Capacità elettrica

Quando una carica viene comunicata a un conduttore, sulla sua superficie appare un potenziale φ, ma se la stessa carica viene comunicata a un altro conduttore, allora il potenziale sarà diverso. Dipende dai parametri geometrici del conduttore. Ma in ogni caso, il potenziale φ è proporzionale alla carica q.

L'unità SI per la capacità è il farad. 1 F = 1C/1V.

Se il potenziale della superficie della palla

(5.4.3)

(5.4.4)

Più spesso, in pratica, vengono utilizzate unità di capacità più piccole: 1 nF (nanofarad) \u003d 10 -9 F e 1pkF (picofarad) \u003d 10 -12 F.

Sono necessari dispositivi che accumulino carica e i conduttori solitari hanno una bassa capacità. Esperto si è riscontrato che la capacità elettrica di un conduttore aumenta se viene portato un altro conduttore - a causa di fenomeni di induzione elettrostatica.

Condensatore sono due conduttori chiamati facce situati uno vicino all'altro .

Il design è tale che i corpi esterni che circondano il condensatore non influiscono sulla sua capacità elettrica. Ciò avverrà se il campo elettrostatico è concentrato all'interno del condensatore, tra le piastre.

I condensatori sono piatti, cilindrici e sferici.

Poiché il campo elettrostatico è all'interno del condensatore, le linee di spostamento elettrico iniziano sulla piastra positiva, terminano su quella negativa e non scompaiono da nessuna parte. Pertanto, le accuse sui piatti segno opposto ma uguale in grandezza.

La capacità di un condensatore è uguale al rapporto tra la carica e la differenza di potenziale tra le piastre del condensatore:

(5.4.5)

Oltre alla capacità, ogni condensatore è caratterizzato da u schiavo (o u eccetera . ) - la tensione massima consentita, al di sopra della quale si verifica un'interruzione tra le piastre del condensatore.

Collegamento di condensatori

Batterie capacitive– combinazioni di collegamenti in parallelo e in serie di condensatori.

1) Collegamento in parallelo dei condensatori (Fig. 5.9):

In questo caso, la tensione comune è u:

Carica totale:

Capacità risultante:

Confronta con il collegamento in parallelo delle resistenze R:

Così, a collegamento in parallelo capacità totale dei condensatori

La capacità totale è maggiore di grande capacità incluso nella batteria.

2) Collegamento in serie dei condensatori (Fig. 5.10):

Comune è la carica q.

O , quindi

Confronta con la connessione seriale R:

Così, a connessione seriale condensatori, la capacità totale è inferiore alla capacità più piccola inclusa nella batteria:

Calcolo delle capacità di vari condensatori

1.Capacità condensatore piatto

Intensità di campo all'interno del condensatore (Fig. 5.11):

Tensione tra le piastre:

dove è la distanza tra i piatti.

Dal momento che l'accusa

.

(5.4.7)

Come si può vedere dalla formula, la costante dielettrica le sostanze influenzano notevolmente la capacità del condensatore. Questo può anche essere visto sperimentalmente: carichiamo l'elettroscopio, vi portiamo una piastra di metallo - abbiamo un condensatore (a causa dell'induzione elettrostatica, il potenziale è aumentato). Se viene introdotto un dielettrico tra le piastre con ε maggiore di quello dell'aria, la capacità del condensatore aumenterà.

Dalla (5.4.6) si ottengono le unità di misura ε 0:

.

2. Capacità di un condensatore cilindrico

La differenza di potenziale tra le piastre del condensatore cilindrico mostrata in Figura 5.12 può essere calcolata con la formula:

Gli alimentatori senza trasformatore con condensatore di spegnimento sono convenienti nella loro semplicità, hanno dimensioni e peso ridotti, ma non sono sempre applicabili a causa dell'accoppiamento galvanico del circuito di uscita con una rete a 220 V.

In un alimentatore senza trasformatore alla rete Tensione AC condensatore e carico collegati in serie. Condensatore non polare incluso nella catena corrente alternata, si comporta come una resistenza ma, a differenza di una resistenza, non dissipa la potenza assorbita sotto forma di calore.

Per calcolare la capacità del condensatore di spegnimento, viene utilizzata la seguente formula:

C - capacità condensatore di zavorra(F); Ieff - corrente di carico effettiva; f è la frequenza della tensione di ingresso Uc (Hz); Us - tensione di ingresso (V); Tensione di scarico (V).

Per facilitare il calcolo, puoi utilizzare il calcolatore online

Disegno sorgenti senza trasformatore e dispositivi da essi alimentati, dovrebbero escludere la possibilità di toccare eventuali conduttori durante il funzionamento. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata all'isolamento dei controlli.

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La necessità di collegare il LED alla rete è una situazione comune. Questo è un indicatore per l'accensione dei dispositivi, un interruttore retroilluminato e persino una lampada a diodi.

Esistono molti schemi per il collegamento di LED indicatori a bassa potenza tramite un limitatore di corrente a resistore, ma tale schema di connessione presenta alcuni svantaggi. Se devi collegare un diodo con una corrente nominale di 100-150 mA, avrai bisogno di un resistore molto potente, le cui dimensioni saranno molto più grandi del diodo stesso.

Ecco come apparirà il diagramma di connessione del desktop luce lampada a diodi. E potenti resistori da dieci watt a basse temperature ambiente potrebbero essere utilizzati come ulteriore fonte di riscaldamento.

L'uso di un conder-ditch come limitatore di corrente può ridurre notevolmente le dimensioni di un tale circuito. Sembra un alimentatore per una lampada a diodi con una potenza di 10-15 watt.

Il principio di funzionamento dei circuiti su un condensatore di zavorra

In questo circuito, il condensatore è un filtro di corrente. La tensione viene fornita al carico solo fino a quando il condensatore non è completamente carico, il cui tempo dipende dalla sua capacità. In questo caso, non si verifica alcuna generazione di calore, il che rimuove le restrizioni sulla potenza del carico.

Per capire come funziona questo circuito e il principio di selezione di un elemento ballast per LED, vi ricordo che la tensione è la velocità degli elettroni lungo il conduttore, la forza della corrente è la densità degli elettroni.

Per un diodo, è assolutamente indifferente a quale velocità gli elettroni "volano" attraverso di esso. Il calcolo del condensatore si basa sulla limitazione di corrente nel circuito. Possiamo applicare almeno dieci kilovolt, ma se l'intensità della corrente è di diversi microampere, il numero di elettroni che passano attraverso il cristallo emettitore di luce è sufficiente per eccitare solo una minuscola parte dell'emettitore di luce e non vedremo il bagliore.

Allo stesso tempo, a una tensione di diversi volt e una forza di corrente di decine di ampere, la densità del flusso di elettroni supererà significativamente la portata della matrice di diodi, convertendo l'eccesso in energia termica, e il nostro elemento LED evaporerà semplicemente in un sbuffo di fumo.

Calcolo del condensatore di spegnimento per il LED

Analizziamo nel dettaglio il calcolo, di seguito puoi trovare il modulo di un calcolatore online.

Calcolo della capacità del condensatore per il LED:

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

Con uF- la capacità del condensatore. Dovrebbe essere valutato per 400-500V;
Isd – corrente nominale diodo (guarda nei dati del passaporto);
Uin- ampiezza tensione della rete - 320V;
Uout– tensione di alimentazione nominale del LED.

Puoi trovare anche questa formula:

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

È usato per carichi di bassa potenza fino a 100 mA e fino a 5V.

Calcolo del condensatore per il LED (calcolatore online):

Dati in ingresso:

Corrente consumata dal carico (A);
Tensione di ingresso Uin (V);
Tensione di uscita Uout (V);

Capacità del condensatore (uF).

Per chiarezza, calcoleremo diversi schemi di connessione.

Per calcolare la capacità del condotto, abbiamo bisogno di:

• La corrente massima del diodo è 0,15 A;
• tensione di alimentazione del diodo - 3,5 V;
• tensione di picco della rete - 320V.

Per tali condizioni, i parametri del condotto sono: 1,5 μF, 400V.

Quando si calcola un condensatore per una lampada a LED, è necessario tenere conto del fatto che i diodi al suo interno sono collegati in gruppi.

• Tensione di alimentazione per una catena seriale - Usd * numero di LED nel circuito;
• forza attuale - Iсd * numero di catene parallele.

Ad esempio, prendiamo un modello con sei linee parallele di quattro diodi in serie.

Tensione di alimentazione - 4 * 3,5 V = 14 V;
Corrente del circuito - 0,15 A * 6 \u003d 0,9 A;

Per questo circuito, i parametri del condensatore sono: 9 microfarad, 400V.

Un semplice circuito di alimentazione a LED con condensatore

Analizziamo un dispositivo senza trasformatore di alimentazione per LED usando l'esempio di un driver lama LED di fabbrica.

• R1- resistore da 1A, che riduce la significatività delle cadute di tensione nella rete;
• R2, C2- Conde-r funge da limitatore di corrente e un resistore per scaricarlo dopo lo scollegamento dalla rete;
• C3- condensatore levigante, per ridurre la pulsazione della luce;
• R3- serve a limitare le cadute di tensione dopo la conversione, ma è più consigliabile installare invece un diodo zener.

Quale condensatore può essere utilizzato per la zavorra?

Gli elementi in ceramica classificati per 400-500 V vengono utilizzati come condensatori di spegnimento per i LED. L'uso di condensatori elettrolitici (polari) è inaccettabile.

Misure precauzionali

I circuiti senza trasformatore non hanno isolamento galvanico. La forza attuale del circuito quando appare una resistenza aggiuntiva, ad esempio toccando un contatto nudo nel circuito con una mano, può aumentare in modo significativo, causando lesioni elettriche.