Kondensaattori
Kondensaattorin suunnittelun perusta on kaksi johtavaa levyä, joiden välissä on eriste
Vasemmalla - kondensaattorit pinta-asennus; oikealla - kondensaattorit tilavuusasennukseen; yläosa - keraaminen; pohja - elektrolyyttinen.
Von Kleistin rakentama laite koostui osittain vedellä täytetystä ja korkilla suljetusta lääkepullosta. Naula työnnettiin korkin läpi veteen. Pulloa toisessa kädessä pitäen naula saatettiin sitten kosketukseen sähköstaattisen koneen liittimen kanssa, mikä mahdollisti jonkin verran latausta. Kun von Kleist kurkotti naulaa vetääkseen sen ulos korkista pitäen edelleen pulloa, yksittäiset panokset pystyivät yhdistymään uudelleen virratessaan hänen kehonsa läpi. Van Mussenbroekin laite ja kokemus olivat pitkälti samat kuin von Kleistin, kolmea suurta poikkeusta lukuun ottamatta.
Erilaisia kondensaattoreita bulkkiasennukseen
Kondensaattorin ominaisuudet
DC-piirissä oleva kondensaattori voi johtaa virtaa sillä hetkellä, kun se on kytketty piiriin (kondensaattoria ladataan tai ladataan), transienttiprosessin lopussa virta ei kulje kondensaattorin läpi, koska sen levyt ovat erotettuja dielektrillä. Vaihtovirtapiirissä se suorittaa vaihtovirtavärähtelyjä lataamalla syklisesti kondensaattoria.
Ensin vieraileva opiskelija teki järkyttävän löydön, ettei se ollut van Mussenbroek; toiseksi hän teki monia parannuksia laitteeseen; ja kolmanneksi hän kirjoitti kollegoilleen kertoakseen heille kaikesta. Mutta tässä on joitain kohokohtia. Riittää, että mies seisoo suoraan maassa; että sen, joka pitää maapalloa, täytyy vetää kipinä; Vaikutus on pieni, jos mukana on kaksi miestä, joista toinen tarttuu maapalloon ja toinen vetää kipinöitä. Pian mantereen tutkijat loivat omat uudet ja parannetut laitteet sähkövarausten varastointiin.
Suunnittelun tarkennus: täytetty vedellä, mustetta, etikkaa, sulatettua voita, viiniä tai olutta ja lopuksi ei mitään. Pariisin karthusialaisten suuren luostarin apottin suostumuksella hän kokosi 200 munkkia pitkään jonoon, ja jokainen munkki piti kahdeksan metrin langan päistä noin kilometrin pituisen ketjun muodostamiseksi. Ilman varoitusta hän liitti Leiden-purkin linjan päihin antaen pahaa-aavistamattomille munkeille massiivisen sähköiskun ja pani tyytyväisenä merkille, että kaikki munkit alkoivat kirota ja taipua reagoidessaan iskuun. Kuningas oli vaikuttunut ja yllättynyt, kun sotilaat hyppäsivät samaan aikaan, kun rata oli valmis. Kapasitanssin epävirallinen määritelmä.
missä on kuvitteellinen yksikkö, on virtaavan sinimuotoisen virran taajuus, on kondensaattorin kapasitanssi. Tästä seuraa myös, että kondensaattorin reaktanssi on: 
. Tasavirtaa varten taajuus on nolla, joten kondensaattorin reaktanssi on ääretön (ihannetapauksessa).
Kapasiteetin muodollinen määritelmä. Sähköstaattisen järjestelmän kapasitanssi on käytetystä potentiaalierosta erotetun varauksen määrän suhde. Yleensä harkitaan yhtä faradia suuri kapasiteetti. Henry Cavendish tunnisti kapasitanssiin vaikuttavia tekijöitä.
Suoraan verrannollinen yhden levyn pinta-alaan, kääntäen verrannollinen levyjen väliseen etäisyyteen ja suoraan verrannollinen levyjen välisen materiaalin permittiivisyyteen. Edistyneempi: sylinterimäinen. Ja pallomainen. Ja pallon oma kapasiteetti.
Lisää dielektriikasta seuraavassa osiossa. Kaksi esimerkkiä: virtalähteissä kondensaattorimikrofoni. Tyypillisesti niitä käytetään tasoittamaan virtalähdettä piikkejen tai katkosten poistamiseksi. Suuret kondensaattorit - Perhekuva. Se, että sähkölaite on irrotettu pistorasiasta, ei tarkoita, että se voi avata sen ja toimia sisällä. Raskaat laitteet, kuten tämä mikroaaltouuni, sisältävät usein kondensaattoreita, jotka pystyvät varastoimaan huomattavan määrän sähköenergiaa.
Sähköllä piirikaaviot Kondensaattorien nimelliskapasitanssi ilmoitetaan yleensä mikrofaradeina (1 μF = 10 6 pF) ja pikofaradeina, mutta usein nanofaradeina. Kun kapasitanssi on enintään 0,01 μF, kondensaattorin kapasitanssi ilmoitetaan pikofaradeina, kun taas on sallittua olla ilmoittamatta mittayksikköä, ts. jälkiliite "pF" jätetään pois. Kun määrität nimelliskapasiteetin muissa yksiköissä, ilmoita mittayksikkö (picoFarad). Elektrolyyttikondensaattorien sekä kaavioiden suurjännitekondensaattorien osalta ilmoita kapasitanssin nimeämisen jälkeen niiden suurin käyttöjännite voltteina (V) tai kilovolteina (kV). Esimerkiksi: "10 mikronia x 10 V". Osoita kapasitanssin muutosalueen, esimerkiksi: "10 - 180". Tällä hetkellä kondensaattoreita valmistetaan nimelliskapasiteetilla desimaalilogaritmisista arvosarjoista E3, E6, E12, E24, ts. arvoja on 3, 6, 12, 24 per vuosikymmen, joten arvot sopivalla toleranssilla (scatter) kattavat koko vuosikymmenen.
Tahaton ja nopea purkautuminen voi aiheuttaa vakavan vamman tai kuoleman. Sana "kondensaattori" on nyt lähes vanhentunut termi, joka tarkoittaa "kondensaattoria". Mikä on käänteinen kondensaattorimikrofoni? Kondensaattorimikrofoni on pohjimmiltaan kondensaattori, jossa on yksi kiinteä levy ja yksi erittäin kevyt, ohut, löysä levy, jota kutsutaan kalvoksi. Tämä toinen levy on niin kevyt, että ääniaallot ovat tarpeeksi voimakkaita saadakseen sen värisemään. Tämä johtaa muutokseen kiinteiden ja kiinteiden levyjen välillä.
Kondensaattorien ominaisuudet
pääparametrit
Kapasiteetti
Kondensaattorin pääominaisuus on sen kapasiteettia. Kondensaattorin nimitys sisältää arvon nimelliskapasiteetti, kun taas todellinen kapasiteetti voi vaihdella huomattavasti useista tekijöistä riippuen. Kondensaattorin todellinen kapasitanssi määrää sen sähköiset ominaisuudet. Joten kapasitanssin määritelmän mukaan levyn varaus on verrannollinen levyjen väliseen jännitteeseen ( q = CU ). Tyypilliset kondensaattorien kapasitanssiarvot vaihtelevat pikofaradeista satoihin mikrofaradeihin. On kuitenkin olemassa kondensaattoreita, joiden kapasiteetti on jopa kymmeniä faradeja.
Kun levyerotus muuttuu, kapasitanssi muuttuu. Levyt latautuvat käytössä vakioarvoon ja kapasitanssin muutos aiheuttaa jännitteen muutoksen. Ääni, kuten muistat, on pitkittäinen aalto; sarja vuorottelevia alueita korkealla ja alhainen paine, joita kutsutaan kompressioiksi ja harvinaisuuksiksi, jotka leviävät väliaineen, kuten ilman, läpi. Puristus alla korkeapaine mikrofoni työntää kalvoa sisäänpäin, mikä vähentää levyjen irtoamista, lisää kapasitanssia ja laskee jännitettä.
Matalapaineen taittuminen työntää kalvoa ulos, mikä lisää levyjen erotusta, pienentää kapasitanssia ja lisää jännitettä. Paineen ja jännitteen tulee olla suoraan verrannollisia. Kondensaattorimikrofonin yhtälöt. Jännite on pieni ja muutos vielä pienempi, joten signaalin saattamiseksi hyväksyttävälle tasolle tarvitaan vahvistinpiiri.
Kapasiteetti litteä kondensaattori, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä, joiden pinta-ala on etäisyyden päässä toisistaan, SI-järjestelmässä ilmaistaan kaavalla: , missä on levyjen välisen tilan täyttävän väliaineen suhteellinen permittiivisyys (tämä kaava on voimassa vain silloin, kun paljon pienempiä kuin levyjen lineaariset mitat).
Kapasitiiviset läheisyysanturit kapasitiivisille tankeille, kapasitiivisille tankeille. . Meitä ympäröivät pienet pienet kondensaattorit. Dynaaminen RAM. Kiihtyvyys määräytyy viereisten kondensaattoreiden differentiaalikapasitanssin mukaan. Ajoneuvon äkillisen jarrutuksen sekä turvavyön tahallisen turvavyön tai turvatyynyn laukeamisen havaitsemiseksi tarpeen mukaan nopeuden, sijainnin ja asennon määrittämiseksi aikanavigointia ja lentotietojärjestelmiä varten ajoneuvojen tärinän tarkkailemiseksi ja epätavallisten olosuhteiden, kuten epäsymmetrisen kuormituksen tai mahdollisen vian havaitsemiseksi. mekaaninen laite on poistettu käytöstä ja aktivoi sitten vikasietotila pakotetun sisääntulon havaitsemiseksi ja aktivoi sitten hälytys voimakkaiden maanjäristysten havaitsemiseksi ja sammuta sitten putkistot tai putkistot mitataksesi kaltevuuden muutoksia ja varoittaaksesi mahdollisesta rakennuksen romahtamisesta tai yksinkertaisesti määrittääksesi, onko pinta tasoa tai tosi määrittääksesi kannettavan näytön suunnan ja siirtyäksesi vaaka- tai muotokuvatilaan riippuen siitä, kuinka liikettä seurataan kameroissa, ja vakauttaa sitten tallennettu kuva ohjausta varten. i pelijärjestelmät, analysoida ammatti- ja korkeakouluurheilun liikkeitä, laskea kävelevän tai juoksevan henkilön askelmäärää, mitata paikallisen gravitaatiokentän voimakkuutta geologista tutkimusta varten. Tarkastellaan kahta johdinta, jotka kantavat samansuuruisia mutta vastakkaisen etumerkin varauksia, kuten kuvassa näkyy.
Suurten kapasitanssien saamiseksi kondensaattorit kytketään rinnan. Tässä tapauksessa kaikkien kondensaattorien levyjen välinen jännite on sama. Akun kokonaiskapasiteetti rinnakkain kytketty kondensaattori on yhtä suuri kuin kaikkien akkuun sisältyvien kondensaattorien kapasitanssien summa.
Tätä kahden johtimen yhdistelmää kutsutaan kondensaattoriksi. Johtajia kutsutaan levyiksi. Koska potentiaalieron yksikkö on voltti, potentiaalieroa kutsutaan usein jännitteeksi. Käytämme tätä termiä kuvaamaan potentiaalieroa piirielementin tai kahden avaruuden pisteen välillä. Mikä määrittää, kuinka paljon varausta on kondensaattorin levyissä tietyllä jännitteellä?
Suhteellisuusvakio riippuu johtimien muodosta ja erotuksesta. Siksi kapasitanssi on mitta kondensaattorin kyvystä varastoida varausta ja sähköistä potentiaalienergiaa. Farad, joka nimettiin Michael Faradayn mukaan: Farad on erittäin suuri kapasitanssiyksikkö. Käytännössä tyypillisten laitteiden kapasitanssit vaihtelevat mikrofaradeista pikofaradeihin. Tarkastellaan kondensaattoria, joka on muodostettu parin rinnakkaisista levyistä kuvan osoittamalla tavalla. Jokainen levy on kytketty akun yhteen napaan, joka toimii potentiaalieron lähteenä.
Jos kaikilla rinnakkain kytketyillä kondensaattoreilla on sama etäisyys levyjen välillä ja eristeen ominaisuudet, niin nämä kondensaattorit voidaan esittää yhtenä suurena kondensaattorina, joka on jaettu pienemmän alueen palasiksi.
klo sarjaliitäntä kondensaattoreita, kaikkien kondensaattorien varaukset ovat samat. Akun kokonaiskapasiteetti peräkkäin kytketty kondensaattori on
Jos kondensaattoria ei ole ladattu alun perin, akku muodostaa sähkökentän liitäntäjohdot kun kytketty. Keskitytään akun negatiiviseen napaan kytkettyyn levyyn. Sähkökenttä kohdistaa voiman langan elektroneihin suoraan levyn takana; tämä voima saa elektronit liikkumaan levylle. Tämä liike jatkuu, kunnes levy, johto ja liitin ovat samassa sähköpotentiaalissa. Kun tämä tasapainopiste on saavutettu, potentiaalieroa ei enää ole terminaalin ja levyn välillä, ja sen seurauksena ei ole sähkökenttä, ja elektronien liike pysähtyy.
tai 
Tämä kapasitanssi on aina pienempi kuin akun mukana tulevan kondensaattorin minimikapasitanssi. Sarjaan kytkettynä kondensaattoreiden hajoamismahdollisuus kuitenkin pienenee, koska kukin kondensaattori vastaa vain osan jännitelähteen potentiaalierosta.
Levyllä on nyt negatiivinen varaus. Samanlainen prosessi tapahtuu kondensaattorin toisessa levyssä, kun elektronit siirtyvät levyltä langalle jättäen levyn positiivisesti varautuneeksi. Tässä lopullisessa konfiguraatiossa potentiaaliero kondensaattorilevyjen välillä on sama kuin akun napojen välillä. Oletetaan, että meillä on 4 pF:n kondensaattori. Jos tämän kondensaattorin yli on kytketty 9 voltin akku, toinen johtimista päättyy -36 pC nettolataukseen ja toinen 36 pC nettovaraukseen.
Jos kaikkien sarjaan kytkettyjen kondensaattorien levyjen pinta-ala on sama, nämä kondensaattorit voidaan esittää yhtenä suurena kondensaattorina, jonka levyjen välissä on pino kaikkien sen muodostavien kondensaattoreiden dielektrisiä levyjä.
Erityinen kapasiteetti
Kondensaattoreille on ominaista myös erityinen kapasitanssi - kapasitanssin suhde dielektrisen tilavuuteen (tai massaan). Ominaiskapasitanssin maksimiarvo saavutetaan eristeen minimipaksuudella, mutta sen läpilyöntijännite pienenee.
Mitä tarkoittaa kapasitanssi kondensaattorissa? Kun kondensaattori on kytketty jännitelähteeseen, varauksenkuljettajat tulevat kondensaattorilevyihin. Kondensaattorin varauksenkuljettajien määrä riippuu käytetystä jännitteestä. Jos jännite kaksinkertaistuu, kondensaattoriin tulee lisävarauksenkuljettajia, joten kondensaattorissa on kaksi kertaa enemmän varauksenkuljettajia.
Kondensaattorin kapasiteetti
Siksi varauksenkuljettajien lukumäärä ja siten kondensaattorin varaus on verrannollinen syötettyyn jännitteeseen. Suhteellinen tarkoittaa, että varauksen ja jännitteen suhde on vakio. Varauksen ja jännitteen suhdetta kutsutaan kondensaattorin kapasitanssiksi.
Nimellisjännite
Toinen, yhtä tärkeä kondensaattorien ominaisuus on nimellisjännite - kondensaattoriin merkitty jännitearvo, jolla se voi toimia tietyissä olosuhteissa käyttöikänsä aikana säilyttäen parametrit hyväksyttävissä rajoissa.
Nimellisjännite riippuu kondensaattorin rakenteesta ja käytettyjen materiaalien ominaisuuksista. Kondensaattorin jännite ei saa käytön aikana ylittää nimellisjännitettä. Monille kondensaattoreille sallittu jännite laskee lämpötilan noustessa.
Kapasitanssi on komponentin koko. Se siis riippuu vain fyysisestä kondensaattorin muuttujat, eikä nykyisestä jännitteestä. Tätä yhtälöä tarvitaan hyvin usein sähkötekniikassa. Siksi sinun tulee muistaa ne parhaiten. Tämän kaavan muistaa hyvin lehmä.
Kun näimme viime jaksossa, mikä on kondensaattorin kapasitanssi, tämä artikkeli käsittelee kondensaattorin kapasitanssin laskemista. Kuten edellisessä artikkelissa mainittiin, kondensaattorin kapasitanssi on komponentin koko. Eli kondensaattorin kapasitanssi tulee vain itse kondensaattorista, ei syötetystä jännitteestä tai vastaavasta. riippuvainen.
Vastakkaisuus
Kondensaattorit tuhoutuivat ilman räjähdystä lämpötilan ja käyttökelvottomuuden vuoksi.
Monet oksididielektriset (elektrolyyttiset) kondensaattorit toimivat vain oikealla jännitteen napaisuudesta johtuen elektrolyytin ja dielektrisen vuorovaikutuksen kemiallisesta luonteesta. Käänteisellä jännitteen napaisuudesta elektrolyyttikondensaattorit epäonnistuvat yleensä dielektrisen kemiallisen tuhoutumisen vuoksi, jota seuraa virran lisääntyminen, elektrolyytin kiehuminen sisällä ja tämän seurauksena kotelon räjähtämisen todennäköisyys.
Kondensaattorin tiedetään koostuvan kahdesta levystä, vaikka käytännössä nämä levyt ovatkin melko valssattuja kalvoja. Levyt ovat erillään toisistaan. Joten älä hämmenny. Valssattujen kondensaattorikalvojen tapauksessa se sisältää lisäksi eristävän kalvon johtavien kalvojen välissä, joissa on myös muita positiivisia ominaisuuksia, kuten pian näemme.
Lopuksi monet varauksen kantajat sopivat näille levyille. Levyjen välinen etäisyys on päinvastoin. Pitkä etäisyys aiheuttaa pienen kapasitanssin, pieni etäisyys vastaa suurta kapasitanssia. Lisäksi on olemassa vakio sähkökenttävakio ε0.
Elektrolyyttikondensaattorien räjähdys on melko yleinen ilmiö. Räjähdysten pääasiallinen syy on kondensaattorin ylikuumeneminen, joka johtuu useimmissa tapauksissa vuodosta tai vastaavan sarjaresistanssin lisääntymisestä ikääntymisestä (koskee pulssilaitteita). Muiden osien vaurioiden ja henkilövahinkojen vähentämiseksi nykyaikaisissa suurikapasiteettisissa kondensaattoreissa asennetaan venttiili tai tehdään lovi runkoon (näet sen usein X-, K- tai T-kirjaimen lopussa). Sisäisen paineen noustessa venttiili aukeaa tai kotelo luhistuu lovea pitkin, haihtunut elektrolyytti poistuu syövyttävän kaasun muodossa ja paine laskee ilman räjähdystä ja sirpaleita.
Oikeilla kondensaattoreilla on kapasitanssin lisäksi myös oma resistanssi ja induktanssi. Suurella tarkkuudella todellisen kondensaattorin vastaava piiri voidaan esittää seuraavasti:
|
|
Kondensaattorin eristyksen sähkövastus - r
Eristysresistanssi on kondensaattorin vastus tasavirta, määräytyy suhteen perusteella r = U / I ut, missä U on kondensaattoriin syötetty jännite, I ut- vuotovirta.
Pituus ja etäisyys Massa Bulkkituotteiden ja elintarvikkeiden tilavuusmitat Pinta-ala Tilavuus ja mittayksiköt reseptejä Lämpötila Paine, mekaaninen jännitys, Youngin moduuli Energia ja työ Teho Voima Aika Lineaarinopeus Tasainen kulma Lämpötehokkuus ja polttoainetehokkuus Numerot Tietomäärän mittayksiköt Valuuttakurssit Naisten vaatteiden ja kenkien koot Miesten vaatteiden ja kenkien koot Kulmanopeus ja pyöriminen taajuus Kiihtyvyys Kulmakiihtyvyys Tiheys Ominaistilavuus Hitausmomentti Voiman momentti Vääntömomentti Ominaislämpöarvo (massan mukaan) Energiatiheys ja polttoaineen ominaislämpöarvo (tilavuuden mukaan) Lämpötilaero Lämpölaajenemiskerroin Lämmönvastus Lämmönjohtavuus Ominaislämpökapasiteetti Energiaaltistus, lämpö säteilyteho Lämpövuon tiheys Lämmönsiirtokerroin Tilavuusvirtaus Massavirtausnopeus Molaarinen virtausnopeus Massavirtaustiheys Molaarinen pitoisuus Massapitoisuus liuoksessa Dynaaminen (absoluuttinen) viskositeetti Kinemaattinen viskositeetti Pintajännitys Höyrynläpäisevyys Läpäisevyys, höyrynsiirtonopeus Äänitaso Mikrofonin herkkyys Äänenpainetaso (SPL) Kirkkaus Valon voimakkuus Valaistuksen resoluutio tietokonegrafiikassa Taajuus ja aallonpituus Diopteriteho ja polttoväli Diopteri Teho ja linssin suurennus (×) Sähkövaraus Lineaarinen Varaustiheys Pinta-ala Varauksen tiheys tiheys Sähkövirta Lineaarinen virrantiheys Pintavirran tiheys Sähkökentän voimakkuus Sähköstaattinen potentiaali ja jännite Sähkövastus Sähkövastus Sähkönjohtavuus Sähkönjohtavuus Sähkökapasitanssi Induktanssi Amerikkalainen lankamittari Tasot dBm (dBm tai dBmW), dBV (dBV), watteina jne. yksiköitä Magnetomotorinen voima Vahvuus magneettikenttä Magneettivuo Magneettinen induktio Ionisoivan säteilyn absorboitunut annosnopeus Radioaktiivisuus. Radioaktiivinen hajoaminen Säteily. Altistusannos Säteily. Absorboitunut annos Desimaalietuliitteet Tiedonsiirto Typografia ja kuvankäsittely Puun tilavuusyksiköt Moolimassan laskeminen D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä
1 farad [F] = 1000000 mikrofaradia [uF]
Alkuarvo
Muunnettu arvo
farad exafarad petafarad terafarad gigafarad megafarad kilofarad hektofarad dekafarad desifaradi senttifarad millifarad mikrofaradi nanofarad pikofarad femtofarad attofarad kuloni per volt abfarad CGSM kapasitanssiyksikkö statfarad CGSE kapasitanssiyksikkö
Lisää sähköinen kapasitanssi
Yleistä tietoa
Sähköinen kapasitanssi on arvo, joka kuvaa johtimen kykyä kerätä varaus, joka on yhtä suuri kuin sähkövarauksen suhde johtimien väliseen potentiaalieroon:
C = Q/∆φ
Tässä K- sähkövaraus mitattuna kuloneina (C), - potentiaaliero, mitattuna voltteina (V).
SI-järjestelmässä sähköinen kapasitanssi mitataan faradeina (F). Tämä mittayksikkö on nimetty englantilaisen fyysikon Michael Faradayn mukaan.
Farad on erittäin suuri kapasitanssi eristetylle johtimelle. Joten metallisen yksinäisen pallon, jonka säde on 13 auringon säteen, kapasiteetti olisi 1 farad. Ja Maan koon metallipallon kapasitanssi olisi noin 710 mikrofaradia (uF).
Koska 1 farad on erittäin suuri kapasitanssi, käytetään pienempiä arvoja, kuten: mikrofarad (uF), joka vastaa yhtä miljoonasosaa faradista; nanofarad (nF), yhtä miljardisosaa; pikofarad (pF), yhtä biljoonaa faradia.
CGSE-järjestelmässä kapasitanssin perusyksikkö on senttimetri (cm). 1 senttimetri kapasitanssia on tyhjiöön sijoitetun pallon sähköinen kapasitanssi, jonka säde on 1 senttimetri. CGSE on laajennettu CGS-järjestelmä sähködynamiikkaa varten, eli yksikköjärjestelmä, jossa senttimetri, gramma ja sekunti otetaan perusyksiköinä pituuden, massan ja ajan laskennassa. Laajennetussa CGS:ssä, mukaan lukien CGSE, jotkin fysikaaliset vakiot otetaan yhtenäisiksi kaavojen yksinkertaistamiseksi ja laskelmien helpottamiseksi.
Kapasiteetin käyttö
Kondensaattorit - laitteet varauksen säilyttämiseen elektronisissa laitteissa
Sähkökapasitanssin käsite ei koske vain johtimia, vaan myös kondensaattoria. Kondensaattori on kahden johtimen järjestelmä, jotka on erotettu eristeellä tai tyhjöllä. Yksinkertaisimmassa versiossa kondensaattorin rakenne koostuu kahdesta elektrodista levyjen (levyjen) muodossa. Kondensaattori (latinasta condensare - "tiivistää", "paksua") - kaksielektrodinen laite sähkömagneettisen kentän varauksen ja energian keräämiseen, yksinkertaisimmassa tapauksessa se koostuu kahdesta johtimesta, jotka on erotettu jonkinlaisella eristeellä. Esimerkiksi joskus radioamatöörit valmistavat valmiiden osien puuttuessa virityskondensaattoreita piireihinsä halkaisijaltaan erikokoisista lankapaloista, jotka on eristetty lakkapinnoitteella, kun taas ohuempi lanka kääritään paksumpaan. Kierroslukua säätämällä radioamatöörit hienosäätävät laitepiirit halutulle taajuudelle. Esimerkkejä kondensaattoreiden kuvista sähkökaaviot näkyy kuvassa.
Historiallinen viittaus
Jo 250 vuotta sitten tunnettiin kondensaattoreiden luomisen periaatteet. Joten vuonna 1745 Leidenissä saksalainen fyysikko Ewald Jürgen von Kleist ja hollantilainen fyysikko Pieter van Muschenbrook loivat ensimmäisen kondensaattorin - "Leiden-purkin" - lasipurkin seinät olivat siinä dielektrinen ja vesi astiassa. ja astiaa pitelevän kokeilijan kämmen toimi levyinä. Tällainen "pankki" mahdollisti mikrokulon (μC) suuruisen varauksen keräämisen. Sen keksimisen jälkeen sitä kokeiltiin usein ja esiteltiin julkisesti. Tätä varten purkki ladattiin ensin staattisella sähköllä hankaamalla sitä. Sen jälkeen yksi osallistujista kosketti purkkia kädellään ja sai pienen sähköiskun. Tiedetään, että 700 pariisilaista munkkia kädestä pitäen suoritti Leiden-kokeen. Sillä hetkellä, kun ensimmäinen munkki kosketti purkin päätä, kaikki 700 munkkia, jotka olivat vähentyneet yhteen kouristukseen, huusivat kauhuissaan.
”Leyden jar” tuli Venäjälle kiitos Venäjän tsaari Pietari I:n, joka tapasi Mushenbrookin matkustaessaan Euroopassa ja oppi lisää kokeista ” Leydenin purkki". Pietari I perusti Tiedeakatemian Venäjälle ja tilasi Tiedeakatemialle erilaisia instrumentteja Mushenbrukista.
Tulevaisuudessa kondensaattorit paranivat ja pienenivät, ja niiden kapasitanssi - enemmän. Kondensaattoreita käytetään laajalti elektroniikassa. Esimerkiksi kondensaattori ja induktori muodostavat värähtelevän piirin, jonka avulla vastaanotin voidaan virittää halutulle taajuudelle.
Kondensaattoreita on useita tyyppejä, jotka eroavat vakio- tai muuttuvakapasitanssiltaan ja dielektrisiltä materiaaleilta.
Esimerkkejä kondensaattoreista
Teollisuus tuottaa suuren määrän erilaisia kondensaattoreita eri tarkoituksiin, mutta niiden pääominaisuudet ovat kapasitanssi ja käyttöjännite.
tyypillinen arvo astiat kondensaattorit vaihtelevat pikofaradeista satoihin mikrofaradeihin, lukuun ottamatta ionistoreita, joilla on hieman erilainen kapasitanssin muodostus - elektrodien kaksoiskerroksen vuoksi - tässä ne ovat samanlaisia kuin sähkökemialliset akut. Nanoputkipohjaisissa superkondensaattoreissa on erittäin kehittynyt elektrodipinta. Tämän tyyppisillä kondensaattoreilla on tyypilliset kymmenien faradien kapasitanssiarvot, ja joissain tapauksissa ne voivat korvata perinteiset sähkökemialliset akut virtalähteinä.
Kondensaattorien toiseksi tärkein parametri on sen käyttöjännite. Tämän parametrin ylittäminen voi johtaa kondensaattorin vikaantumiseen, joten todellisia piirejä rakennettaessa on tapana käyttää kondensaattoreita, joiden käyttöjännitteen arvo on kaksinkertainen.
Kapasitanssin tai käyttöjännitteen arvojen nostamiseksi käytetään menetelmää, jossa kondensaattorit yhdistetään akuiksi. Kun kaksi samantyyppistä kondensaattoria kytketään sarjaan, käyttöjännite kaksinkertaistuu ja kokonaiskapasitanssi puolittuu. klo rinnakkaisliitäntä kaksi samantyyppistä kondensaattoria, käyttöjännite pysyy samana ja kokonaiskapasitanssi kaksinkertaistuu.
Kondensaattorien kolmanneksi tärkein parametri on lämpötilan kapasitanssimuutoskerroin (TKE). Se antaa käsityksen kapasitanssin muutoksesta lämpötilan muutosten olosuhteissa.
Käyttötarkoituksesta riippuen kondensaattorit jaetaan kondensaattoreihin yleinen tarkoitus, joiden parametrien vaatimukset eivät ole kriittisiä, ja erikoiskondensaattoreille (korkeajännite, tarkkuus ja eri TKE:illä).
Kondensaattorin merkintä
Kuten vastuksissa, tuotteen mitoista riippuen voidaan käyttää täydellistä merkintää, joka osoittaa nimelliskapasiteetin, vähennysluokan ja käyttöjännitteen. Käytä pienikokoisille kondensaattoreille koodimerkintä kolme tai neljä numeroa, sekoitettu aakkosnumeerinen merkintä ja värimerkintä.
Vastaavat taulukot merkintöjen uudelleenlaskentaa varten nimellisarvon, käyttöjännitteen ja TKE:n mukaan löytyvät Internetistä, mutta tehokkain ja käytännöllisin tapa tarkistaa todellisen piirielementin nimellisarvo ja käyttökelpoisuus on edelleen mitata suoraan juotetun kondensaattorin parametrit. yleismittarin avulla.
Varoitus: koska kondensaattorit voivat säilyttää suuren latauksen hyvin korkea jännite, loukkaantumisen välttämiseksi sähköisku Ennen kondensaattorin parametrien mittaamista se on purettava oikosulkemalla sen liittimet johdolla, jolla on korkea ulkoisen eristyksen vastus. Mittauslaitteen vakiojohdot sopivat tähän parhaiten.
Oksidikondensaattorit: Tämän tyyppisillä kondensaattoreilla on suuri ominaiskapasitanssi, eli kapasitanssi kondensaattorin painoyksikköä kohti. Yksi tällaisten kondensaattoreiden levy on yleensä alumiiniteippi, joka on päällystetty alumiinioksidikerroksella. Toinen levy on elektrolyytti. Koska oksidikondensaattoreilla on napaisuus, on olennaisen tärkeää sisällyttää tällainen kondensaattori piiriin tiukasti jännitteen napaisuuden mukaisesti.
Kiinteät kondensaattorit: Perinteisen elektrolyytin sijasta ne käyttävät vuorauksena orgaanista polymeeriä, joka johtaa virtaa, tai puolijohdetta.
Muuttuvat kondensaattorit: kapasitanssia voidaan muuttaa mekaanisesti, sähköjännitteellä tai lämpötilalla.
Filmikondensaattorit: Tämäntyyppisten kondensaattorien kapasitanssialue on noin 5 pF - 100 uF.
On olemassa muitakin kondensaattoreita.
Ionistorit
Nykyään ionistorit ovat saamassa suosiota. Ionistori (superkondensaattori) on kondensaattorin ja kemiallisen virtalähteen hybridi, jonka varaus kerääntyy kahden väliaineen - elektrodin ja elektrolyytin - rajapinnalle. Ionistorien luominen alkoi vuonna 1957, jolloin patentoitiin kondensaattori, jossa oli kaksinkertainen sähkökerros huokoisilla hiilielektrodeille. Kaksoiskerros sekä huokoinen materiaali auttoivat lisäämään tällaisen kondensaattorin kapasitanssia lisäämällä pinta-alaa. Jatkossa tätä tekniikkaa täydennettiin ja parannettiin. Ionistorit tulivat markkinoille viime vuosisadan 80-luvun alussa.
Ionistorien myötä niiden käyttö tuli mahdolliseksi sähköpiirit jännitelähteinä. Näissä superkondensaattoreissa on pitkäaikainen käyttöikä, kevyt paino, korkea lataus-purkausnopeus. Tulevaisuudessa tämäntyyppinen kondensaattori voi korvata perinteiset akut. Superkondensaattorien tärkeimmät haitat ovat alhaisempi ominaisenergia (energia painoyksikköä kohti) kuin sähkökemiallisten akkujen, alhainen käyttöjännite ja merkittävä itsepurkautuminen.
Formula 1 -autoissa käytetään ionistoreita. Energian talteenottojärjestelmissä jarrutettaessa syntyy sähköä, joka varastoidaan vauhtipyörään, akkuihin tai ionistoreihin myöhempää käyttöä varten.
Kulutuselektroniikassa ionistoreita käytetään vakauttamaan päävirtalähdettä ja varavirtalähteenä laitteille, kuten soittimille, taskulampuille, automaattisille sähkömittareille ja muille akkukäyttöisille laitteille, joilla on vaihteleva kuormitus.
Joukkoliikenteessä ionistorien käyttö on erityisen lupaavaa johdinautoissa, koska on mahdollista toteuttaa autonominen ajo ja lisätä ohjattavuutta; ionistoreita käytetään myös joissakin linja-autoissa ja sähköajoneuvoissa.
Sähköautoja valmistavat tällä hetkellä monet yritykset, esimerkiksi General Motors, Nissan, Tesla Motors, Toronto Electric. Toronton yliopisto on tehnyt yhteistyötä Toronto Electricin kanssa kehittääkseen täysin kanadalaisen A2B-sähköauton. Se käyttää ionistoreita yhdessä kemiallisten virtalähteiden kanssa, niin sanottua hybridi sähköenergian varastointia. Tämän auton moottorit saavat voimansa 380 kiloa painavista akuista. Myös lataamiseen käytetään sähköauton katolle asennettuja aurinkopaneeleja.
Kapasitiiviset kosketusnäytöt
Nykyaikaiset laitteet käyttävät yhä enemmän kosketusnäyttöjä, joiden avulla voit ohjata laitteita koskettamalla ilmaisinpaneeleja tai näyttöjä. Kosketusnäytöt ovat erilaisia tyyppejä: resistiivinen, kapasitiivinen ja muut. He voivat vastata yhteen tai useampaan samanaikaiseen kosketukseen. Kapasitiivisten näyttöjen toimintaperiaate perustuu siihen, että suurikapasiteettinen esine johtaa vaihtovirta. Tässä tapauksessa tämä kohde on ihmiskeho.
Pintakapasitiiviset näytöt
Näin ollen pintakapasitiivinen kosketusnäyttö on lasipaneeli, joka on päällystetty läpinäkyvällä resistiivisellä materiaalilla. Resistiivisenä materiaalina käytetään yleensä indiumoksidin ja tinaoksidin seosta, jolla on korkea läpinäkyvyys ja alhainen pintavastus. Elektrodit syöttävät johtavan kerroksen pienellä AC jännite, joka sijaitsee näytön kulmissa. Koskettaessa tällaista näyttöä sormella, ilmestyy virtavuoto, joka rekisteröidään neljässä kulmassa antureilla ja lähetetään ohjaimelle, joka määrittää kosketuspisteen koordinaatit.
Tällaisten näyttöjen etuna on kestävyys (noin 6,5 vuotta napsautuksia yhden sekunnin välein eli noin 200 miljoonaa klikkausta). Niiden läpinäkyvyys on korkea (noin 90 %). Näiden etujen ansiosta kapasitiiviset näytöt ovat aktiivisesti korvanneet resistiivisiä näyttöjä vuodesta 2009 lähtien.
Kapasitiivisten näyttöjen haittana on, että ne eivät toimi hyvin silloin negatiiviset lämpötilat, tällaisten näyttöjen käyttämisessä käsineillä on vaikeuksia. Jos johtava pinnoite sijaitsee ulkopinnalla, näyttö on melko herkkä, joten kapasitiivisia näyttöjä käytetään vain niissä laitteissa, jotka on suojattu säältä.
Projisoidut kapasitiiviset näytöt
Pintakapasitiivisten näyttöjen lisäksi on projisoituja kapasitiivisia näyttöjä. Niiden ero on siinä, että sisällä näyttö on peitetty elektrodiverkolla. Elektrodi, jota kosketetaan yhdessä ihmiskehon kanssa, muodostaa kondensaattorin. Ruudukon ansiosta saat tarkat kosketuksen koordinaatit. Projektio-kapasitiivinen näyttö reagoi kosketukseen ohuissa käsineissä.
Projisoiduilla kapasitiivisilla näytöillä on myös korkea läpinäkyvyys (noin 90 %). Ne ovat kestäviä ja riittävän vahvoja, joten niitä käytetään laajalti paitsi henkilökohtaisessa elektroniikassa, myös myyntiautomaateissa, mukaan lukien kadulle asennetut.
Onko mittayksiköiden kääntäminen kielestä toiseen vaikeaa? Kollegat ovat valmiita auttamaan sinua. Lähetä kysymys TCTermiin ja saat vastauksen muutamassa minuutissa.
