Jak vypočítat kondenzátor?

=frac_1-_2> qquad(1)]” width=”211″ height=”38″/>

kde C je kapacita kondenzátoru; q je hodnota náboje jedné z desek kondenzátoru; – potenciální rozdíl mezi jeho deskami.

Kapacita kondenzátoru s dielektrikem mezi jeho deskami (C) (jehož dielektrická konstanta je několikrát větší než kapacita stejného vzduchového kondenzátoru ():

Pro výpočet kapacity plochého kondenzátoru použijte vzorec:

kde je elektrická konstanta; S – plocha každé (nebo nejmenší) desky; d – vzdálenost mezi deskami.

Kapacita plochého kondenzátoru obsahujícího N vrstev dielektrika (tloušťka i-té vrstvy je rovna , dielektrická konstanta i-té vrstvy je definována jako:

Elektrická kapacita válcového kondenzátoru se vypočítá jako:

kde l je výška válců; – poloměr vnějšího obložení; – poloměr vnitřního obložení.

Kapacita kulového (kuličkového) kondenzátoru se zjistí podle vzorce:

kde jsou poloměry desek kondenzátoru.

Vzorce pro výpočet kapacity zapojení kondenzátorů

Při paralelním zapojení kondenzátorů je celková kapacita baterie (C) rovna součtu kapacit jednotlivých kondenzátorů ( ), jejích součástí:

Elektrickou kapacitu sériového zapojení kondenzátorů lze vypočítat pomocí vzorce:

Pokud je N kondenzátorů zapojeno do série s kapacitami, vypočítáme kapacitu baterie jako:

Odpor kondenzátoru

Když je kondenzátor připojen k obvodu se stejnosměrným proudem, odpor kondenzátoru je považován za nekonečně velký.

Pokud je kondenzátor připojen k obvodu střídavého proudu, pak se jeho odpor nazývá kapacitní a vypočítá se pomocí vzorce:

kde je frekvence střídavého proudu; – úhlová frekvence proudu; C je kapacita kondenzátoru.

Vzorec energie pole kondenzátoru

=frac^2>=frac left(11right)]” width=”280″ height=”43″/>

kde je energie pole kondenzátoru; q – nabití kondenzátoru; C – kapacita kondenzátoru; – potenciální rozdíl mezi deskami kondenzátoru.

Energie pole paralelního deskového kondenzátoru:

d=frac_0E^2>Sd=frac_0E^2>V vlevo (12vpravo)]” width=”352″ height=”44″/>

Příklady řešení problémů na téma „Kondenzátor“

Úkol	Mezi deskami plochého kondenzátoru jsou dvě vrstvy dielektrika: sklo o tloušťce mm a ebonit o tloušťce mm, které dohromady zcela vyplňují prostor. Plochy desek kondenzátoru jsou rovné S = 0,02 m2. Jaká je elektrická kapacita kondenzátoru?
rozhodnutí	K vyřešení problému použijeme výraz, který určuje kapacitu vícevrstvého plochého kondenzátoru:

kde pomocí podmínky máme dvě vrstvy (N=2), transformujeme výraz (1.1) podle našich podmínek:

Vezměme dielektrické konstanty skla a ebonitu z referenčních knih: pro sklo pro ebonit

Dosadíme dostupná data a provedeme výpočet:

^cdot 0,02>^>+frac^>>=88,5cdot ^(F)]” width=”338″ height=”52″/>

Zapojené do série a znamená:

Pak, pokud se budeme řídit obr. 1, jsou kapacity a zapojeny paralelně, znamená to, že výsledná kapacita baterie je rovna:

+C_ qquad(2.3)]” width=”201″ height=”18″/>

Použijeme pravé strany výrazů (2.1) a (2.2), dosadíme je do (2.3) místo a, dostaneme:

Конденсаторы нашли в наше время очень широкое применение в электронике и электротехнике, ведь они являются основными элементами большинства электрических цепей и схем. Постараемся подробно в данной статье рассказать — что такое электроемкость конденсатора. Так же будут приведены применяемые формулы расчета, описаны различные виды таких устройств и рассказано об их маркировке. Кроме того будет затронуто влияние различных факторов на емкость конденсатора.

Kondenzátor

Než zjistíte, jaká je kapacita jednoduchého kondenzátoru, musíte se rozhodnout, jaký je tento elektrický prvek. Kondenzátor je radioelektronická část, která může akumulovat a uvolňovat určitou část elektrického náboje. Zařízení se skládá z následujících prvků:

1. Případy. Často vyrobené z hliníku. Může být plochého, kulového nebo válcového tvaru.
2. Kryty (2 nebo více). Jsou vyrobeny z kovových desek nebo fólie.
3. Диэлектрической прокладки. Устанавливается между обкладками и служит в качестве изолятора.
4. Двух или более выводных контактов для подключения устройства в электроцепь.

Работает такой накопитель электрического заряда следующим образом.

1. В момент подключения элемента к источнику электрического тока, он выступает в роли проводника. В этот момент электроток имеет максимальное значение, а напряжение — минимальное.
2. Na deskách prvku se začnou hromadit kladné a záporné náboje (elektrony a ionty). Tímto způsobem se nabíjí samotné zařízení. V době nabíjení se síla elektrického proudu postupně snižuje a napětí naopak roste.
3. После того как количество заряда в конденсаторе станет больше допустимого предела, он разряжается и процесс опять начинает повторяться циклически.

Základem výkonu tohoto zařízení je jeho kapacita. Právě tento parametr určuje dobu akumulace náboje a celkovou „kapacitu“ zařízení. Následující obrázek níže vám pomůže pochopit, jak je na schématech znázorněn nejjednodušší kondenzátor.

Электрическая емкость, как и сами конденсаторы, нашли широкую область применения. Их используют в качестве:

1. Frekvenční filtry.
2. Pulzní zdroj pro různé fotografické vybavení.
3. Vyhlazovače pulzujících proudů v usměrňovačích.
4. Prvky fázového posuvu pro elektromotory.

Použití kondenzátorů v různých oblastech je založeno právě na schopnosti zařízení akumulovat elektrický náboj. Ve složitějších elektrických zařízeních se tato zařízení používají k nepřetržitému udržování určitého napětí v různých zařízeních pro ukládání dat.

Kapacita

Kapacita kondenzátoru je fyzikální veličina, která určuje vztah mezi nahromaděným nábojem na deskách a potenciálním rozdílem mezi nimi.

В системе «СИ» емкость конденсатора и ее единица измерения — Фарад. В формулах для ее обозначения используется буква Ф (F). Однако емкость конденсатора редко измеряется в Фарадах, потому что это довольно большая величина. Чаще всего применяют ее кратные и дольные значения.

Значение электроемкости конденсатора всегда можно найти в маркировке устройства, которая нанесена на его корпус.

Ve schématu je prvek označen písmenem „C“. Předpokladem je označení kapacity, protože to zjednoduší proces výběru potřebných elektrických součástí pro obvod.

Závislost

Díky dříve uvedenému popisu jsme se dozvěděli, co je to kapacita. Dále se pokusíme zjistit, na čem tato charakteristika závisí. Kapacita kondenzátoru závisí na vzdálenosti mezi deskami, jejich ploše a také na samotném dielektrickém materiálu. Díky tomu můžeme říci, na čem závisí kapacita zařízení: je přímo úměrná ploše desky kondenzátoru a nepřímo úměrná vzdálenosti mezi deskami.

Рассмотрим, как найти данную величину. Для плоского конденсатора формула расчета емкости выглядит следующим образом:

Závislost schopnosti zařízení akumulovat náboj na ploše jeho desek a tloušťce dielektrické vrstvy také naznačuje, že tato hodnota je také ovlivněna celkovými rozměry prvku.

Výpočet

Расчет емкости конденсатора делается по довольно простой формуле:

1. q je množství náboje akumulovaného kondenzátorem.
2. φ1−φ2 je potenciální rozdíl mezi jeho deskami.

Tento výraz pomáhá poměrně snadno vypočítat kapacitu libovolného plochého kondenzátoru. Jak již bylo zmíněno dříve v článku, tato hodnota elektrické kapacity kondenzátoru vždy závisí na jeho geometrických rozměrech.

Plochý kondenzátor

Charakteristickým rysem plochého kondenzátoru je přítomnost dvou paralelních desek. Taková zařízení mohou mít čtvercový, kulatý nebo obdélníkový tvar.

Podívejme se dále, jak určit kapacitu tohoto typu kondenzátoru. Následující vzorec vám vždy pomůže najít kapacitu tohoto typu kondenzátoru:

Elektrická kapacita

Зачастую применение конденсаторов подразумевает подключение в цепь сразу нескольких таких элементов. Благодаря этому можно увеличить общую емкость. Формула для определения электроемкости плоского конденсатора при параллельном подключении выглядит следующим образом:

Stanovení celkové kapacity pro takový elektrický obvod se provádí následovně: C=C₁+C₂

Množství náboje a napětí pro takový spojovací obvod se určuje následovně:

Vzorec vám umožní určit kapacitu kondenzátoru pro sériové připojení prvků:

To znamená, že v tomto případě se celková elektrická kapacita plochého kondenzátoru zjistí pomocí výrazu:

Pomocí těchto výrazů najdeme celkové napětí a určíme velikost náboje pro sériové zapojení prvků:

Емкость конденсатора и применяемые формулы расчетов для различных вариантов соединения плоских устройств приведены на рисунке ниже. Можно сказать, что она очень наглядная и удобная для использования:

Сферический конденсатор

Kulové zařízení má dvě desky ve formě soustředných koulí, mezi nimiž je umístěno dielektrikum. Kapacitu kulového kondenzátoru lze určit následovně:

V tomto výrazu hodnota „4π“ určuje koeficient disipace náboje na povrchu kulových rovin.

Расчет емкости сферического конденсатора можно сделать по формуле для плоского устройства в том случае, если зазор по сравнению с радиусом сферы имеет довольно маленькое значение.

Válcový

Цилиндрическое устройство немного схоже с ранее описанным сферическим. В них применяются схожие по форме обкладки. Они имеют так же круглую форму, а значит на расчет емкости цилиндрического устройства так же будет влиять такой параметр, как радиус обкладок. Отличием заключается только в самой вытянутой форме пластин цилиндрического конденсатора. Емкость цилиндрического конденсатора определяется по формуле:

Kulové a válcové typy prvků jsou vysoce závislé na tloušťce dielektrické vrstvy. Čím silnější je, tím menší bude objem náboje, což znamená, že se zvýší jeho odolnost proti průraznému napětí.

Проверка

Как отмечалось ранее, емкость устройства проставляется на его корпусе. Проверить паспортную величину и имеющуюся емкость устройства можно при помощи тестера с режимом «СХ». Например, для этого подойдут популярные модели M890D, AM-1083, DT9205A, UT139C, другие. Далее надо будет:

1. Odpájejte a vybijte zařízení. Vypouštění se provádí přísně izolovaným kovovým předmětem.
2. Вставить ножки конденсатора в пазы «СХ», соблюдая полярность.
3. Přístroj zobrazí výsledek měření na displeji. Bude třeba jej porovnat s označením uvedeným na jeho těle. Pokud se hodnoty od sebe výrazně liší, znamená to, že prvek je vadný a vyžaduje výměnu.

Pokud multimetr ukazuje přítomnost nekonečné kapacity, znamená to zkrat uvnitř těla zařízení a je také považováno za vadné a vyžaduje výměnu. Kromě toho lze poruchu vždy vizuálně zjistit podle prasklin nebo otoků krytu.

Závěr

V článku bylo popsáno, co je kondenzátor, jak určit jeho kapacitu, na čem tento parametr závisí a základní vzorce pro výpočet kapacity různých typů takových zařízení. Zařízení mají vždy speciální označení na pouzdru, takže je docela snadné vybrat nejvhodnější zařízení pro ukládání elektrického náboje. Kromě toho byl uveden způsob kontroly zařízení, který umožňuje určit jeho možné poruchy.