательно, положительный вывод каждого конденсатора соединен к минусовой клемме следующего. Какова разница потенциалов между отрицательный вывод первого конденсатора и положительный вывод второго последний конденсатор? Если эти терминалы подключены через внешнюю цепь, как много заряда будет течь по этой цепи, когда последовательно разряжается ? Сколько энергии выделяется при разряде? Сравните этот заряд и этот энергия с зарядом и энергией, хранящейся в исходном, параллельном расположении, и объясните все несоответствия.

Заряд каждого конденсатора после подключения к батарее 240 В равен равно

(27.58)

Разность потенциалов на каждом конденсаторе останется равной 240 В после конденсаторы соединены последовательно. Полная разность потенциалов на Таким образом, десять конденсаторов равны

(27.59)

Если два концевых вывода конденсаторной сети соединены, заряд 1.2 мКл потечет от положительной клеммы к отрицательной (см. Рисунок 27.11).

Рисунок 27.11. Задача 27.40. Электроэнергия, запасенная в конденсаторной сети до разряд равен

(27.60)

Энергия, запасенная в каждом конденсаторе после зарядки до 240 В, равна до

(27.61)

Ясно, что в процессе замены конденсатора энергия не теряется. Конфигурация с параллельного на последовательный.

Пример: Задача 27.39

Три конденсатора подключены, как показано на рис. 27.12. Их емкости C 1 = 2,0 мкФ, C 2 = 6,0 мкФ и С 3 = 8,0 мкФ. Если к двум свободным выводы, какой будет заряд на каждом конденсаторе? Что будет электрическая энергия каждого?

Рисунок 27.12. задача 27.39.

Предположим, что напряжение на конденсаторе C 1 равно V 1 , а напряжение на конденсаторе (C 2 + C 3 ) равно V 2 .Если заряд конденсатора C 1 равен Q 1 , то заряд параллельного конденсатора также равен Q 1 . потенциал разница по этой системе равна

(27.62)

Таким образом, заряд конденсатора 1 определяется разностью потенциалов [Дельта]В

(27.63)

Напряжение V 23 на конденсаторе (C 2 + C 3 ) относится к сбору Q 1

(27.64)

Заряд конденсатора С 2 равен

(27.65)

Заряд конденсатора С 3 равен

(27.66)

Электрическая потенциальная энергия, запасенная в каждом конденсаторе, равна

. (27.67)

Для трех конденсаторов в этой задаче электрическая потенциальная энергия равна до

(27.68)

(27.69)

(27.70)


Присылайте комментарии, вопросы и/или предложения по электронной почте [email protected]

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.