Конденсатор электрический. Принцип работы. Емкость. Математическая модель. Схемы. Типы, виды, категории, классификация.

Конденсатор. Принцип работы. Емкость в схемах. Применение. Свойства. Классификация. (10+)

Электрический конденсатор. Принцип работы, применение, классификация

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Конденсатор - электронный прибор, предназначенный для накопления и последующей отдачи электрического заряда. Работа конденсатора напрямую связана со временем. Без рассмотрения изменения заряда во времени невозможно описать работу конденсатора.

Главной характеристикой конденсатора является электрическая емкость или просто емкость. Емкость - коэффициент, определяющий зависимость заряда на конденсаторе от напряжения на нем. Подробнее об электрической емкости.

Математическая модель конденсатора. Обозначение.

Конденсатор имеет обычно два вывода. Работу конденсатора описывает следующее соотношение, которое и определяет его применение в схемотехнике. [Напряжение на конденсаторе в момент T] = [Напряжение на конденсаторе в начальный момент T0] + интеграл от [T0] до [T] ([Сила тока через выводы конденсатора] / [Емкость конденсатора]) по [Времени].

Более привычно эта формула выглядит так:

В случае, если через конденсатор идет постоянный ток, то формула приобретает вид: [Напряжение на конденсаторе в момент T] = [Напряжение на конденсаторе в начальный момент T0] + [Сила тока через выводы конденсатора] * ([T1] - [T0]) / [Емкость конденсатора]

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсатор емкостью 1 Ф за 1 с током в 1 А заряжается на 1 V. Обычно в схемах используются конденсаторы от 1 пикофарады до 100 миллифарад. Хотя сейчас бывают конденсаторы емкостью 10 Ф и выше.

Физически конденсатор состоит из двух пластин, между которыми проложен диэлектрик. Один вывод конденсатора подключен к одной пластине, другой вывод - к другой пластине. На пластинах накапливается заряд.

[Емкость конденсатора] = [Диэлектрическая проницаемость вакуума] * [Диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами] * [Площадь пластин] / [Расстояние меду пластинами], где [Диэлектрическая проницаемость вакуума] = 8,854187817E-12 Ф/м, [Диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами] зависит от конкретных свойств диэлектрического материала. Некоторые вещества, например, слюда, способствуют накоплению энергии, тогда эта константа больше единицы, может быть равна трем и более. Некоторые вещества наоборот препятствуют накоплению энергии, тогда эта константа меньше единицы. Настоящая формула приведена здесь справочно. Инженеру - схемотехнику она никогда не нужна. Емкость конденсатора написана на его корпусе. Этого вполне достаточно.

Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно. Конденсатор всячески сопротивляется этому. Это необходимо учитывать при проектировании электронных схем. Попытки быстро зарядить или разрядить конденсатор приводят к всплескам электрического тока, которые могут быть опасны для других элементов в схеме.

На идеальном конденсаторе тепловая энергия не выделяется, хотя через него может проходить переменный ток. Дело в том, что сначала конденсатор заряжается, накапливает энергию, потом разряжается, отдает энергию в цепи питания, не рассеивая ее.

На схемах конденсатор обозначается, как показано на рисунках. (А) - обычный конденсатор, (Б) - электролитический, (В) - переменный, (Г) - подстроечный.

Идеальный конденсатор

Идеальный конденсатор имеет строго фиксированную емкость, соответствующую надписи на корпусе, не зависящую от тока и внешних условий, например, температуры. Он не имеет внутренних индуктивности и сопротивления. Заряд, попавший на идеальный конденсатор, остается там вечно, пока не уйдет через выводы, ток через диэлектрик между пластинами не протекает.

Идеальный конденсатор выдерживает любой ток, имеет нулевые размеры, не занимает место на плате. Он не шумит. Напряжение на нем строго зависит от тока и времени, без посторонних помех.

Реальные конденсаторы. Классификация, виды, типы.

Если бы электрический конденсатор на самом деле был идеальным, то нужен был бы всего один тип конденсатора - ПИК (просто идеальный конденсатор). Его можно было бы применять во всех схемах. Но жизнь преподносит нам реальные конденсаторы. Конденсаторы могут быть произведены по разным технологиям и из разных материалов. От этого зависят их свойства и отклонение их емкости от заявленного номинала, написанного на корпусе.

Параметры конденсаторов, характеризующие их неидеальность. Ток утечки - ток, который идет через диэлектрик между пластинами. Этот ток зависит от напряжения и природы диэлектрика. Так что можно говорить о сопротивлении диэлектрика электрическому току. В идеале оно должно быть бесконечным, но реально может быть сотни МОм. Индуктивность - реальный конденсатор проявляет себя, как будто последовательно ему подключена некоторая индуктивность. Сопротивление пластин и выводов - реальный конденсатор проявляет себя, как будто последовательно ему подключен некоторый резистор.

Разные технологии производства конденсаторов позволяют получить разные преимущества. Рассмотрим некоторые из них.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.