Что такое конденсатор и для чего он нужен — роль конденсатора в электрической цепи

Принцип работы конденсаторов

Когда цепь подключена к источнику электрического тока, электрический ток начинает течь через конденсатор. В начале прохождения тока через конденсатор его сила максимальна, а напряжение минимально. По мере того, как устройство накапливает заряд, ток уменьшается до полного исчезновения, а напряжение увеличивается.

В процессе накопления заряда электроны накапливаются на одной пластине, а положительные ионы — на другой. Заряд не течет между пластинами из-за наличия диэлектрика. Так в устройстве накапливается заряд. Это явление называется накоплением электрических зарядов, а конденсатор — накопителем электрического поля.

Устройство конденсаторов

Конструкции современных конденсаторов различны, но можно выделить несколько типичных вариантов:

Пакетная конструкция

Используется в стеклянных, керамических и стеклокерамических конденсаторах. Пакеты состоят из чередующихся слоев пластин и диэлектрика. Покрытия могут быть изготовлены из фольги, а могут быть наложены на диэлектрические пластины — напылены или нанесены обжигом.

Каждый пакетный конденсатор имеет верхнюю и нижнюю пластины, которые имеют контакты на концах пакета. Кабели состоят из полосок проволоки или ленты. Пакет запрессован, запломбирован, покрыт защитной эмалью.

Трубчатая конструкция

Такой конструкции могут быть высокочастотные конденсаторы. Я керамическая трубка с толщиной стенки 0,25 мм. На его внешнюю и внутреннюю стороны методом обжига нанесен токопроводящий слой серебра. Снаружи деталь обработана изоляционным веществом. Внутренний вкладыш подводится к внешнему слою для прикрепления к нему гибкого кабеля.

Дисковая конструкция

Эта конструкция, как и трубчатая, используется при изготовлении высокочастотных конденсаторов.

Диэлектрик в дисковых конденсаторах — керамический диск. На нем обжигаются серебряные пластины, к которым подключаются гибкие кабели.

Литая секционированная конструкция

Он используется в монолитных многослойных керамических конденсаторах, используемых в современном оборудовании, в том числе в интегральных схемах. Одна деталь с 2 канавками изготовлена ​​методом литья керамики. Канавки заполнены серебряной пастой, которая фиксируется имплантатом. Гибкие кабели припаяны к серебряным вставкам.

Рулонная конструкция

это характерно для низкочастотных бумажно-пленочных конденсаторов большой емкости. Скатываются бумажная лента и металлическая фольга. В металло-бумажных конденсаторах на бумажное полотно наносится металлический слой толщиной до 1 микрона.

Где используются конденсаторы

Конденсаторы используются практически во всех современных устройствах: сабвуферах, электродвигателях, автомобилях, насосах, электроинструментах, кондиционерах, холодильниках, сотовых телефонах и т.д.

В зависимости от выполняемых функций они делятся на универсальные и узкоспециализированные.

Конденсаторы общего назначения включают устройства хранения низкого напряжения, используемые в большинстве типов электрического оборудования.

Конденсаторы высокого напряжения, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические и пусковые — узкоспециализированные.

Как разрядить конденсатор в микроволновке

вы можете скачать его следующими способами:

После отключения от сети конденсатор разряжают, осторожно замыкая его выводы отверткой. Хороший разряд указывает на то, что он в хорошем состоянии. Этот способ разряда является наиболее распространенным, хотя некоторые считают его опасным, способным повредить и разрушить устройство.

Разрядить конденсатор отверткой

Конденсатор высокого напряжения имеет встроенный резистор. Работает, чтобы скачать деталь. Устройство находится на максимальном напряжении (2 кВ) и поэтому необходимо его разряжать в основном в корпусе. Детали с емкостью более 100 мкФ и напряжением 63 В лучше всего разряжать через резистор 5-20 кОм и 1-2 Вт. Для этого концы резистора совмещают с выводами устройства на определенное количество секунд для снятия заряда. Это необходимо для предотвращения образования сильной искры. Поэтому нужно побеспокоиться о личной безопасности.

Как правильно заряжать конденсаторы

Практически на каждой печатной плате простейшего электронного устройства есть конденсатор — радиоэлектронное устройство, способное быстро накапливать электрический заряд и столь же быстро передавать энергию по цепи, питая другие ее элементы. Описанный цикл является характеристикой нормальной работы этого устройства.

Поведение конденсатора в цепях постоянного и переменного тока

В цепях постоянного тока заряженный конденсатор образует разрыв, препятствующий прохождению тока. Если к пластинам разряженной части приложить напряжение, ток будет течь. В этом случае конденсатор будет заряжен, ток уменьшится, напряжение на пластинах увеличится. Когда достигается равенство напряжений на пластинах и источнике питания, ток прекращается.

При постоянном напряжении конденсатор держит заряд при включенном питании. После выключения заряд разряжается через присутствующие в цепи нагрузки.

Даже заряженный конденсатор не пропускает переменный ток. Но за один период синусоиды память заряжается и разряжается дважды, поэтому ток может протекать через конденсатор в период его разряда.

Виды и классификация конденсаторов

Конденсаторы разных типов адаптированы к разным условиям эксплуатации, предназначены для решения конкретных задач и имеют разные побочные эффекты.

Основная характеристика, по которой классифицируется конденсатор, — это тип диэлектрика. Именно диэлектрический материал определяет многие характеристики конденсатора.

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах анодом является металлическая пластина, диэлектрик — оксидная пленка, а катод — твердый, жидкий или гелеобразный электролит. Наличие гелеобразного электролита делает устройство полярным, т.е ток может течь через него только в одном направлении. Представителями этого семейства являются алюминиевые и танталовые конденсаторы.

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют емкость от 0,1 до нескольких тысяч микрофарад. Обычно они используются на звуковых частотах. Электрохимическая ячейка плотно упакована, что обеспечивает большую эффективную индуктивность, которая не позволяет использовать алюминиевые накопители на сверхвысоких частотах.

В танталовых конденсаторах катод состоит из диоксида марганца. Сочетание большой площади поверхности анода и диэлектрических характеристик оксида тантала обеспечивает высокую удельную емкость (емкость на единицу объема или массы диэлектрика). Это означает, что танталовые конденсаторы намного компактнее алюминиевых конденсаторов той же емкости.

У танталовых конденсаторов есть свои недостатки. Аппараты первых поколений выходят из строя, возможны возгорания. Они могут возникать при приложении слишком высокого пускового тока, который изменяет структурное состояние диэлектрика. Дело в том, что оксид тантала в аморфном состоянии является хорошим диэлектриком. При приложении большого пускового тока оксид тантала переходит из аморфного в кристаллическое состояние и превращается в проводник. Кристаллический оксид тантала дополнительно увеличивает силу тока, что приводит к возгоранию. Современные танталовые конденсаторы производятся по передовым технологиям и практически не выходят из строя, не разбухают, не загораются.

Пленочные и металлопленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы имеют диэлектрический слой полимерной пленки, расположенный между слоями металлической фольги.

Такие устройства имеют небольшую емкость (от 100 пФ до нескольких мкФ), но могут работать при высоких напряжениях — до 1000 В.

Существует целое семейство пленочных конденсаторов, но все типы характеризуются небольшими емкостями и индуктивностями. Благодаря малой индуктивности эти устройства используются в высокочастотных цепях.

Основные отличия конденсаторов с разными типами пленок:

• Конденсаторы с диэлектриком в виде полипропиленовой пленки используются в схемах, где предъявляются высокие требования к стабильности температуры и частоты. Они подходят для систем питания, подавления электромагнитных помех.
• Конденсаторы с диэлектрической полиэфирной пленкой имеют низкую стоимость и могут выдерживать высокие температуры пайки. Стабильность частоты по сравнению с полипропиленовыми типами ниже.
• Конденсаторы с диэлектриком из поликарбоната и пленкой из полистирола, применяемые в старых схемах, сегодня уже не актуальны.

Керамические конденсаторы

В керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используются керамические пластины.

Керамические конденсаторы имеют небольшую емкость, от одного пФ до нескольких десятков микрофарад.

Керамика обладает пьезоэлектрическим эффектом (способность диэлектрика поляризоваться под механическим воздействием), поэтому некоторые типы этих конденсаторов обладают микрофоническим эффектом. Это нежелательное явление, при котором часть электрической цепи воспринимает вибрации, например микрофон, что вызывает помехи.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

В этих конденсаторах в качестве диэлектрика используется бумага, часто смазанная маслом. Устройства из промасленной бумаги великолепны. Нежиронепроницаемые бумажные модели более компактны, но имеют существенный недостаток: они увеличивают потери энергии из-за влаги даже в герметичной упаковке. В последнее время эти детали используются редко.

Подробнее о типах и аналогах конденсаторов

Ёмкость и напряжение конденсатора

Теперь обратим внимание на две важные характеристики конденсатора: емкость и номинальное напряжение.

Емкость конденсатора характеризует емкость конденсатора для хранения заряда. Это похоже на емкость кувшина, в котором хранится, например, вода. Кстати, не зря так называемый Лейденский банк был одним из первых электрических конденсаторов. Это была обычная стеклянная посуда, обернутая снаружи фольгой. В сосуд налили токопроводящую жидкость — электролит. Фольга и электролит играли роль пластин, а стекло в кувшине служило диэлектрическим барьером.

Емкость электрического конденсатора измеряется в фарадах. В схемах емкость обозначается латинской буквой C. Как правило, емкость классических конденсаторов варьируется от нескольких пикофарад (пФ) до нескольких тысяч микрофарад (мкФ). Емкость указана на корпусе конденсатора. Если единицы не указаны, это пикофарад. Микрофарады часто называют uF, потому что буква u напоминает греческую букву mu, которая используется вместо префикса micro.

Существует также особый тип конденсатора, называемый суперконденсатором, который имеет емкость в несколько фарад! Чем больше емкость конденсатора, тем больше энергии он может хранить и тем больше времени требуется для зарядки при прочих равных условиях.

Номинальное напряжение — второй важный параметр. Это напряжение, при котором конденсатор проработает на протяжении всего срока службы без критического изменения его параметров. Нельзя использовать конденсатор на 6 вольт в цепи 12 вольт — он быстро выйдет из строя.

Именно эти два параметра обычно наносят на поверхность корпуса конденсатора. На фото ниже показан электролитический конденсатор емкостью 470 мкФ и номинальным напряжением 16 вольт.

Но на керамических конденсаторах часто указывается только емкость. На изображении ниже конденсатор обозначен как 104. Что это означает?

Последняя цифра в этом коде — это количество нулей после двузначного числа в начале. 104 = 10 0000 пФ = 100 нФ = 0,1 мкФ

Основные параметры конденсаторов

Емкость

Этот показатель характеризует способность конденсатора накапливать электрический заряд. Емкость тем больше, чем больше площадь токопроводящих пластин и меньше толщина диэлектрического слоя. Кроме того, эта характеристика зависит от материала диэлектрика. Устройство указывает номинальную емкость. Фактическая мощность, в зависимости от условий эксплуатации, может отличаться от номинальной в значительных пределах. Стандартные емкости варьируются от пикофарад до тысяч микрофарад. Некоторые модели могут иметь емкость в несколько десятков фарад.

Классические конденсаторы имеют положительную емкость, т.е чем выше приложенное напряжение, тем больше накопленный заряд. Но сегодня разрабатываются устройства с уникальными свойствами, которые ученые называют «антиконденсаторами». У них отрицательная емкость, то есть с увеличением напряжения их заряд уменьшается и наоборот. Внедрение таких антиконденсаторов в электронную промышленность ускорит работу компьютеров и снизит риск перегрева.

Что произойдет, если вы установите диск большей / меньшей емкости, чем требуется? Если речь идет о сглаживании пульсаций напряжения в источниках питания, то установка конденсатора емкостью больше требуемого значения (в разумных пределах — до 90% от номинала) в большинстве случаев улучшает ситуацию. Установка конденсатора меньшей емкости может ухудшить характеристики схемы. В остальных случаях возможность установки детали с параметрами, отличными от указанных, определяется индивидуально для каждого случая.

Удельная емкость

Отношение номинальной емкости к объему (или массе) диэлектрика. Чем тоньше диэлектрический слой, тем выше удельная емкость, но тем ниже его напряжение пробоя.

Плотность энергии

Этот термин относится к электролитическим конденсаторам. Максимальная плотность характерна для больших конденсаторов, у которых масса корпуса намного меньше, чем у пластин и электролита.

Номинальное напряжение

Его величина отражается на корпусе и характеризует напряжение, при котором конденсатор работает в течение срока службы с колебаниями параметров в заданных пределах. Рабочее напряжение не должно превышать номинальное значение. Для многих конденсаторов номинальное напряжение уменьшается с повышением температуры.

Полярность

Полярные конденсаторы — это электролитические конденсаторы с положительным и отрицательным зарядом. На приборах отечественного производства знак «+» обычно ставился на положительный электрод. На импортных устройствах указывается отрицательный электрод, рядом с которым стоит знак «-». Такие конденсаторы могут выполнять свои функции только при правильном подключении полярности напряжения. Этот факт объясняется химическими характеристиками реакции электролита с диэлектриком.

Что произойдет, если поменять полярность конденсатора? Обычно в этом случае устройства выходят из строя. Это связано с химическим разрушением диэлектрика, что вызывает увеличение силы тока, закипание электролита и, как следствие, вздутие корпуса и возможный взрыв.

Большинство устройств накопления заряда относятся к группе неполярных конденсаторов. Эти детали обеспечивают правильную работу при любом порядке соединения выводов в цепи.

Виды и области применения

Существует множество способов классификации современных конденсаторов, которые позволяют сгруппировать их по типу конструкции, рабочему напряжению, типам поляризации и назначению, изменению емкости, а также типу диэлектрика.

Типы поляризации:

• ионная и ионная релаксация;
• объемный;
• дипольная релаксация;
• электронная и электронная релаксация;
• спонтанный.

По конструктивным особенностям различают трубчатые и цилиндрические, монолитные, пластинчато-секционные, дисковые, вазовидные и литые, бочкообразные и секционные разновидности.

Применение конденсатора:

• Электроника — радио и телеаппаратура, накопители, автоматика и различная телемеханика, телеграфия и телефония.
• Электроэнергия — сварка разрядом, запуск двигателя, подавление радиопомех, регулировка напряжения, электрическое освещение, коробка отбора мощности, использование в сложных схемах и генераторах, защита по напряжению.
• Промышленность — горнодобывающая, металлургическая и металлообрабатывающая.
• Оборудование — медицинское, лазерное, электроизмерительное, радарное, фотографическое, автомобильное.

В зависимости от изменения емкости различают постоянные, переменные (модификация выполняется механически или электрически) и регулирующие (модификация выполняется однократно или периодически) конденсаторы).

Резистор и время заряда конденсатора

Зачем схеме нужен резистор? Что мешает подключить напрямую к источнику? На это есть две причины.

Резистор ограничивает ток, протекающий через конденсатор. Чем меньше заряженных частиц за единицу времени попадает в конденсатор, тем дольше он заряжается.

Конденсатор заряжается и разряжается экспоненциально. Зная это, мы можем легко рассчитать время заряда / разряда на основе его емкости и сопротивления резистора.

Из изображения видно, что за время T конденсатор заряжен на 63,2%. Но за 3Т уже на 95%. Время T здесь равно произведению емкости конденсатора C и сопротивления R последовательно включенного резистора:

Например, у нас есть конденсатор 100 мкФ, подключенный к резистору 1 кОм. Посчитаем, за сколько секунд он загрузится хотя бы до 95%:

Теперь умножаем это на 3 и получаем 3T = 0,3 секунды — за это время конденсатор будет почти полностью заряжен.

Поэтому, изменяя емкость конденсатора и резистора, мы можем контролировать время его заряда, что нам пригодится в будущем.

Вторая важная причина наличия резистора в цепи — защита источника питания. Дело в том, что разряженные конденсаторы имеют очень низкое внутреннее сопротивление, составляющее доли Ом. По сути, их можно рассматривать как обычных проводников. Что произойдет, если замкнуть силовые кабели проводом? Будет короткое замыкание! Такой режим работы схемы является аварийным для источника питания и его следует всячески избегать.

Паразитные параметры конденсаторов

Помимо основных характеристик, конденсаторы обладают так называемыми «паразитными параметрами», которые искажают рабочие характеристики колебательного контура. Их необходимо учитывать при проектировании схемы.

Эти параметры включают собственное сопротивление и индуктивность, которые делятся на следующие составляющие:

• Сопротивление электрической изоляции (r), которое определяется по формуле: r = U / Iut, где U — напряжение питания, Iut — ток утечки.
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Эта величина зависит от электрического сопротивления материала пластин, кабелей, контактов между ними, потерь в диэлектрическом слое. ESR увеличивается с увеличением частоты тока, подаваемого на запоминающее устройство. В большинстве случаев эта функция не является существенной. Исключение составляют электролитические накопители, установленные в фильтрах импульсных источников питания.
• Эквивалентная последовательная индуктивность — L. На низких частотах этот параметр из-за собственной индуктивности пластин и проводов не учитывается.

Паразитные параметры также включают Vloss — незначительное значение, выраженное в процентах, которое показывает, насколько падает напряжение сразу после того, как конденсатор перестает заряжаться.

Обозначение конденсаторов на схеме

На чертежах конденсатор постоянной емкости обозначен двумя параллельными линиями — пластинами. Они подписаны буквой «С». Рядом с буквой наносят на схему порядковый номер элемента и значение емкости в пФ или мкФ.

В конденсаторах переменной емкости параллельные линии перечеркнуты диагональной линией со стрелкой. Модели триммера обозначаются двумя параллельными линиями, перечеркнутыми диагональной линией с тире на конце. На обозначении полярных конденсаторов указывается положительно заряженная пластина.

Обозначение по ГОСТ 2.728-74	Описание
	Фиксированный конденсатор
	Поляризованный конденсатор (поляризованный
	Конденсатор с регулируемым триммером
	Варикап

Роль диэлектрика в конденсаторе

Для увеличения емкости конденсатора между пластинами помещается диэлектрик.
В нормальном состоянии электроны в диэлектрике вращаются по круговым орбитам. Если диэлектрик находится в электрическом поле, орбиты электронов растягиваются в направлении полюсов поля, и молекулы становятся диполями, то есть заряженными частицами на концах с противоположными зарядами.

Диполи, находящиеся внутри диэлектрика, нейтрализуются друг с другом, а заряды у края остаются нескомпенсированными, то есть не нейтрализованными, но и не свободными, как в металле, и связанными с веществом. Их называют фиктивными обвинениями. Это явление называется диэлектрической поляризацией.

Посмотрим, что происходит в заряженном конденсаторе без диэлектрика и с диэлектриком.

Без диэлектрика на пластинах заряды не особенно плотно расположены относительно друг друга, поскольку расстояние между пластинами велико, а силы притяжения зарядов малы.

Когда мы помещаем диэлектрик в конденсатор, в нем возникает поляризация, и фиктивные заряды будут находиться на очень близком расстоянии от зарядов на пластинах, а это означает, что сила притяжения увеличится. Диэлектрические диполи как бы «притягивают» заряды к краю пластин и уплотняют их, освобождая место для других зарядов, например, увеличивая емкость конденсатора.
Можно сделать вывод: чем больше поляризация диэлектрика, тем больше увеличивается емкость конденсатора.

Степень поляризации характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью (ε), которая показывает, во сколько раз увеличивается емкость плоского конденсатора, если этот диэлектрик используется вместо вакуума. Это значение разное для разных диэлектриков. Для стекла это 3-12, слюды — 6-8, воздуха — 1 и т.д. Но есть сегнетоэлектрические вещества, диэлектрическая проницаемость которых колеблется от 50 до 100 000. Они используются в конденсаторах небольшой, но большой емкости.

Диэлектрики для производства конденсаторов должны иметь не только высокую проницаемость, но и высокую диэлектрическую прочность, то есть предотвращать отказы при значительных напряжениях. Также при использовании конденсаторов в высокочастотных цепях они должны иметь небольшие потери от переориентации молекул диэлектрика, что приводит к его нагреву и потерям энергии.

Емкость плоского конденсатора составляет:

C=8,85·10¹²·ε·S/d,

где: ε — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; S — площадь одной из плит в квадратных метрах; d — расстояние между пластинами в метрах.

Особенности соединения нескольких конденсаторов в цепи

возможно подключение нескольких конденсаторов последовательно или параллельно.

Последовательное

Последовательное соединение позволяет подавать на пластины более высокое напряжение, чем независимая часть. Напряжение распределяется в соответствии с мощностью каждого привода. Если емкости частей равны, напряжение распределяется поровну.

Результирующая емкость в такой цепи находится по формуле:

Общий = 1 / (1 / C1 + 1 / C2… + 1 / Cn)

Если провести расчеты, становится понятно, что повышение напряжения в цепи достигается при значительном уменьшении емкости. Например, если два конденсатора по 10 мкФ соединены последовательно в цепь, общая емкость будет всего 5 мкФ.

Параллельное

Это наиболее распространенная практика увеличения общей емкости контура. Параллельное соединение позволяет создать конденсатор большой емкости с общей площадью токопроводящих пластин. Общая мощность системы — это сумма мощностей подключенных частей.

Итого C = C1 + C2 +… + Cn

Натяжение на всех элементах будет одинаковым.

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Делаем простой настроечный конденсатор для УКВ своими руками

Если вы заядлый радиолюбитель и любите собирать радиоприемники, вы, возможно, заметили, что ассортимент конденсаторов переменной настройки у поставщиков электронных компонентов несколько уменьшился. Было время, когда почти все радиоприемники имели хотя бы один настроечный конденсатор, но теперь, с появлением варикапа и синтезатора частоты, такой настроечный конденсатор антенного контура — большая редкость. Они все еще находятся в производстве, но стоят недешево и не появятся в ящиках с запчастями так быстро, как раньше.

К счастью, переменный конденсатор — очень простое устройство. К тому же можно сделать самому, из подручных материалов собирается хотя бы один конденсатор емкостью несколько десятков пикофарад.

Чтобы собрать самодельный конденсатор, вам понадобится болт, пара гаек, кусок медного провода с покрытием (длина 30 см, калибр AWG22, т.е. 0,64 мм в диаметре) и небольшой кусок печатной платы.

Сначала навинтите гайки на болт и нанесите олово на одну из сторон каждой гайки, затем припаяйте этот болт с гайками к куску медной печатной платы, как показано на рисунках ниже.

Рекомендуется брать болт длиной 16 мм. Если один не под рукой, вы можете взять его дольше, но вам придется обрезать его до нужного размера. Теперь оберните медную проволоку вокруг края болта. Сделайте 12 петель, после двенадцатого ряда обрежьте лишние концы нити, оставив с каждой стороны примерно по 12-15 мм.

На следующем рисунке показан предпоследний шаг. На этом этапе вам нужно сделать небольшую пластиковую прокладку и поместить ее между гайками. Это нужно для того, чтобы надежно зафиксировать конструкцию при вращении болта при регулировке такого самодельного конденсатора. Кусочек такого пластика может быть из чего угодно и любого вида пластика. В данном случае использовался кусок пластиковой трубки.

Последний шаг — просто загнуть внешний конец шпульной нити к внутреннему, а затем отрезать лишнюю. Затем возьмите нож или другое лезвие и удалите полироль с конца проволоки. Наконец, возьмите отрезанный кусок провода, зачистите его и припаяйте к куску печатной платы между двумя гайками. Сделайте оба конца катушки длиной примерно 12-15 мм. Теперь вы можете подключить эти концы к самодельному конденсатору переменной настройки на вашем радио.

Проволока, припаянная к печатной плате, действует как ротор, а провод от катушки действует как статор. С таким конденсатором можно получить емкость от 5 до 27 пФ.

Назначение и функции конденсаторов

Конденсатор играет огромную роль как в аналоговой, так и в цифровой технике. Они бывают электролитическими и керамическими и отличаются своими свойствами, но не общим понятием. Примеры использования:

• Отфильтровывает высокочастотные помехи;
• Уменьшает и сглаживает рябь;
• Разделите сигнал на составляющие постоянного и переменного тока;
• Накапливайте энергию;
• Его можно использовать как источник опорного напряжения;
• Создайте резонанс с катушкой индуктивности для усиления сигнала.

Примеры использования

Усилители обычно используются для защиты сабвуферов, мощности фильтров, термостабилизации и разделения постоянного и переменного тока. А электролитик в автономных схемах с микроконтроллерами может обеспечивать питание длительное время за счет большой емкости.

В этой схеме транзистор VT1 постоянно открыт для усиления звука без искажений. Но если вход замыкается или протекает постоянный ток, транзистор откроется, перейдет в насыщение и перегреется. Чтобы этого избежать, нужен конденсатор. C1 позволяет отделить начальную константу от переменной. Переменный сигнал легко проходит на базу транзистора, а постоянный — нет.

С2 вместе с резистором R3 выполняет функцию термостабилизации. При работе усилителя транзистор нагревается. Это может исказить сигнал. Следовательно, резистор R3 помогает поддерживать рабочую точку во время нагрева. Но когда транзистор холодный и стабилизация не требуется, резистор может снизить мощность усилителя. Следовательно, в игру вступает C2. Он проводит через себя усиленный сигнал, отклоняя резистор, не снижая номинальные характеристики цепи. Если его емкость меньше расчетной, он начнет вносить фазовые искажения в выходной сигнал.

Для правильной работы схемы необходима хорошая мощность. Когда схема потребляет больше тока при пиковых значениях, это всегда является большой нагрузкой на источник питания. C3 отфильтровывает шум мощности и помогает снизить нагрузку. Чем выше мощность, тем лучше звук, но до определенных значений все зависит от схемы.

И блоки питания работают по тому же принципу, что и предыдущая схема питания, но здесь требуется гораздо большая мощность. На этой диаграмме емкость электролита может составлять 1000 мкФ или 10000 мкФ.

Керамические конденсаторы также можно подключить параллельно диодному мосту, который будет обходить схему от высокочастотных помех и шумов от сети 220В.

Маркировка конденсаторов

В маркировке конденсатора независимо от его типа есть два обязательных параметра: емкость и номинальное напряжение. Самый распространенный цифровой знак — это значение сопротивления. Используйте три или четыре цифры.

Кратко суть трехзначной маркировки: первые две цифры слева указывают значение емкости в пикофарадах. Правая цифра показывает, сколько нулей добавить к левым цифрам. Результат получается в пикофарадах. Пример: 154 = 15х104 пФ. На конденсаторах зарубежного производства пФ обозначают как ммс.

В обозначении четырехзначного кода емкость в пикофарадах обозначает первые три цифры, а четвертая — количество нулей, которые необходимо добавить. Например: 2353 = 235х103 пФ.

Буквенно-цифровая маркировка, содержащая букву R, которая указывает положение десятичной точки, также может использоваться для обозначения контейнера. Например, 0R8 = 0,8 пФ.

На корпусе значение напряжения обозначается числом, за которым следуют буквы: V, WV (что означает «рабочее напряжение»). Если нет указания допустимого напряжения, конденсатор можно использовать только в цепях низкого напряжения.

Помимо емкости и напряжения на корпусе могут указываться и другие характеристики детали:

• Диэлектрический материал. Б — бумага, В — слюда, К — керамика.
• Степень защиты от внешних воздействий. D — герметичная конструкция, O — герметичный корпус.
• Дизайн. М — монолит, Б — ствол, Г — диск, С — секционный вариант.
• Текущий режим. I — импульсный, Y — универсальный, H — только постоянный ток, P — переменный / постоянный.

Формулы вычисления тока в конденсаторе

Емкость конденсатора, включенного в цепь переменного тока, рассчитывается по формуле: C = q / U, где:

• C — емкость;
• q — заряд одной из пластин;
• U — напряжение внутри.

Емкость

Конденсаторы бывают разных форм, поэтому их расчет проводится по разным формулам:

• плоский — C = E × E0 × S / d;
• цилиндрические — С = 2 π × E × E0 × l / ln (R2 / R1);
• сферический — C = 4 π × E × E0 × R1 × R2 / R2 — R.

Примечание! Сопротивление в цепи переменного тока, которая может иметь сопротивление, подключенное к электрической цепи, не может быть вычислено, так как считается бесконечно большим. Однако в этом случае это можно сделать по формуле: Xc = 1 / 2πvC = 1 / wC.

Вам будет интересно. Установите ограничитель перенапряжения на УЗИП

Напряжение конденсатора в цепи переменного тока рассчитывается по следующей формуле: Wp = qd E / 2.

Напряжение рассчитывается по определенной формуле

Чтобы рассчитать напряжение на конденсаторе в цепи переменного тока, вам необходимо использовать формулы тока.

Процессы зарядки и разрядки конденсаторов.

С устройством разобрались, теперь попробуем разобраться, что будет, если подключить к конденсатору источник постоянного тока. На принципиальных схемах конденсатор обозначается следующим образом:

Затем мы подключили пластины конденсатора к полюсам источника постоянного тока. Что случится?

Свободные электроны от первого якоря конденсатора устремятся к положительному полюсу источника. По этой причине на пластине не будет отрицательно заряженных частиц, и она станет заряженной положительно. При этом электроны с отрицательного полюса источника тока переместятся на вторую обкладку конденсатора. В результате появится избыток электронов, соответственно пластина будет заряжена отрицательно. Таким образом, на пластинах конденсатора образуются заряды разного знака (именно такой случай мы рассматривали в первой части статьи), что приводит к появлению электрического поля, которое будет создавать определенную разность потенциалов между пластинами конденсатора конденсатор. Процесс зарядки будет продолжаться до тех пор, пока эта разность потенциалов не станет равной напряжению источника тока. После этого процесс зарядки закончится и движение электронов по цепи прекратится.

При отключении от источника конденсатор может длительное время удерживать накопленные заряды. Следовательно, заряженный конденсатор является источником электрической энергии, а это означает, что он может подавать питание на внешнюю цепь. Давайте создадим простую схему, просто соединив пластины конденсатора вместе:

В этом случае разрядный ток конденсатора начнет протекать по цепи и электроны начнут переходить от отрицательно заряженной пластины к положительной. Следовательно, напряжение на конденсаторе (разность потенциалов между пластинами) начнет уменьшаться. Этот процесс завершится в тот момент, когда заряды пластин конденсатора сравняются между собой, соответственно электрическое поле между пластинами исчезнет и ток перестанет течь по цепи. Таким образом, конденсатор разряжается и передает всю накопленную энергию во внешнюю цепь.

Как видите, здесь нет ничего сложного

Плоский конденсатор и его емкость

Плоский конденсатор — это конденсатор, состоящий из двух одинаковых пластин, параллельных друг другу. Посуда бывает разной формы. На практике чаще всего можно встретить квадратные, прямоугольные и круглые тарелки. Давайте посмотрим на простой плоский квадратный конденсатор.

плоский конденсатор

где это находится

d — расстояние между пластинами конденсатора, м

S — площадь наименьшей пластины, м2

— диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами конденсатора

Готовая формула плоского конденсатора будет выглядеть так:

где это находится

C — емкость конденсатора, f

ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика

ε0 — диэлектрическая проницаемость, Ф / м

S — площадь наименьшей пластины, м2

d — расстояние между плитами, м

Да, я знаю, сразу возник вопрос: «Какая диэлектрическая проницаемость?». Диэлектрическая проницаемость — это постоянная величина, необходимая для расчетов в некоторых формулах электромагнетизма. Его значение составляет 8 854 × 10-12 ф / м.

Диэлектрическая проницаемость: это значение зависит от типа диэлектрика, который находится между пластинами конденсатора. Например, для воздуха и вакуума это значение равно 1, для некоторых других веществ вы можете посмотреть таблицу.

Какой вывод можно сделать из этой формулы? Если вы хотите сделать конденсатор большой емкости, делайте площадь пластин как можно большей, расстояние между пластинами как можно меньшим, а вместо диэлектрика заливайте дистиллированную воду.

В настоящее время конденсаторы состоят из нескольких пластин в форме слоеного пирога. Выглядит это примерно так.

многослойный конденсатор

В этом случае формула такого конденсатора примет вид:

формула многослойного конденсатора

где n — количество тарелок

Как проверить работоспособность конденсатора

Мультиметр используется для проверки работоспособности конденсатора. Перед проверкой агрегата необходимо определить, какое устройство в цепи: полярное (электролитическое) или неполярное.

Проверка полярного конденсатора

При проверке полярного конденсатора необходимо соблюдать правильную полярность подключения щупов: положительный надо прижать к положительной ножке, отрицательный — к минусу. Если полярность поменять, конденсатор выйдет из строя.

После распайки детали размещаются на свободном месте. Мультиметр включен в режим измерения сопротивления («обрыв»).

Щупы касаются клемм устройства, соблюдая полярность. Правильная ситуация — когда на дисплее появляется первое значение, которое начинает постепенно увеличиваться. Максимальное значение, которое должно быть достигнуто для работающего устройства, равно 1. Если вы только что прикоснулись к клеммам щупами, и на экране сразу же появляется цифра 1, устройство неисправно. Появление на экране «0» означает, что внутри детали произошло короткое замыкание.

Проверка неполярного конденсатора

В этом случае управление предельно простое. Диапазон измерения установлен на 2 МОм. Щупы подключаются к выводам конденсатора в любом порядке. Полученное значение должно быть больше двух. Если на дисплее отображается менее 2 МОм, деталь неисправна.