Конденсаторы

Конденсатор представляет собой две токопроводящие поверхности, разделенные между собой изолятором. Основной особенностью конденсатора является накопление электрической энергии.

Конденсаторы характеризуются емкостью ,

где Q- заряд, накопленный конденсатором под приложенным к нему напряжением Uc.

Размерностью и единицей емкости является фарада (Ф).

.

Емкость в 1 фараду очень большая величина. Поэтому используются следующие единицы: микрофарада (мкФ), нанофарада (нФ), пикофарада (пФ):

1мкФ= 10^-6 Ф;

1нФ= 10^-9 Ф;

1пФ= 10^-12 Ф.

Конденсаторы бывают также как и резисторы трех типов:

1) постоянные (полярные и неполярные).

2) переменные.

3) построечные.

Условно графическое обозначение конденсаторов:

1) постоянные

а) полярные

б) неполярные

2) переменные

3) подстроечные

Основные параметры конденсаторов:

¨ номинальное значение емкости – С, [Ф]

¨ максимальное рабочее напряжение – U, [Вт]

¨ максимальная амплитуда переменной составляющей для полярных конденсаторов

¨ отклонение от значения емкости

¨ температурный коэффициент емкости.

Как и у резисторов номинальное значение конденсаторов выбирается из тех же рядов за исключением полярных конденсаторов или электролитических конденсаторов. Рабочее напряжение обычно составляет от 5 В до 1кВ.

Допустимое отклонение от номинального значения емкости:

Температурный коэффициент емкости может быть как положительным так и отрицательным.

Конденсаторы разделяются на типы в зависимости от диэлектрика:

1) керамические

2) слюдяные

3) фторопластовые

4) бумажные

Особую разновидность составляют электролитические конденсаторы. В них диэлектриком служит тонкая оксидная пленка, образующая на поверхности металла или проводника при погружении его в электролит. Обкладками конденсатора служит сам металл или полупроводник с одной стороны и токопроводящий электролит с другой сторон, омывающий оксидную пленку с другой стороны. Распространение получили алюминиевые, необиевые, полупроводниковые конденсаторы.

Рисунок 7 - Устройство электролитического конденсатора

1 и 3 – алюминиевая фольга

2 – бумага, пропитанная раствором электролита

4 - проволочные выводы

5 - оксидная пленка.

Если к обкладкам конденсатора подключить источник постоянного тока, то в образовавшейся цепи возникнет кратковременный ток и конденсатор зарядится до напряжения, равного напряжению источника тока. Т.е. под постоянным напряжением ток в цепи конденсатора не течет. Но если изменять напряжение Uc на конденсаторе по линейному закону, то через него может течь постоянный ток.

Рисунок 8 – Напряжение Uc и Рисунок 9 - Получение линейного изменения постоянный ток Ic напряжения

И наоборот, если конденсатор заряжать постоянным током, то напряжение Uc на нем растет тоже по линейному закону (рис.8). Эта особенность конденсатора используется для получения напряжений, которые изменяются линейно в зависимости от времени (рис.9).

При нахождении конденсатора под гармоническим напряжением, в нем течет переменный ток, невзирая на то, что между обкладками конденсатора находится диэлектрик.

Ucиз

Рисунок 10 – Конденсатор под Рисунок 11 – К пояснению токопроводности

переменным напряжением в цепи конденсатора

Положительная полуволна напряжения Uc в интервалы времени t1 – t2 отбирает электроны от левой обкладки и направляет их в правую. Во время этого перехода электронов в цепи конденсатора течет ток Ic₁.

В интервале же моментов t2 – t3 полярность Uc изменяется на противоположную. Конденсатор перезаряжается до этой противоположной полярности. Поэтому ток Ic₂ течет в противоположном направлении.

Итак, в цепи конденсатора ток Ic течет лишь тогда, когда напряжение Uc на конденсаторе изменяется.

Конденсатор оказывает сопротивление протеканию тока тем, что ток течет под разницей двух напряжений: приложенного Uc и напряжения Uз, до которого зарядился конденсатор. Поэтому ток Ic создает разность (Uc - Uз), т.е. Uз оказывает сопротивление. Чем дольше заряжается конденсатор, тем больше Uз и тем меньше ток Ic, т.е. больше сопротивление.

В отличие от резисторов это сопротивление не является омичным. На нем не выделяется мощность и оно зависит от частоты:

Дата добавления: 2014-01-13