Блог

Конденсатор — один из самых важных электрических компонентов. Из этой статьи вы узнаете о том, как он работает с точки зрения функциональности накопления энергии, и проводимых тестов и экспериментов.

В статье про светодиоды вы узнали о функциях различных распространенных электронных компонентов, таких как резистор. Резистор предотвращает протекание электрического тока. Он должен быть установлен с соблюдением полярности, и ее нельзя путать.

В этой статье мы рассмотрим возможности конденсатора. Это уникальный и интересный компонент с широким спектром применения, несмотря на то, что его электрическая структура всегда одинакова. Он имеет различные функции в зависимости от контекста, в котором он используется. Здесь мы будем использовать электролитический конденсатор в качестве сосуда и контейнера электрической энергии.

Конденсатор представляет собой цилиндрический компонент с двумя выводами. Его соединение должно соблюдать правильное направление, т.е. правильную полярность. В конечном счете инверсия связи действительно может привести к его разрушению. Внутри две клеммы конденсатора электрически разъединены. Другими словами, электрическая непрерывность отсутствует, поскольку вместо этого она возникает на резисторе или лампочке.

Давайте теперь проведем простой эксперимент, который позволит нам наполнить эту мощную емкость энергией. Для данного теста необходимы следующие элементы:

• Батарея 4,5 В;
• Электролитический конденсатор емкостью не менее 10 000 мкФ (микрофарад);
• Тестер.

Теперь следуйте различным фазам, показанным на картинке ниже, всегда учитывая, что электрический ток очень похож на воду, а конденсатор очень похож на сосуд:

1. Изначально электролитический конденсатор пуст (как пластиковый контейнер). Измерение напряжения на его концах с помощью тестера, настроенного на постоянный ток, возвращает значение, равное 0 В. Он также мог отображать минимальные значения напряжения (например, 0,2 В), так как в компоненте еще могла быть остаточная энергия , точно так же, как капли воды, которые все еще остаются внутри контейнера;
2. Как показано на картинке, конденсатор заряжается, подавая на него напряжение 4,5 В. Соблюдая полярность, положительный полюс батареи необходимо соединить с положительным полюсом конденсатора, как и отрицательный. Эта фаза эквивалентна наполнению ведра водой из крана. Чем больше контейнер, тем больше времени требуется для его заполнения. Поддерживаем такое состояние заряда примерно 5-10 секунд (в реальности конденсатор заряжается практически мгновенно, но для подстраховки увеличиваем время). К счастью, с конденсатором утечки электронов нет. Когда он заполнен, он больше не принимает ток. Вы также можете использовать другое напряжение, такое как, например, 9 В или 12 В, в зависимости от элементов и батарей, которые есть у вас в доме;
3. После этих нескольких мгновений конденсатор заряжается до напряжения батареи и наполняется, как емкость для воды. Чтобы проверить это, мы используем тот же тестер, что и раньше, и измеряем напряжение на компоненте, всегда соблюдая правильную полярность. Теперь тестер показывает напряжение примерно 4,5 В. Конденсатор остается заряженным, и это напряжение также может сохраняться в течение многих часов или дней, в зависимости от его качества.

Естественно, конденсатор начнет очень медленно и неумолимо разряжаться автономным и естественным образом. Этот факт вызван токами утечки, которые абсолютно нормальны для всех электронных компонентов.

Включение светодиода без батареек

Электролитические конденсаторы сравнимы с батареями, но их энергетический заряд значительно ниже, а их полезность ограничена. Значение, выражающее количество энергии, которое может быть сохранено в конденсаторе, определяется его «емкостью». Чем она больше, тем больше энергии он может удерживать.

Давайте посмотрим, как можно использовать электролитический конденсатор вместо батареи для включения светодиода. Электролитический конденсатор, конечно, должен быть заряжен, используя шаги, описанные выше. На картинке ниже показана предлагаемая схема подключения. Для проведения эксперимента вам понадобится следующее:

• 1 батарея на 4,5 В;
• 1 конденсатор 47000 мкФ и более;
• 1 резистор 330 Ом;
• 1 красный светодиод.

Зарядите электролитический конденсатор от батареи, как это было сделано ранее, а затем подключите светодиод и резистор, как показано на электрической схеме. Не соединяйте две клеммы заряженного конденсатора вместе; может возникнуть небольшая искра. Электролитический конденсатор, который подает ток до тех пор, пока он полностью не разрядится, заставляет светодиод мгновенно загораться.

К сожалению, поскольку у конденсатора недостаточно места для хранения дополнительной энергии, свет длится всего несколько секунд. В продаже доступны конденсаторы гораздо большего размера, но они очень дороги (суперконденсаторы). График позади схемы изображает ток, протекающий через цепь с течением времени. Поскольку яркость светодиода со временем уменьшается, лучше всего проводить эксперимент в темноте.

Итог

В электронике конденсатор используется для самых разных целей, а не только для накопления энергии. Этот компонент также может использоваться для пропускания только переменного тока, блокируя постоянный ток.

Безусловно, наиболее интересный эффект этого мощного электронного компонента можно увидеть в этом эксперименте. Но чтобы продлить время свечения светодиода, можно увеличить номинал резистора, но яркость уменьшится, либо зарядить конденсатор большим напряжением.

К электронике лучше подходить постепенно, возможно, с помощью советов и под присмотром взрослого. Во всех своих экспериментах должны использоваться батареи низкого напряжения (4,5 В).

С Уважением, МониторБанк