Электрическая емкость. Фарад. Farad. Единицы измерения. Доли, микрофарады, нанофарады, пикофарады. Соотношения. Формулы

Понятие электрической емкости. Единицы измерения. Конденсаторы. (10+)

Электрическая емкость. Понятие. Единицы измерения

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Материал является пояснением и дополнением к статье:
Единицы измерения физических величин в радиоэлектронике
Единицы измерения и соотношения физических величин, применяемых в радиотехника.

Если от одного тела отводить заряженные определенным образом частицы (например, электроны) к другому, то вследствие избытка заряженных частиц между двумя телами возникнет разность потенциалов, то есть электрическое напряжение. Емкость между двумя телами показывает нам, сколько заряженных частиц нужно перенести от одного тела к другому, чтобы получить заданное напряжение.

Понятие емкости

Если между двумя телами емкость составляет один Фарад (Ф), Farad (F), это значит, что при переносе заряда в один Кулон напряжение изменится на один Вольт

[Изменение напряжения, В] = [Перенесенный заряд, К] / [Емкость, Ф]

Помня, что перенесенный заряд равен силе тока, помноженной на время его протекания, запишем формулу в более привычном виде:

[Изменение напряжения, В] = [Сила тока, А] * [Время, с] / [Емкость, Ф]

Конденсатор, прибор с нормированной емкостью

Электронный прибор, который специально предназначен для изменения напряжения пропорционально накопленному заряду, называется конденсатором. Практически любые тела в природе образуют между собой конденсатор, но электронным прибором он становится тогда, когда у него строго определенная емкость, что позволяет применять его в радиоэлектронных схемах.

Таким образом, ток в один Ампер, заряжает конденсатор емкостью один Фарад на один Вольт за одну секунду.

Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, так как в природе не бывает бесконечной силы тока. Если выводы заряженного конденсатора замкнуть, то сила тока должна быть бесконечной. На самом деле конденсатор и его выводы имеют некоторое внутреннее сопротивление, так что сила тока будет конечной, но может быть очень большой. Аналогично, если разряженный конденсатор подключить к источнику напряжения. Ток будет стремиться к бесконечности и будет ограничен внутренним сопротивлением конденсатора и источника напряжения.

Многие ошибки в переключательных и импульсных схемах связаны с тем, что разработчики забывают учесть тот факт, что напряжение на конденсаторе не может меняться мгновенно. Быстро открывающийся транзистор, подключенный напрямую к заряженному конденсатору, может просто сгореть или очень сильно нагреваться.

Емкость пластин и генератор Ван де Граафа

Конденсаторы обычно представляют собой две пластины, между которыми проложен слой диэлектрика.

[Емкость между двумя пластинами, Ф] = [Диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м] * [Диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами] * [Площадь пластин, кв. м] / [Расстояние между пластинами, м]

[Диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м] приблизительно равна 8.854E-12, [Расстояние между пластинами, м] много меньше линейных размеров пластин.

Рассмотрим такой интересный случай. Пусть у нас есть две пластины с определенной разностью потенциалов. Начнем их физически разносить в пространстве. Мы тратим энергию, так как пластины притягиваются друг к другу. Напряжение между пластинами будет расти, так как заряд остается прежним, а емкость убывает.

На этом принципе основана работа генератора Ван де Граафа. Там на ленте транспортера установлены металлические пластины или крупицы вещества, способного переносить заряд. Когда эти крупицы приближаются к заземленной пластине, между ними и землей прилагается некоторое, довольно высокое напряжение (1000 и более Вольт). Они заряжаются. Дальше транспортер увозит их от заземленной пластины. Емкость между ними и землей падает в тысячи или десятки тысяч раз, напряжение, соответственно, растет в то же количество раз. Далее эти крупицы контактируют с телом, на котором накапливается заряд, и отдают ему часть своего заряда. Так можно получить 10 или даже 100 миллионов Вольт.

Единицы измерения, кратные Фараду (Farad)

Один Фарад - очень большая емкость. Сейчас появились специальные наноконденсаторы, в которых очень тонкие пластины, проложенные очень тонким, но электрически прочным изолятором намотаны в огромные бобины. Такие конденсаторы могут иметь емкость даже в десятки Фарад. Но электроника оперирует обычно с гораздо меньшими емкостями.

(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. [3] сообщений.

На сколько фарад нужен конденсатор для поддержания электроэнергии в 2 киловатта на 10 часов Читать ответ...