Cuando se comunica una carga a un conductor, aparece un potencial φ en su superficie, pero si se comunica la misma carga a otro conductor, entonces el potencial será diferente. Depende de los parámetros geométricos del conductor. Pero en cualquier caso, el potencial φ es proporcional a la carga q.
La unidad SI para la capacitancia es el faradio. 1F = 1C/1V.
Si el potencial de la superficie de la bola
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(5.4.3) |
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(5.4.4) |
En la práctica, con mayor frecuencia, se usan unidades de capacitancia más pequeñas: 1 nF (nanofaradio) \u003d 10 -9 F y 1pkF (picofaradio) \u003d 10 -12 F.
Existe la necesidad de dispositivos que acumulen carga, y los conductores solitarios tienen una capacitancia baja. Experimentado se encontró que la capacitancia eléctrica de un conductor aumenta si se le acerca otro conductor, debido a fenómenos de inducción electrostática.
Condensador son dos conductores llamados vueltas ubicados cerca uno del otro .
El diseño es tal que los cuerpos externos que rodean al capacitor no afectan su capacidad eléctrica. Esto se hará si el campo electrostático se concentra dentro del condensador, entre las placas.
Los condensadores son planos, cilíndricos y esféricos.
Dado que el campo electrostático se encuentra dentro del condensador, las líneas de desplazamiento eléctrico comienzan en la placa positiva, terminan en la negativa y no desaparecen por ninguna parte. Por lo tanto, las cargas en las placas opuesto en signo pero igual en magnitud.
La capacitancia de un capacitor es igual a la relación entre la carga y la diferencia de potencial entre las placas del capacitor:
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(5.4.5) |
Además de la capacitancia, cada capacitor se caracteriza por tu esclavo (o tu etc. . ) - el voltaje máximo permitido, por encima del cual se produce una ruptura entre las placas del condensador.
Conexión de condensadores
Baterías capacitivas– combinaciones de conexiones en serie y en paralelo de condensadores.
1) Conexión en paralelo de condensadores (Fig. 5.9):
En este caso, el voltaje común es tu:
Carga total:
Capacidad resultante:
Comparar con conexión en paralelo de resistencias R:
Así, en coneccion paralela capacitores capacitancia total
La capacidad total es mayor que gran capacidad incluido en la batería.
2) Conexión en serie de condensadores (Fig. 5.10):
Común es el cargo q.
O 
, por eso
| (5.4.6) |
Comparar con conexión serie R:
Así, en conexión en serie capacitores, la capacitancia total es menor que la capacitancia más pequeña incluida en la batería:
Cálculo de capacitancias de varios capacitores.
1.Capacidad condensador plano
Fuerza de campo dentro del capacitor (Fig. 5.11):
Tensión entre placas:
donde es la distancia entre las placas.
Desde el cargo
 .
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(5.4.7) |
Como se puede ver en la fórmula, la constante dielectrica sustancias afectan en gran medida la capacitancia del condensador. Esto también se puede ver experimentalmente: cargamos el electroscopio, le llevamos una placa de metal, obtuvimos un capacitor (debido a la inducción electrostática, el potencial aumentó). Si se introduce un dieléctrico entre las placas con ε mayor que el del aire, la capacitancia del capacitor aumentará.
De (5.4.6) puedes obtener las unidades de medida ε 0:
| (5.4.8) |
.
2. Capacidad de un condensador cilíndrico
La diferencia de potencial entre las placas del condensador cilíndrico que se muestra en la figura 5.12 se puede calcular mediante la fórmula:
Las fuentes de alimentación sin transformador con un condensador de extinción son convenientes en su simplicidad, tienen pequeñas dimensiones y peso, pero no siempre son aplicables debido al acoplamiento galvánico del circuito de salida con una red de 220 V.
En una fuente de alimentación sin transformador a la red. voltaje de corriente alterna Condensador y carga conectados en serie. Condensador no polar incluido en la cadena corriente alterna, se comporta como una resistencia pero, a diferencia de una resistencia, no disipa la potencia absorbida como calor.
Para calcular la capacitancia del condensador de extinción, se utiliza la siguiente fórmula:
C - capacidad condensador de lastre(F); Ieff - corriente de carga efectiva; f es la frecuencia de la tensión de entrada Uc (Hz); Us - voltaje de entrada (V); Tensión de descarga (V).
Para facilitar el cálculo, puede utilizar la calculadora en línea
Diseño fuentes sin transformador y los dispositivos alimentados por ellos, deben excluir la posibilidad de tocar cualquier conductor durante la operación. Debe prestarse especial atención al aislamiento de los controles.
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La necesidad de conectar el LED a la red es una situación común. Este es un indicador para encender dispositivos, un interruptor retroiluminado e incluso una lámpara de diodo.
Existen muchos esquemas para conectar LED indicadores de baja potencia a través de un limitador de corriente de resistencia, pero dicho esquema de conexión tiene ciertas desventajas. Si necesita conectar un diodo con una corriente nominal de 100-150 mA, necesitará una resistencia muy potente, cuyas dimensiones serán mucho más grandes que el propio diodo.
Así es como se vería el diagrama de conexión de escritorio luz lámpara de diodo. Y se podrían utilizar potentes resistencias de diez vatios a baja temperatura ambiente como fuente adicional de calefacción.
El uso de un conder-ditch como limitador de corriente puede reducir significativamente las dimensiones de dicho circuito. Parece una fuente de alimentación para una lámpara de diodo con una potencia de 10-15 vatios.
El principio de funcionamiento de los circuitos en un condensador de balasto.
En este circuito, el capacitor es un filtro de corriente. Se suministra voltaje a la carga solo hasta que el capacitor esté completamente cargado, cuyo tiempo depende de su capacidad. En este caso, no se produce generación de calor, lo que elimina las restricciones en la potencia de carga.
Para comprender cómo funciona este circuito y el principio de seleccionar un elemento de balasto para un LED, permítame recordarle que el voltaje es la velocidad de los electrones a lo largo del conductor, la intensidad de la corriente es la densidad de los electrones.
Para un diodo, es absolutamente indiferente a qué velocidad los electrones "volarán" a través de él. El cálculo del capacitor se basa en la limitación de corriente en el circuito. Podemos aplicar al menos diez kilovoltios, pero si la intensidad de la corriente es de varios microamperios, la cantidad de electrones que pasan a través del cristal emisor de luz es suficiente para excitar solo una pequeña parte del emisor de luz y no veremos el brillo.
Al mismo tiempo, a un voltaje de varios voltios y una intensidad de corriente de decenas de amperios, la densidad de flujo de electrones superará significativamente el rendimiento de la matriz de diodos, convirtiendo el exceso en energía térmica, y nuestro elemento LED simplemente se evaporará en un nube de humo.
Cálculo del condensador de extinción para el LED.
Analicemos el cálculo detallado, a continuación puede encontrar la forma de una calculadora en línea.
Cálculo de la capacitancia del condensador para el LED:
C (μF) \u003d 3200 * Isd) / √ (Uin² - Uout²)
con uF- la capacidad del condensador. Debe estar clasificado para 400-500V;
isd – Corriente nominal diodo (busque en los datos del pasaporte);
uín- voltaje de amplitud de la red - 320V;
fuera– tensión de alimentación nominal del LED.
También puedes encontrar esta fórmula:
C \u003d (4.45 * I) / (U - Ud)
Se utiliza para cargas de baja potencia hasta 100 mA y hasta 5V.
Cálculo del condensador para el LED (calculadora en línea):
Para mayor claridad, calcularemos varios esquemas de conexión.
Para calcular la capacidad del conducto, necesitamos:
- La corriente máxima del diodo es de 0,15 A;
- tensión de alimentación del diodo - 3,5 V;
- voltaje pico de la red - 320V.
Para tales condiciones, los parámetros del conducto son: 1,5 μF, 400V.
Al calcular un condensador para una lámpara LED, se debe tener en cuenta que los diodos que contiene están conectados en grupos.
- Voltaje de suministro para una cadena en serie - Usd * número de LED en el circuito;
- fuerza actual - Iсd * número de cadenas paralelas.
Por ejemplo, tomemos un modelo con seis líneas paralelas de cuatro diodos en serie.
Tensión de alimentación - 4 * 3,5 V = 14 V;
Corriente del circuito - 0.15A * 6 \u003d 0.9A;
Para este circuito, los parámetros del capacitor son: 9 microfaradios, 400V.
Un circuito de fuente de alimentación LED simple con un condensador
Analicemos un dispositivo sin fuente de alimentación de transformador para LED utilizando el ejemplo de un controlador de llama LED de fábrica.
- R1- Resistencia de 1A, que reduce la importancia de las caídas de tensión en la red;
- R2,C2- Conde-r sirve como limitador de corriente y resistencia para descargarlo después de desconectarse de la red;
- C3- condensador suavizante, para reducir la pulsación de la luz;
- R3- sirve para limitar las caídas de tensión después de la conversión, pero es más recomendable instalar un diodo zener en su lugar.
¿Qué capacitor se puede usar para balasto?
Los elementos cerámicos clasificados para 400-500 V se utilizan como condensadores de extinción para LED. El uso de capacitores electrolíticos (polares) es inaceptable.
Medidas de precaución
Los circuitos sin transformador no tienen aislamiento galvánico. La intensidad de la corriente del circuito con la aparición de resistencia adicional, por ejemplo, tocar un contacto desnudo en el circuito con la mano, puede aumentar significativamente y causar lesiones eléctricas.
