Elektrisk kapasitans

Når en ladning kommuniseres til en leder, vises et potensial φ på overflaten, men hvis den samme ladningen kommuniseres til en annen leder, vil potensialet være annerledes. Det avhenger av de geometriske parametrene til lederen. Men uansett er potensialet φ proporsjonalt med ladningen q.

SI-enheten for kapasitans er farad. 1 F \u003d 1C / 1V.

Hvis potensialet til overflaten av ballen

(5.4.3)

(5.4.4)

Oftere i praksis brukes mindre kapasitansenheter: 1 nF (nanofarad) \u003d 10 -9 F og 1pkF (picofarad) \u003d 10 -12 F.

Det er behov for enheter som akkumulerer ladning, og solitære ledere har lav kapasitans. Opplevde det ble funnet at den elektriske kapasitansen til en leder øker hvis en annen leder føres til den - pga. fenomener med elektrostatisk induksjon.

Kondensator kalles to ledere ansikter plassert nær hverandre .

Designet er slik at de ytre kroppene som omgir kondensatoren ikke påvirker dens elektriske kapasitet. Dette vil bli gjort hvis det elektrostatiske feltet er konsentrert inne i kondensatoren, mellom platene.

Kondensatorer er flate, sylindriske og sfæriske.

Siden det elektrostatiske feltet er inne i kondensatoren, starter de elektriske forskyvningslinjene på den positive platen, slutter på den negative og forsvinner ikke noe sted. Derfor er ladningene på platene motsatt i fortegn, men like stor.

Kapasitansen til en kondensator er lik forholdet mellom ladningen og potensialforskjellen mellom kondensatorplatene:

(5.4.5)

I tillegg til kapasitans er hver kondensator preget av U slave (eller U etc . ) - den maksimalt tillatte spenningen, over hvilken det oppstår et sammenbrudd mellom kondensatorplatene.

Tilkobling av kondensatorer

Kapasitive batterier– kombinasjoner av parallell- og seriekoblinger av kondensatorer.

1) Parallellkobling av kondensatorer (fig. 5.9):

I dette tilfellet er den vanlige spenningen U:

Total kostnad:

Resulterende kapasitet:

Sammenlign med parallellkobling av motstander R:

Dermed kl parallellkobling kondensatorer total kapasitans

Den totale kapasiteten er større enn stor kapasitet inkludert i batteriet.

2) Seriekobling av kondensatorer (fig. 5.10):

Felles er ladningen q.

Eller , derfor

Sammenlign med seriell tilkobling R:

Dermed kl seriell tilkobling kondensatorer, er den totale kapasitansen mindre enn den minste kapasitansen som er inkludert i batteriet:

Beregning av kapasitanser til ulike kondensatorer

1.Kapasitet flat kondensator

Feltstyrke inne i kondensatoren (fig. 5.11):

Spenning mellom platene:

hvor er avstanden mellom platene.

Siden siktelsen

.

(5.4.7)

Som man kan se av formelen, den dielektriske konstanten stoffer påvirker i stor grad kapasitansen til kondensatoren. Dette kan også sees eksperimentelt: vi lader elektroskopet, bringer en metallplate til det - vi fikk en kondensator (på grunn av elektrostatisk induksjon økte potensialet). Hvis et dielektrikum introduseres mellom platene med ε større enn luften, vil kapasitansen til kondensatoren øke.

Fra (5.4.6) kan du få måleenhetene ε 0:

.

2. Kapasitans til en sylindrisk kondensator

Potensialforskjellen mellom platene til den sylindriske kondensatoren vist i figur 5.12 kan beregnes med formelen:

Transformatorløse strømforsyninger med en quenching-kondensator er praktiske i sin enkelhet, har små dimensjoner og vekt, men er ikke alltid anvendelige på grunn av den galvaniske koblingen av utgangskretsen med et 220 V-nettverk.

I en transformatorløs strømforsyning til nettverket AC spenning kondensator og last koblet i serie. Ikke-polar kondensator inkludert i kretsen vekselstrøm, oppfører seg som en motstand, men i motsetning til en motstand sprer den ikke den absorberte kraften som varme.

For å beregne kapasitansen til quenching-kondensatoren, brukes følgende formel:

C - kapasitet ballast kondensator(F); Ieff - effektiv laststrøm; f er frekvensen til inngangsspenningen Uc (Hz); Us - inngangsspenning (V); Un - last spenning (V).

For enkel utregning kan du bruke den elektroniske kalkulatoren

Design transformatorløse kilder og enheter som drives av dem, bør utelukke muligheten for å berøre noen ledere under drift. Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot isolering av kontroller.

• Lignende artikler

Behovet for å koble lysdioden til nettverket er en vanlig situasjon. Dette er en indikator for å slå på enheter, og en bakgrunnsbelyst bryter, og til og med en diodelampe.

Det er mange ordninger for tilkobling av indikatorlamper med lav effekt gjennom en motstandsstrømbegrenser, men et slikt tilkoblingsskjema har visse ulemper. Hvis du trenger å koble til en diode med en nominell strøm på 100-150mA, trenger du en veldig kraftig motstand, hvis dimensjoner vil være mye større enn selve dioden.

Slik vil tilkoblingsdiagrammet for skrivebordet se ut lys diode lampe. Og kraftige ti-watts motstander ved lave romtemperaturer kan brukes som en ekstra varmekilde.

Bruken av en kondergrøft som strømbegrenser kan redusere dimensjonene til en slik krets betydelig. Det ser ut som en strømforsyning for en diodelampe med en effekt på 10-15 watt.

Prinsippet for drift av kretser på en ballastkondensator

I denne kretsen er kondensatoren et strømfilter. Spenning tilføres kun til belastningen til kondensatoren er fulladet, og tiden avhenger av dens kapasitet. I dette tilfellet oppstår ingen varmeutvikling, noe som fjerner begrensninger på lasteffekten.

For å forstå hvordan denne kretsen fungerer og prinsippet om å velge et ballastelement for LED, la meg minne deg på at spenning er hastigheten til elektroner langs lederen, strømstyrken er tettheten til elektroner.

For en diode er det helt likegyldig med hvilken hastighet elektroner vil "fly" gjennom den. Beregningen av kondensatoren er basert på strømbegrensningen i kretsen. Vi kan bruke minst ti kilovolt, men hvis strømstyrken er flere mikroampere, er antallet elektroner som passerer gjennom den lysemitterende krystallen nok til å eksitere bare en liten del av lysemitteren, og vi vil ikke se gløden.

Samtidig, ved en spenning på flere volt og en strømstyrke på titalls ampere, vil elektronflukstettheten betydelig overstige gjennomstrømningen til diodematrisen, og konvertere overskuddet til termisk energi, og LED-elementet vårt vil ganske enkelt fordampe i en røykpuff.

Beregning av quenching kondensator for LED

La oss analysere den detaljerte beregningen, nedenfor kan du finne formen til en online kalkulator.

Beregning av kondensatorkapasitansen for LED:

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

Med uF- kapasiteten til kondensatoren. Den skal være klassifisert for 400-500V;
Isd – merkestrøm diode (se i passdataene);
Uin- amplitudespenning til nettverket - 320V;
Uut– nominell forsyningsspenning til LED.

Du kan også finne denne formelen:

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

Den brukes til lav effektbelastning opptil 100 mA og opptil 5V.

Beregning av kondensatoren for LED (online kalkulator):

Inndata:

Strøm som forbrukes av lasten (A);
Inngangsspenning Uin (V);
Utgangsspenning Uout (V);

Kondensatorkapasitans (uF).

For klarhets skyld vil vi beregne flere tilkoblingsordninger.

For å beregne kapasiteten til kanalen trenger vi:

• Maksimal diodestrøm er 0,15A;
• diodeforsyningsspenning - 3,5V;
• toppspenning av nettverket - 320V.

For slike forhold er parametrene til kanalen: 1,5 μF, 400V.

Når du beregner en kondensator for en LED-lampe, må det tas hensyn til at diodene i den er koblet i grupper.

• Forsyningsspenning for en seriell kjede - Usd * antall lysdioder i kretsen;
• strømstyrke - Iсd * antall parallelle kjeder.

La oss for eksempel ta en modell med seks parallelle linjer med fire seriedioder.

Forsyningsspenning - 4 * 3,5V = 14V;
Kretsstrøm - 0,15A * 6 \u003d 0,9A;

For denne kretsen er parametrene til kondensatoren: 9 mikrofarader, 400V.

En enkel LED-strømforsyningskrets med en kondensator

La oss analysere en enhet uten transformatorstrømforsyning for LED-er ved å bruke eksemplet på en fabrikk-LED-llamadriver.

• R1- 1A motstand, som reduserer betydningen av spenningsfall i nettverket;
• R2,C2- Conde-r fungerer som en strømbegrenser, og en motstand for å lade den ut etter frakobling fra nettverket;
• C3- utjevning kondensator, for å redusere pulsering av lys;
• R3- tjener til å begrense spenningsfall etter konvertering, men det er mer tilrådelig å installere en zenerdiode i stedet.

Hvilken kondensator kan brukes til ballast?

Keramiske elementer klassifisert for 400-500V brukes som slukkekondensatorer for lysdioder. Bruken av elektrolytiske (polare) kondensatorer er uakseptabelt.

Forebyggende tiltak

Transformatorløse kretser har ikke galvanisk isolasjon. Strømstyrken til kretsen når ytterligere motstand vises, for eksempel ved å berøre en naken kontakt i kretsen med en hånd, kan øke betydelig og forårsake elektrisk skade.