Sähköinen kapasitanssi

Kun varaus välitetään johtimeen, sen pinnalle ilmestyy potentiaali φ, mutta jos sama varaus välitetään toiselle johtimelle, potentiaali on erilainen. Se riippuu johtimen geometrisista parametreista. Mutta joka tapauksessa potentiaali φ on verrannollinen varaukseen q.

Kapasitanssin SI-yksikkö on farad. 1 F = 1 C/1 V.

Jos pallon pinnan potentiaali

(5.4.3)

(5.4.4)

Käytännössä käytetään useammin pienempiä kapasitanssiyksiköitä: 1 nF (nanofarad) \u003d 10 -9 F ja 1pkF (pikofarad) \u003d 10 -12 F.

Tarvitaan laitteita, jotka keräävät varausta, ja yksittäisillä johtimilla on pieni kapasitanssi. Kokenut havaittiin, että johtimen sähköinen kapasitanssi kasvaa, jos siihen tuodaan toinen johdin - johtuen sähköstaattisen induktion ilmiöt.

Kondensaattori kutsutaan kahta johdinta pinnat sijaitsevat lähellä toisiaan .

Rakenne on sellainen, että kondensaattoria ympäröivät ulkoiset kappaleet eivät vaikuta sen sähköiseen kapasiteettiin. Tämä tehdään, jos sähköstaattinen kenttä on keskittynyt kondensaattorin sisään, levyjen väliin.

Kondensaattorit ovat litteitä, sylinterimäisiä ja pallomaisia.

Koska sähköstaattinen kenttä sijaitsee kondensaattorin sisällä, sähköiset siirtymälinjat alkavat positiivisesta levystä, päättyvät negatiiviseen levyyn eivätkä katoa mihinkään. Siksi maksut levyt merkillä vastakkainen, mutta suuruudeltaan yhtä suuri.

Kondensaattorin kapasitanssi on yhtä suuri kuin varauksen suhde kondensaattorilevyjen väliseen potentiaalieroon:

(5.4.5)

Kapasitanssin lisäksi jokaiselle kondensaattorille on ominaista U orja (tai U jne . ) - suurin sallittu jännite, jonka yläpuolella kondensaattorilevyjen välillä tapahtuu hajoaminen.

Kondensaattorien kytkentä

Kapasitiiviset akut– kondensaattorien rinnakkais- ja sarjakytkentöjen yhdistelmät.

1) Kondensaattorien rinnakkaiskytkentä (kuva 5.9):

Tässä tapauksessa yhteinen jännite on U:

Kokonaisveloitus:

Tuloksena oleva kapasiteetti:

Vertaa vastusten rinnakkaiskytkentään R:

Siten klo rinnakkaisliitäntä kondensaattorien kokonaiskapasitanssi

Kokonaiskapasiteetti on suurempi kuin suuri kapasiteetti mukana akkuun.

2) Kondensaattorien sarjakytkentä (kuva 5.10):

Yhteinen on maksu q.

Tai , siis

Vertaa sarjaliitäntään R:

Siten klo sarjaliitäntä kondensaattoreita, kokonaiskapasitanssi on pienempi kuin akun pienin kapasitanssi:

Erilaisten kondensaattorien kapasitanssien laskeminen

1.Kapasiteetti litteä kondensaattori

Kentänvoimakkuus kondensaattorin sisällä (kuva 5.11):

Levyjen välinen jännitys:

missä on levyjen välinen etäisyys.

Maksusta lähtien

.

(5.4.7)

Kuten kaavasta voidaan nähdä, dielektrisyysvakio aineet vaikuttavat suuresti kondensaattorin kapasitanssiin. Tämä voidaan nähdä myös kokeellisesti: lataamme elektroskoopin, tuomme siihen metallilevyn - saimme kondensaattorin (sähköstaattisen induktion vuoksi potentiaali kasvoi). Jos levyjen väliin johdetaan eriste, jonka ε on suurempi kuin ilman, kondensaattorin kapasitanssi kasvaa.

Kohdasta (5.4.6) saat mittayksiköt ε 0:

.

2. Sylinterimäisen kondensaattorin kapasitanssi

Kuvassa 5.12 esitetyn sylinterimäisen kondensaattorin levyjen välinen potentiaaliero voidaan laskea kaavalla:

Sammutuskondensaattorilla varustetut muuntajattomat teholähteet ovat käteviä yksinkertaisuudessaan, niillä on pienet mitat ja paino, mutta ne eivät aina sovellu lähtöpiirin galvaanisen kytkennän vuoksi 220 V verkkoon.

Muuntajattomassa virtalähteessä verkkoon AC jännite kondensaattori ja kuorma kytketty sarjaan. Ei-polaarinen kondensaattori mukana ketjussa vaihtovirta, käyttäytyy kuin vastus, mutta toisin kuin vastus, se ei haihduta absorboitua tehoa lämpönä.

Sammutuskondensaattorin kapasitanssin laskemiseksi käytetään seuraavaa kaavaa:

C - kapasiteetti painolastin lauhdutin(F); Ieff - tehollinen kuormitusvirta; f on tulojännitteen Uc taajuus (Hz); Us - tulojännite (V); Purkujännite (V).

Laskennan helpottamiseksi voit käyttää online-laskinta

Design muuntajattomat lähteet ja niistä saatavat laitteet, ei saa koskea johtimiin käytön aikana. Erityistä huomiota tulee kiinnittää ohjauslaitteiden eristykseen.

• Samanlaisia ​​artikkeleita

Tarve kytkeä LED verkkoon on yleinen tilanne. Tämä on osoitin laitteiden käynnistämiseksi, taustavalaistu kytkin ja jopa diodilamppu.

Pienitehoisten merkkivalojen kytkemiseksi vastusvirran rajoittimen kautta on monia järjestelmiä, mutta tällaisella kytkentäkaaviolla on tiettyjä haittoja. Jos sinun on kytkettävä diodi, jonka nimellisvirta on 100-150 mA, tarvitset erittäin tehokkaan vastuksen, jonka mitat ovat paljon suuremmat kuin itse diodi.

Tältä työpöydän kytkentäkaavio näyttäisi valoa diodi lamppu. Ja tehokkaita kymmenen watin vastuksia alhaisissa huonelämpötiloissa voitaisiin käyttää lisälämmönlähteenä.

Konder-ojan käyttö virranrajoittimena voi merkittävästi pienentää tällaisen piirin mittoja. Se näyttää virtalähteeltä diodilampulle, jonka teho on 10-15 wattia.

Liitäntäkondensaattorin piirien toimintaperiaate

Tässä piirissä kondensaattori on virtasuodatin. Kuormaan syötetään jännitettä vain, kunnes kondensaattori on latautunut täyteen, jonka aika riippuu sen kapasiteetista. Tällöin lämpöä ei synny, mikä poistaa kuormitustehon rajoitukset.

Ymmärtääkseni tämän piirin toiminnan ja LEDin liitäntälaitteen valinnan periaatteen, haluan muistuttaa, että jännite on elektronien nopeus johtimessa, virran voimakkuus on elektronien tiheys.

Diodille on täysin välinpitämätöntä, millä nopeudella elektronit "lentää" sen läpi. Kondensaattorin laskenta perustuu piirin virtarajoitukseen. Voimme käyttää vähintään kymmentä kilovolttia, mutta jos virran voimakkuus on useita mikroampeeria, valoa lähettävän kiteen läpi kulkevien elektronien määrä riittää virittämään vain pienen osan valonlähteestä, emmekä näe hehkua.

Samanaikaisesti useiden volttien jännitteellä ja kymmenien ampeerien virranvoimakkuudella elektronivuon tiheys ylittää merkittävästi diodimatriisin suorituskyvyn, muuntaa ylimäärän lämpöenergiaksi, ja LED-elementtimme yksinkertaisesti haihtuu savupilvi.

LEDin sammutuskondensaattorin laskenta

Analysoidaan yksityiskohtainen laskelma, alta löydät online-laskimen lomakkeen.

LEDin kondensaattorin kapasitanssin laskenta:

C (μF) \u003d 3200 * Isd) / √ (Uin² - Uout²)

uF:n kanssa- lauhduttimen kapasiteetti. Sen pitäisi olla mitoitettu 400-500 V;
Isd – nimellisvirta diodi (katso passitiedot);
Uin- verkon amplitudijännite - 320V;
Uout– LEDin nimellissyöttöjännite.

Löydät myös tämän kaavan:

C \u003d (4,45 * I) / (U - Ud)

Sitä käytetään pienitehoiset kuormat 100 mA ja 5 V asti.

LEDin kondensaattorin laskenta (online-laskin):

Syöttötiedot:

Kuorman kuluttama virta (A);
Tulojännite Uin (V);
Lähtöjännite Uout (V);

Kondensaattorin kapasitanssi (uF).

Selvyyden vuoksi laskemme useita kytkentäkaavioita.

Putken kapasiteetin laskemiseksi tarvitsemme:

• Suurin diodivirta on 0,15 A;
• diodin syöttöjännite - 3,5 V;
• verkon huippujännite - 320V.

Tällaisissa olosuhteissa putken parametrit ovat: 1,5 μF, 400 V.

LED-lampun kondensaattoria laskettaessa on otettava huomioon, että siinä olevat diodit on kytketty ryhmiin.

• Syöttöjännite sarjaketjulle - Usd * LEDien lukumäärä piirissä;
• virran voimakkuus - Iсd * rinnakkaisten ketjujen lukumäärä.

Otetaan esimerkiksi malli, jossa on kuusi yhdensuuntaista neljän sarjadiodin linjaa.

Syöttöjännite - 4 * 3,5V = 14V;
Piirin virta - 0,15 A * 6 = 0,9 A;

Tässä piirissä kondensaattorin parametrit ovat: 9 mikrofaradia, 400 V.

Yksinkertainen LED-virtalähdepiiri kondensaattorilla

Analysoidaan laitetta ilman muuntajavirtalähdettä LEDeille käyttämällä esimerkkiä tehtaan LED-laamaohjaimesta.

• R1- 1A vastus, joka vähentää jännitehäviöiden merkitystä verkossa;
• R2, C2- Conde-r toimii virranrajoittimena ja vastuksena sen purkamiseksi verkosta irrottamisen jälkeen;
• C3- tasoittava lauhdutin, joka vähentää valon sykkimistä;
• R3- toimii rajoittamaan jännitehäviöitä muuntamisen jälkeen, mutta sen sijaan on suositeltavaa asentaa zener-diodi.

Mitä kondensaattoria voidaan käyttää liitäntälaitteena?

Ledien sammutuskondensaattorina käytetään keraamisia elementtejä, joiden jännite on 400-500 V. Elektrolyyttisten (polaaristen) kondensaattoreiden käyttöä ei voida hyväksyä.

Varotoimenpiteet

Muuntajattomissa piireissä ei ole galvaanista eristystä. Piirin virranvoimakkuus lisävastuksen ilmaantuessa, esimerkiksi koskettamalla piirissä olevaa paljaita koskettimia kädellä, voi kasvaa merkittävästi aiheuttaen sähkövamman.