Емкость конденсатора

Емкость конденсатораКоличество энергии, которое может хранить конденсатор, зависит от его величины или емкости конденсатора. Емкость (символ C) измеряется в базовой единице Фарад (символ F). Один Фарад — это величина емкости, которая может хранить 1 кулон (6,24 х 1018 электронов), когда он заряжен до напряжения 1 вольт. Однако Фарад — слишком большая единица измерения для использования в электронике, поэтому более полезными являются следующие суб-единицы емкости.

Суб-единицы Сокращение Стандартное обозначение
микро Фарады мкФ x 10-6
нанофарады nF x 10-9
пико Фарады пФ x 10-12
Серия статей по конденсаторам
  1. Конденсаторы и их обозначения
  2. Заряд и разряд
  3. Емкость
  4. Конденсаторы в цепях
  5. Тест по изученному материалу

Помните, однако, что при решении задач, связанных с емкостью, формулы, используемые значения должны быть в базовых единицах фарад, Вольт и т.д. Поэтому при вводе значения 0,47нФ, например, в формулу (или ваш калькулятор), его следует вводить в фарадах, используя версию стандартной формы для инженерных обозначений.

Емкость конденсатора зависит от четырех факторов:

  • Площадь пластин
  • Расстояние между пластинами
  • Тип диэлектрического материала
  • Температура

Читать также:  Что такое аккумулятор?

Из этих четырех факторов, температура оказывает наименьшее влияние на большинство конденсаторов. Значение большинства конденсаторов довольно стабильно в «нормальном» диапазоне температур.

Значения конденсатора могут быть фиксированными или переменными. Большинство переменных конденсаторов имеют очень малую величину: несколько десятков или сотен пФ. Значение изменяется либо за счет:

  • Изменения площади пластин
  • Изменения толщины диэлектрика

Емкость (C) прямо пропорциональна площади двух пластин, которые непосредственно перекрываются, чем больше площадь перекрытия, тем больше емкость.

Емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами, т.е. если пластины раздвигаются, емкость уменьшается.

Диэлектрик

Электроны на одной пластине конденсатора воздействуют на электроны на другой пластине, вызывая искажение орбит электронов внутри диэлектрического материала (изолирующего слоя между пластинами). Величина искажения зависит от природы диэлектрического материала и измеряется диэлектрической проницаемостью материала.

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость указана для любого конкретного материала как относительная диэлектрическая проницаемость, которая является мерой эффективности диэлектрического материала. Это число без единиц, которое указывает, насколько диэлектрическая проницаемость материала больше, чем диэлектрическая проницаемость воздуха (или вакуума), которому присваивается диэлектрическая проницаемость 1 (единица).

Читать также:  Как собрать схему реле задержки времени

Например, если диэлектрический материал, такой как слюда, имеет относительную диэлектрическую проницаемость 6, это означает, что конденсатор будет иметь диэлектрическую проницаемость и, следовательно, емкость, в шесть раз превышающую диэлектрическую проницаемость конденсатора с такими же размерами, но диэлектриком которого является воздух.

Диэлектрическая прочность

Другим важным аспектом диэлектрика является диэлектрическая прочность. Она указывает на способность диэлектрика выдерживать напряжение, подаваемое на него, когда конденсатор заряжен. В идеале диэлектрик должен быть как можно более тонким, обеспечивая максимальную емкость для компонента заданного размера. Однако, чем тоньше слой диэлектрика, тем легче разрушаются его изоляционные свойства. Следовательно, диэлектрическая прочность определяет максимальное рабочее напряжение конденсатора.

Максимальное рабочее напряжение (VDCwkg max)

При использовании конденсаторов очень важно, чтобы максимальное рабочее напряжение, указанное производителем, не превышалось. В противном случае существует большая опасность внезапного пробоя изоляции внутри конденсатора. Поскольку в это время на конденсаторе, вероятно, существовало максимальное напряжение (отсюда и пробой), большие токи будут протекать с реальным риском возгорания или взрыва в некоторых цепях.

Читать также:  Что такое кэш-память?

Заряд на конденсаторе

Заряд (Q) на конденсаторе зависит от комбинации вышеуказанных факторов, которые могут быть заданы вместе как емкость (C) и приложенное напряжение (V). Для компонента данной емкости соотношение между напряжением и зарядом является постоянным.

Емкость кондера

Увеличение приложенного напряжения приводит к пропорциональному увеличению заряда. Эта зависимость может быть выражена в формуле:

Q = CV

или

C = Q/V

или

V = Q/C

Где V — приложенное напряжение, выраженное в вольтах.

C — это емкость в фарадах.

Q — количество заряда в кулонах.

Таким образом, любая из этих величин может быть найдена при условии, что известны две другие. Формулы можно легко изменить, используя простой треугольник (показан выше), аналогичный тому, который используется для вычисления закона Ома при выполнении расчетов резисторов.

В следующей статье мы поговорим о конденсаторах в цепях.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий