Capacitate electrică

Când o sarcină este comunicată unui conductor, pe suprafața sa apare un potențial φ, dar dacă aceeași sarcină este comunicată unui alt conductor, atunci potențialul va fi diferit. Depinde de parametrii geometrici ai conductorului. Dar, în orice caz, potențialul φ este proporțional cu sarcina q.

Unitatea SI pentru capacitate este faradul. 1 F \u003d 1C / 1V.

Dacă potențialul suprafeței mingii

(5.4.3)

(5.4.4)

Mai des, în practică, se folosesc unități mai mici de capacitate: 1 nF (nanofarad) \u003d 10 -9 F și 1pkF (picofarad) \u003d 10 -12 F.

Este nevoie de dispozitive care acumulează încărcătură, iar conductorii solitar au o capacitate scăzută. Cu experienta s-a constatat că capacitatea electrică a unui conductor crește dacă i se aduce un alt conductor – din cauza fenomene de inducţie electrostatică.

Condensator sunt doi conductori numiti paramente situate aproape una de alta .

Designul este astfel încât corpurile externe din jurul condensatorului să nu afecteze capacitatea electrică a acestuia. Acest lucru se va face dacă câmpul electrostatic este concentrat în interiorul condensatorului, între plăci.

Condensatoarele sunt plate, cilindrice și sferice.

Deoarece câmpul electrostatic se află în interiorul condensatorului, liniile electrice de deplasare încep pe placa pozitivă, se termină pe cea negativă și nu dispar nicăieri. Prin urmare, taxele de pe plăci opus ca semn dar egal ca marime.

Capacitatea unui condensator este egală cu raportul dintre sarcină și diferența de potențial dintre plăcile condensatorului:

(5.4.5)

Pe lângă capacitatea, fiecare condensator este caracterizat de U sclav (sau U etc . ) - tensiunea maximă admisă, peste care are loc o defecțiune între plăcile condensatorului.

Conectarea condensatoarelor

Baterii capacitive– combinații de conexiuni în paralel și în serie ale condensatoarelor.

1) Conectarea în paralel a condensatoarelor (Fig. 5.9):

În acest caz, tensiunea comună este U:

Taxa totala:

Capacitate rezultată:

Comparați cu conectarea paralelă a rezistențelor R:

Astfel, la conexiune paralelă Capacitatea totală a condensatoarelor

Capacitatea totală este mai mare decât capacitate mare incluse în baterie.

2) Conectarea în serie a condensatoarelor (Fig. 5.10):

Obișnuit este taxa q.

Sau , prin urmare

Comparați cu conexiunea în serie R:

Astfel, la conexiune serială condensatoare, capacitatea totală este mai mică decât cea mai mică capacitate inclusă în baterie:

Calculul capacităților diferitelor condensatoare

1.Capacitate condensator plat

Intensitatea câmpului în interiorul condensatorului (Fig. 5.11):

Tensiune între plăci:

unde este distanța dintre plăci.

De la acuzare

.

(5.4.7)

După cum se poate observa din formulă, constanta dielectrică substanțele afectează foarte mult capacitatea condensatorului. Acest lucru poate fi văzut și experimental: încărcăm electroscopul, aducem o placă metalică pe el - avem un condensator (datorită inducției electrostatice, potențialul a crescut). Dacă se introduce între plăci un dielectric cu ε mai mare decât cel al aerului, atunci capacitatea condensatorului va crește.

Din (5.4.6) puteți obține unitățile de măsură ε 0:

.

2. Capacitatea unui condensator cilindric

Diferența de potențial dintre plăcile condensatorului cilindric prezentat în figura 5.12 poate fi calculată prin formula:

Sursele de alimentare fără transformator cu un condensator de stingere sunt convenabile prin simplitate, au dimensiuni și greutate reduse, dar nu sunt întotdeauna aplicabile datorită cuplării galvanice a circuitului de ieșire cu o rețea de 220 V.

Într-o sursă de alimentare fără transformator a rețelei Tensiune AC condensatorul și sarcina conectate în serie. Condensator nepolar incluse în lanț curent alternativ, se comportă ca o rezistență dar, spre deosebire de un rezistor, nu disipă puterea absorbită sub formă de căldură.

Pentru a calcula capacitatea condensatorului de stingere, se utilizează următoarea formulă:

C - capacitate condensator de balast(F); Ieff - curent de sarcină efectiv; f este frecvența tensiunii de intrare Uc (Hz); Us - tensiune de intrare (V); Tensiune de descarcare (V).

Pentru ușurință de calcul, puteți utiliza calculatorul online

Proiecta surse fără transformatorși dispozitivele alimentate de acestea, ar trebui să excludă posibilitatea atingerii oricăror conductori în timpul funcționării. O atenție deosebită trebuie acordată izolării controalelor.

• Articole similare

Necesitatea de a conecta LED-ul la rețea este o situație comună. Acesta este un indicator pentru pornirea dispozitivelor și un comutator iluminat din spate și chiar o lampă cu diodă.

Există multe scheme pentru conectarea LED-urilor indicatoare de putere redusă printr-un limitator de curent cu rezistență, dar o astfel de schemă de conectare are anumite dezavantaje. Dacă trebuie să conectați o diodă cu un curent nominal de 100-150mA, veți avea nevoie de un rezistor foarte puternic, ale cărui dimensiuni vor fi mult mai mari decât dioda în sine.

Așa ar arăta diagrama de conectare la desktop ușoară lampă cu diodă. Și rezistențe puternice de zece wați la temperaturi scăzute ale camerei ar putea fi folosite ca sursă suplimentară de încălzire.

Utilizarea unui șanț conder ca limitator de curent poate reduce semnificativ dimensiunile unui astfel de circuit. Arată ca o sursă de alimentare pentru o lampă cu diodă cu o putere de 10-15 wați.

Principiul de funcționare a circuitelor pe un condensator de balast

În acest circuit, condensatorul este un filtru de curent. Tensiunea este furnizată sarcinii numai până când condensatorul este complet încărcat, timpul căruia depinde de capacitatea sa. În acest caz, nu are loc generarea de căldură, ceea ce elimină restricțiile asupra puterii de sarcină.

Pentru a înțelege cum funcționează acest circuit și principiul selectării unui element de balast pentru LED, permiteți-mi să vă reamintesc că tensiunea este viteza electronilor de-a lungul conductorului, puterea curentului este densitatea electronilor.

Pentru o diodă, este absolut indiferent cu ce viteză vor „zbura” electronii prin ea. Calculul condensatorului se bazează pe limitarea curentului din circuit. Putem aplica cel puțin zece kilovolți, dar dacă puterea curentului este de câțiva microamperi, numărul de electroni care trec prin cristalul emițător de lumină este suficient pentru a excita doar o mică parte a emițătorului de lumină și nu vom vedea strălucirea.

În același timp, la o tensiune de câțiva volți și o putere a curentului de zeci de amperi, densitatea fluxului de electroni va depăși semnificativ debitul matricei de diode, transformând excesul în energie termică, iar elementul nostru LED se va evapora pur și simplu într-un puf de fum.

Calculul condensatorului de stingere pentru LED

Să analizăm calculul detaliat, mai jos găsiți forma unui calculator online.

Calculul capacității condensatorului pentru LED:

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

Cu uF- capacitatea condensatorului. Ar trebui să fie evaluat pentru 400-500V;
Isd – curent nominal diodă (uitați-vă în datele pașaportului);
Uin- tensiunea de amplitudine a rețelei - 320V;
Uout– tensiunea nominală de alimentare a LED-ului.

Puteți găsi și această formulă:

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

Este folosit pentru sarcini de putere redusă până la 100 mA și până la 5V.

Calculul condensatorului pentru LED (calculator online):

Date de intrare:

Curentul consumat de sarcină (A);
Tensiune de intrare Uin (V);
Tensiune de ieșire Uout (V);

Capacitatea condensatorului (uF).

Pentru claritate, vom calcula mai multe scheme de conectare.

Pentru a calcula capacitatea conductei, avem nevoie de:

• Curentul maxim al diodei este de 0,15 A;
• tensiune de alimentare diodă - 3,5V;
• tensiunea de vârf a rețelei - 320V.

Pentru astfel de condiții, parametrii conductei sunt: ​​1,5 μF, 400V.

Când se calculează un condensator pentru o lampă LED, trebuie să se țină cont de faptul că diodele din acesta sunt conectate în grupuri.

• Tensiune de alimentare pentru un lanț serial - Usd * numărul de LED-uri din circuit;
• puterea curentului - Iсd * numărul de lanțuri paralele.

De exemplu, să luăm un model cu șase linii paralele a patru diode în serie.

Tensiune de alimentare - 4 * 3,5V = 14V;
Curentul circuitului - 0,15A * 6 \u003d 0,9A;

Pentru acest circuit, parametrii condensatorului sunt: ​​9 microfaradi, 400V.

Un circuit simplu de alimentare cu LED cu un condensator

Să analizăm un dispozitiv fără o sursă de alimentare cu transformator pentru LED-uri folosind exemplul unui driver lama LED din fabrică.

• R1- rezistor 1A, care reduce semnificația căderilor de tensiune în rețea;
• R2, C2- Conde-r servește ca limitator de curent, și o rezistență pentru descărcarea acestuia după deconectarea de la rețea;
• C3- condensator de netezire, pentru a reduce pulsația luminii;
• R3- servește la limitarea căderilor de tensiune după conversie, dar este mai indicat să instalați în schimb o diodă zener.

Ce condensator poate fi folosit pentru balast?

Elementele ceramice proiectate pentru 400-500V sunt folosite ca condensatori de stingere pentru LED-uri. Utilizarea condensatoarelor electrolitice (polare) este inacceptabilă.

Masuri de precautie

Circuitele fără transformator nu au izolare galvanică. Puterea curentului a circuitului atunci când apare o rezistență suplimentară, de exemplu, atingerea unui contact gol din circuit cu o mână, poate crește semnificativ, provocând răni electrice.