Измерение емкости электрического конденсатора. Конденсатор измеряется вВ чем измеряются единицы емкости конденсаторовКонденсатор представляет собой электрическое устройство, которое обладает возможностью накапливать заряд, состоит из обкладок и слоя диэлектрика между ними. Одной из важнейших характеристик прибора является ёмкость. Конденсатор Единица измерения емкостиВ Международной системе СИ за единицу измерения ёмкости конденсатора принимают фарад: [C] = Ф, где С – обозначение ёмкости устройства. Международное обозначение – F. Названа в честь английского физика М.Фарадея и используется в Международной системе СИ с 1960г. Формула для расчёта электроёмкости записывается следующим образом: С = Dq / U (1), где:
Следовательно, 1Ф = 1Кл / 1В. То есть конденсатор ёмкостью в 1 фарад накапливает на обкладках заряд, равный 1 кулон, создавая напряжение между ними, равное 1 вольт. В фарадах измеряются электроёмкости проводников и конденсаторов. Согласно правилам написания, принятых в СИ, если название происходит от фамилии учёного, то полное её название «фарад» пишется с маленькой (строчной) буквы, а её сокращённое название «Ф» – с прописной. Единица измерения электроёмкости в других системахПомимо СИ, есть ещё устаревшая система СГС, которой пользовались ранее. Первые три символа в названии обозначают:
Существует две разновидности системы: СГСЭ и СГСМ. Символ Э в СГСЭ обозначает электростатическую систему, а символ М – магнитную. В системе СГСЭ емкость конденсатора измеряется в сантиметрах, или см. Для пересчёта используют соотношение:
Сантиметр по-другому может называться статфарад, или статФ. В системе СГСМ единицей измерения является абфарад, или абФ. Абфарад связан с фарадом следующим образом: 1абф = 1·109 Ф = 1ГФ. Для перевода из СГСЭ и СГСМ в СИ в сети Интернет имеются специальные сервисы, которые позволяют автоматизировать эти действия. Онлайн переводчик из СГС в СИ Фарады через основные единицы системы СИДля выражения фарады через основные единицы СИ воспользуемся следующими формулами. Единица измерения заряда вычисляется как: Dq = I · Dt (2), где:
В свою очередь, напряжение определяется как работа, которую нужно выполнить для перемещения заряда в электростатическом поле: U = А / Dq (3), где А – работа по перемещению заряда, определяется в джоулях, или Дж. Из механики известно, что: А = F · s = m · a · s (4), где:
Из формул 1-4 имеем: Таким образом, 1 фарад через единицы СИ определяется как: Кратные единицы ёмкостиПри покупке радиодеталей невозможно купить конденсатор с электроёмкостью даже в несколько единиц фарад. Они выпускаются с гораздо меньшими параметрами. Это объясняется тем, что ёмкость в 1 фарад является очень большой величиной. Например, такую электроёмкость может иметь изолированный проводник в форме шара с радиусом в 13 раз больше радиуса Солнца. Именно по этой причине для характеристики емкостных устройств применяют дольные единицы, которые рассчитываются как доля от определённого числа фарад. Для обозначения используют приставки, которые применяются для сокращения длины записываемого числа. Таблица перевода дольных единиц
Таким образом, если параметр указывается равным 5 uF, то для перевода в фарады необходимо умножить цифру 5 на соответствующий множитель. Получаем 5 uF = 5 · 10-6 F. В радиотехнике наиболее популярны модели, ёмкость которых измеряется в микрофарадах, нанофарадах (микромикрофарадах) или пикофарадах. Также промышленность выпускает устройства ионисторы, которые представляют собой конденсаторы, имеющие двойной электрический слой. У некоторых ионисторов ёмкость может измеряться в килофарадах. Ионистор с характеристикой в 1F Маркировка конденсаторов в зависимости от ёмкостиКодировка маленьких по размерам устройствСуществует специальная цифровая кодировка. Её используют для маркировки маленьких по размерам приборов. Кодировка электроёмкости выполняется согласно стандарту EIA. Внимание! Ёмкость небольших конденсаторов, например, керамических или танталовых, обычно измеряется в пикофарадах, а больших, например, алюминиевых электролитических, в микрофарадах. Существует специальная таблица таких обозначений, с помощью которой можно быстро подобрать такую же или аналогичную радиодеталь по соответствующему коду. Её можно свободно найти в Интернете. В старых маркировках использовалась следующая кодировка. Если нанесено целое двузначное число, значит, значение ёмкость измеряется в пикофарадах, а если нанесена десятичная дробь, значит, параметр определяется в микрофарадах. Например, радиодеталь с параметром 1000 nF =1 uF будет иметь маркировку 105, с параметрами 820 nF = 0, 82 uF – маркировку 824, а 0,27 uF = 270nF будет обозначено кодом 274. В настоящее время, если на устройстве нанесено значение, не содержащее буквы, то оно обозначает ёмкость в пикофарадах. Если перед цифрами или после них стоит символ «н» («n»), то это означает, что значение даётся в нанофарадах, если «мк» («m», «u») – микрофарадах. В том случае, когда символ располагается перед числом, цифры в нём обозначают сотые доли. Например, n61 расшифровывается как 0,61нФ. Если символ располагается посередине значения, то на место символа нужно поставить запятую. Сам символ покажет единицы измерения. Например, 5u2 обозначает 5,2 мкФ. Также в настоящее время используется цифровая кодировка, содержащая три числа. Первые две цифры являются числовыми характеристиками ёмкости. Параметр при этом измеряется в пикофарадах. Если значение меньше 1, то первая цифра – 0. Третья цифра определяет множитель, на который нужно умножить число, получаемое из первых двух цифр. В случае, когда последнее число находится в диапазоне от 0 до 6, к значению дописывают количество нулей, равное третьей цифре. Например, если указано число 270, то устройство имеет параметр 27 пФ, если 271 – то на 270 пФ. Трёхзначная кодировка Если число равно 8, то в этом случае множитель равен 0,01. То есть если указано число 278, то ёмкость будет равна 27 · 10-2 = 0,27. Когда третье число равно 9, то множитель будет 0,1. Например, маркировка 109 указывает на электроёмкость в 1 пФ. Если в кодировке присутствует символ «R», то параметр указывается в пикофарадах, а символ показывает место расположения запятой. Например, 4R1 расшифровывается как 4,1пФ. Кодировка больших по размерам устройствНа больших по габаритным размерам конденсаторах маркировка наносится сверху на корпус, причём в данном случае будет присутствовать полная информация о параметрах устройства. В обозначениях может встречаться значение MF. В приставках Международной системы единиц СИ если перед единицей измерения располагается большая буква М, то это обозначает, что должен использоваться множитель 106. В случае с конденсатором это всё равно будет обозначать микрофарады. Также может встречаться обозначение МFD или mfd. В данном случае сочетание символов «fd» обозначает farad. Таким образом, если на корпусе написано 5 mfd, то значит, что конденсатор используется на 5 микрофарад. Маркировка больших по размерам конденсаторов Таким образом, при ремонте электросхемы, содержащей конденсатор, нужно правильно читать маркировку устройства и соответственно информации подбирать нужный прибор. ВидеоОцените статью:elquanta.ru В чем измеряется емкость конденсатора?Давайте начнем с предложенной Вами задачи. Основой для ее решения является формула, определяющая емкость: Переведем данные из задачи в единицы системы СИ: Теперь разберемся, в чем измеряется емкость конденсатора. Емкость конденсатора, как и емкость любого другого проводящего тела, измеряется в фарадах. Обозначается фарада буквой (Ф). Название данная единица получила в честь М. Фарадея. 1Ф равен емкости конденсатора, если заряд его пластин равен 1 Кл, а напряжение между обкладками 1 В. Если фарад выражать через основные единицы системы СИ, то получим: Ф=A Тогда ответ в нашей задаче удобнее записать как ru.solverbook.com Как определить емкость конденсатора мультиметромИногда на конденсаторе не указывается его маркировка. Как узнать тогда реальную его емкость, если специального оборудования под рукой нет, а устройство без обозначений? Тогда на помощь приходят различные подручные средства и формулы. Прежде чем приступать к работе, необходимо помнить о том, что конденсатор перед проверкой должен быть разряжен (следует разрядить его контакты). Для этого можно использовать обычную отвертку с изолированной ручкой. Держась за ручку отверткой коснуться контактов, таким образом их замыкая. Далее мы подробно расскажем, как определить емкость конденсатора мультиметром, предоставив инструкцию с видео примером. Использование режима «Cx»  После того, как контакты закоротили, можно осуществлять определение сопротивления. Если элемент исправлен, то сразу после подключения он начнет заряжаться постоянным током. В этом случае сопротивление отобразиться минимальное и будет продолжать расти. В случае если конденсатор неисправен, то мультиметр будет сразу указывать бесконечность или будет указывать нулевое сопротивление и при этом пищать. Такая проверка осуществляется, если конструкция полярная. Для того чтобы узнать емкость необходимо иметь мультиметр с функцией измерения параметра «Сх».
Определить емкость с помощью такого мультиметра просто: установить его в режим «Сх» и указать минимальный предел измерения, которым должен обладать данный конденсатор. В таких мультиметрах есть специальные гнезда с определенными пределами измерения. В эти гнезда вставляется конденсатор согласно его пределу измерения и происходит определение его параметров. Если в тестере таких гнезд нет, то определить емкость можно с помощью измерительных щупов, как показано на фото ниже:
Важно! В отдельной статье мы рассказывали о том, как проверить исправность конденсатора. Рекомендуем также ознакомиться с этим материалом! Применение формулЧто делать, если под рукой нет такого мультиметра с гнездами измерения, а есть только обычный бытовой прибор? В таком случае необходимо вспомнить законы физики, которые помогут определить емкость. Для начала вспомним, что в случае, когда конденсатор заряжается от источника неизменного напряжения через резистор, то существует закономерность, согласно которой напряжение на устройстве будет подходить к напряжению источника и в конечном итоге сравняется с ним.
Но для того чтобы этого не ожидать, можно процесс упростить. Например, за определенное время, которое равняется 3*RC, во время заряжения элемент достигает напряжения 95% примененного к RC цепи. Таким образом, по току и напряжению можно определить константу времени. А правильнее, если знать вольтаж в блоке питания, номинал самого резистора, происходит определение постоянной времени, а затем и емкости устройства.
Например, есть электролитический конденсатор, узнать емкость которого можно по маркировке, где прописывается 6800 мкф 50в. Но что если устройство давно лежало без дела, а по надписи сложно определить его рабочее состояние? В этом случае лучше проверить его емкость, чтобы знать наверняка. Для этого необходимо выполнить следующее:
А как определить емкость керамического конденсатора? В этом случае можно сделать определение с помощью сетевого трансформатора. Для этого RC-цепочку подсоединяем ко вторичной обмотке трансформатора, и его подсоединяют в сеть. Далее с помощью мультиметра осуществляется замер напряжения на конденсаторе и на резисторе. После этого необходимо сделать подсчеты: высчитывается ток, что проходит через резистор, затем его напряжение делится на сопротивление. Получается емкостное сопротивление Хс.
Если есть частота тока и Хс, можно определить емкость по формуле:
Другие методикиТакже емкость можно определить и с помощью баллистического гальванометра. Для этого используется формула:
где:
Определение значения методом амперметра вольтметра осуществляется следующим образом: измеряется напряжение и ток в цепи, после чего значение емкости определяется по формуле:
Напряжение при таком методе определения должно быть синусоидальным.
Измерение значения возможно и при помощи мостиковой схемы. В этом случае схема моста переменного тока указывается ниже:
Здесь одно плечо моста образуется за счет элемента, который необходимо измерить (Cx). Следующее плечо состоит из конденсатора без потерь и магазина сопротивлений. Оставшиеся два плеча состоят из магазинов сопротивлений. Подключаем в одну диагональ источник питания, в другую – нулевой индикатор. И рассчитываем значение по формуле:
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме: Это все, что мы хотели рассказать вам о том, как определить емкость конденсатора мультиметром. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной! Наверняка вы не знаете: samelectrik.ru как найти, отчего зависит напряжение на этом элементеКонденсатор — это электротехнический элемент, позволяющий накапливать заряд. Самая простая его форма представляет две пластины, разделенные слоем диэлектрика. Если на пластины подать напряжение, то оно сохранится какое-то время после его снятия. Важно знать, в чем измеряется емкость конденсатора, для правильного построения схем с этими элементами. Применение в техникеКонденсаторы применяются в различной электро- и радиоаппаратуре. Эти элементы способны накапливать заряд и поддерживать напряжение (например, сетевое) на должном уровне во время незначительных перебоев с питанием. Конденсаторы большой емкости сами используются как питающие элементы для малогабаритной мобильной аппаратуры. Они еще называются ионисторы. Их недостатком является необходимость частого подзаряда. Большое значение имеют эти элементы и в фильтрующих устройствах, приборах, задача которых не пропустить помехи в полезный сигнал, или уловить нужный сигнал в постоянном напряжении повышенного уровня. Без конденсаторов не обходится ни один генератор переменного сигнала. Их назначение — задать частоту генерации, период и другие временные параметры. Здесь используются очень точные элементы, с допуском по номиналу не более 1%. Конденсаторы бывают как постоянной, так и переменной емкости. Элементы переменной емкости используются в аппаратуре, требующей настройки на разные частоты. Например, это широко используется в настройке радиочастот в FM -приемниках. Формулы для расчета конденсаторовДля решения задач техники и прикладных теоретических расчетов нужно знать законы, по которым электрические величины взаимодействуют друг с другом. Эти законы выражаются формулами. Например, напряжение на конденсаторе зависит от его емкости и заряда, накопленного им. Определение емкостиЭто значение зависит от нескольких параметров. Чтобы его рассчитать, нужно знать, в чем измеряется емкость конденсатора. Эта величина эквивалентна тому, сколько кулон заряда накапливается элементом при напряжении в 1 вольт, приложенном к нему. Измеряется она в фарадах. Емкость этих элементов зависит также и от их формы.
С = ε ⋅ ε0 ⋅ S/d
С = 2 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ h ⋅ R вн /(R нар — R вн) = ε ⋅ ε0 ⋅ S / d где h — высота обкладки, Rвн — внутренний радиус, R нар — наружный радиус, π = 3,14.
С = 4 ⋅ π ⋅ ε ⋅ ε0 ⋅ R где R — радиус шара. Если в формулу подставить радиус Земли и диэлектрическую проницаемость воздуха, можно получить значение емкости Земли в фарадах. После расчетов: С (Земли) = 700 микрофарад Такую емкость могут иметь современные электролитические конденсаторы. Если разместить один шар внутри другого и подать между ними напряжение, то полученная конструкция тоже будет накапливать заряд между поверхностями шаров. Определение емкости такой конструкции можно провести по формуле: С = ε ⋅ ε0 ⋅4⋅π ⋅ R1 ⋅ R2 / (R2 — R1) где R2 и R1 — радиусы соответствующих шарообразных поверхностей. Емкость конденсатора зависит также и от типа используемого диэлектрика. Наиболее распространены керамические, электролитические, бумажные, воздушные и слюдяные наполнители. Вычисление энергииНакопители заряда обладают и другими параметрами. Один из них — это энергия. При зарядке конденсатора на его обкладках накапливается потенциальная энергия. Она создаёт силу, притягивающую разноименно заряженные пластины, а также ток, который питает электроприборы, если использовать ионистор как источник питания. Энергию можно выразить как зависимость от напряжения обкладок и емкости: W = C ⋅ U 2 /2 Ток утечки через диэлектрикТок утечки появляется в элементе, если есть пути протекания электрического тока с одной обкладки на другую. Чем менее изолирующими свойствами обладает диэлектрик, тем больше будет ток утечки. Особенно это применимо к конденсаторам с диэлектриком в виде промасленной бумаги. Этот параметр зависит и от конструкции элемента, и от загрязненности его корпуса. Если элемент негерметичен, ток утечки может увеличиваться при проникании влаги внутрь корпуса. Этот ток можно рассчитать по закону Ома: I ут = U/R d где I ут — ток утечки, U — напряжение на обкладках, R d — сопротивление изоляции диэлектрика. Соединение элементовПри создании схем применяется различное соединение элементов. Элементы схемы могут быть соединены:
Как найти ёмкость параллельно соединенных элементов? Нужно понять, что является общим при таком типе соединения. Так как напряжение прикладывается одновременно ко всем обкладкам, то оно является общим. Заряд же будет для каждого своим. По формуле: q = C ⋅ U, здесь q — суммарный заряд, то есть q = ΣC i ⋅ U = U ⋅ ΣC i С общее будет равняться сумме всех С. При последовательном соединении элементов общим для всех них будет заряд. В то же время напряжение будет для каждого из них разным, и общее будет складываться из всех по отдельности. U = q / C, здесь U — сумма напряжений на всех элементах U общее = q ⋅ Σ (1/ C i) 1/С общее = 1/С 1 +1/С 2 +… +1/C i При таком соединении значение общей емкости будет меньше самого маленького значения этой величины в группе. В случае использования смешанного соединения необходимо вычислить отдельно общую емкость для параллельного и отдельно для последовательного соединения. После этого по формуле последовательного соединения найти общее для двух получившихся величин значение. 220v.guru Измерение емкости электрического конденсатораЦель работы: изучение метода наименьших квадратов на примере измерения емкости электрического конденсатора. Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, генератор гармонических колебаний, электрический конденсатор с неизвестной емкостью, резистор. Электрический конденсатор - устройство, состоящее их двух проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком или вакуумом. Способность конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной, называемой электроемкостью или просто емкостью С. Она связывает между собой заряд конденсатора q и напряжение между его обкладками q: (43) Величина емкости определяется диэлектрической проницаемостью материала диэлектрика, формой и геометрическими размерами конденсатора. Единица измерения емкости в системе СИ - 1 фарад [Ф], имеющий размерность, согласно формуле (43), {Кл/В]. Из-за того, что заряд в 1 Кл очень велик, емкость в 1 Ф также велика. Поэтому на практике используют в основном доли этой единицы: 1 микрофарад (1 мкФ (10-6 Ф), 1 пикофарад [пФ] 10-12 Ф) и т.п. Через конденсатор постоянный ток протекать не может. Однако в цепи, содержащей источник переменной электродвижущей силы, происходят периодические зарядка и разрядка конденсатора, то есть имеет место движение зарядов - электрический ток. Пусть напряжение на конденсаторе изменяется по гармоническому закону , (44) где Um - амплитуда колебаний напряжения. Подставляя (44) в (43), получим: (45) Мгновенное значение силы электрического тока, текущего через конденсатор, равно производной заряда по времени: (46) Сопоставляя выражения (41) и (43), можно сделать вывод, что колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на /2. Это означает, что в то время, когда конденсатор начинает заряжаться, сила тока максимальна, а напряжение равно нулю. Выражение (46) может быть представлено в виде: (47) (48) где Im- амплитуда колебаний тока. Сравнение (48) с классической формулой закона Ома для участка цепи приводит к выводу, что величина имеет размерность электрического сопротивления. Поэтому ее называют емкостным сопротивлением конденсатора переменному току.
Рис. 12 Если собрать цепь, электрическая схема которой показана на рис. 12, то амплитуда колебаний ЭДС источника и амплитуда переменного тока, протекающего через электрическую цепь, будут связаны соотношением: (49) Регистрируемая осциллографом амплитуда колебаний напряжения на конденсаторе равна: (50) Подбирая частоту колебаний и величину сопротивления, можно добиться выполнения условия. Тогда формулу (50) можно представить в виде: , (51) где Т=1/f - период колебаний. Если выполняется неравенство , существует прямо пропорциональная зависимость амплитуды колебаний напряжения на конденсаторе от периода колебаний. На данном обстоятельстве и основан метод определения емкости конденсатора. Представляя выражение (51) в виде , где задачу измерения неизвестной емкости С можно свести к определению величины коэффициента пропорциональности b по экспериментально зафиксированной зависимости при условии, что имеется информация о величинахR и . Коэффициент пропорциональностиb определим с помощью метода наименьших квадратов согласно формуле (15), в которую вместо xi и уi, следует подставить экспериментально измеренные значения периода и соответствующие им амплитуды колебаний напряжения. Величина емкости конденсатора определяется соотношением: (52) Амплитуда колебаний ЭДС источника измеряется путем непосредственного подключения источника к осциллографу, а величина сопротивленияR указана. Поскольку определение емкости с помощью формулы (52) представляет собой задачу косвенных измерений, то погрешность С следует вычислять по правилу (6), формально рассматривая емкость конденсатора кА функцию величин ,R и b. studfiles.net Электрическая емкостьСообщение электрического разряда проводнику называется электризацией. Чем больший заряд принял проводник, тем больше его электризация, или, иначе говоря, тем выше его электрический потенциал. Между количеством электричества и потенциалом данного уединенного проводника существует линейная зависимость: отношение заряда проводника к его потенциалу есть величина постоянная:
Для какого-либо другого проводника отношение заряда к потенциалу есть также величина постоянная, но отличная от этого отношения для первого проводника. Одной из причин, влияющих на эту разницу, являются размеры самого проводника. Один и тот же заряд, сообщенный различным проводникам, может создать различные потенциалы. Чтобы повысить потенциал какого-либо проводника на одну единицу потенциала, необходим определенный заряд. Электрическая емкость и ее единица измеренияСвойство проводящих тел накапливать и удерживать электрический заряд, измеряемое отношением заряда уединенного проводника к его потенциалу, называется электрической емкостью, или просто емкостью, и обозначается буквой С.
Приведенная формула электрической емкости позволяет установить единицу электрической емкости.
Практически заряд измеряется в кулонах, потенциал в вольтах, а емкость в фарадах:
Емкостью в 1 фараду обладает проводник, которому сообщают заряд в 1 кулон и при этом потенциал проводника увеличивается на 1 вольт. Единица измерения электрической емкости – фарада (обозначается ф или F) очень велика. Поэтому чаще пользуются более мелкими единицами – микрофарадой (мкф или μF), составляющей миллионную часть фарады: 1 мкф = 10-6ф , и пикофарадой (пф), составляющей миллионную часть микрофарады: 1 пф = 10-6мкф = 10-12ф . Найдем выражение практической единицы – фарады в абсолютных единицах:
Электрический конденсаторУстройство, предназначенное для накопления электрических зарядов, называется электрическим конденсатором.
Рисунок 1. Модель простейшего конденсатора Конденсатор состоит из двух металлических пластин (обкладок), разделенных между собой слоем диэлектрика. Чтобы зарядить конденсатор, нужно его обкладки соединить с полюсами электрической машины. Разноименные заряды, скопившиеся на обкладках конденсатора, связаны между собой электрическим полем. Близко расположенные пластины конденсатора, влияя одна на другую, позволяют получить на обкладках большой электрический заряд при относительно невысокой разности потенциалов между обкладками. Электрическая емкость конденсатора есть отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками:
Как показывают измерения, емкость конденсатора увеличится, если увеличить поверхность обкладок или приблизить их одну к другой. На емкость конденсатора оказывает влияние также материал диэлектрика. Чем больше электрическая проницаемость диэлектрика, тем больше емкость конденсатора по сравнению с емкостью того же конденсатора, диэлектриком в котором служит пустота (воздух). Выбирая диэлектрик для конденсатора, нужно стремиться к тому, чтобы диэлектрик обладал большой электрической прочностью (хорошими изолирующими качествами). Плохой диэлектрик приводит к пробою его и разряду конденсатора. Несовершенный диэлектрик повлечет за собой утечку тока через него и постепенный разряд конденсатора. Длинные линии передачи высокого напряжения можно рассматривать как своеобразные обкладки конденсатора. Емкость провода нужно рассматривать не только относительно другого провода, но также относительно земли, стен помещений и окружающих предметов. Значительной емкостью обладают подводные и подземные кабели ввиду близкого расположения токоведущих жил между собой. Конденсатор постоянной емкостиКонденсаторы, емкость которых изменять нельзя, называются конденсаторами постоянной емкости.  Рисунок 2. Схема устройства конденсаторапостоянной емкости Наиболее распространенные в настоящее время конденсаторы постоянной емкости состоят из очень тонких металлических (станиолевых) листов с парафинированной бумажной или слюдяной прослойкой между ними. Для увеличения емкости (увеличения площади пластин конденсатора) чаще всего берут по нескольку станиолевых листов и соединяют их в две группы, входящие одна в другую и разделенные диэлектриком, как схематически показано на рисунке 2. Иногда также берут две длинные станиолевые пластины, прокладывают между ними и снаружи парафинированную бумагу и затем свертывают все в компактный пакет или трубку. Конденсаторы большой емкости во многих случаях помещают в металлическую коробку и заливают парафином.
Рисунок 3. Внешний вид современных конденсаторов постоянной емкости Определим емкость плоского конденсатора. Возьмем произвольную замкнутую поверхность вокруг одной из пластин конденсатора. Тогда по теореме Гаусса поток вектора напряженности, проходящий через любую замкнутую поверхность, внутри которой находится электрический заряд, равен:
Предполагая, что поле конденсатора однородно (пренебрегая искажением поля у краев пластин), получаем напряженность электрического поля в конденсаторе:
где d – расстояние между пластинами или толщина диэлектрика. Подставив значение E из формулы (2) в формулу (1), получим:
откуда
Так как
то выражение емкости плоского конденсатора примет вид:
где S – площадь пластин в м²; d – толщина диэлектрика в м; ε – относительная электрическая проницаемость диэлектрика (диэлектрическая проницаемость). Таким образом, для увеличения емкости плоского конденсатора нужно увеличить площадь его пластин (обкладок) S, уменьшить расстояние между ними d и в качестве диэлектрика поставить материал с большой относительной электрической проницаемостью (ε). Видео об устройстве конденсатора постоянной емкости: Конденсатор переменной емкостиКонденсаторы, емкость которых можно менять, называются конденсаторами переменной емкости. Наиболее простой конденсатор переменной емкости имеет несколько (реже один) медных или алюминиевых полудисков, соединенных между собой электрически и укрепленных неподвижно. Другой ряд таких же полудисков собран на общей оси. При повороте этой оси каждый из укрепленных на ней полудисков входит меду двумя неподвижными полудисками. Поворачивая ось и меняя таким образом взаимное расположение подвижных и неподвижных полудисков, мы можем менять емкость конденсатора. На рисунке 3 показана схема устройства и на рисунке 4 – общий вид воздушного конденсатора переменной емкости.
Рисунок 3. Схема устройства конденсатора переменной емкости
Рисунок 4. Общий вид конденсатора переменной емкости Видео об устройстве серийного конденсатора переменной емкости: Видео о том, как можно сделать самодельный конденсатор переменной емкости своими руками: Электролитические конденсаторыВ радиотехнике применяются также электролитические конденсаторы. Эти конденсаторы изготовляются двух типов: жидкостные и сухие. В обоих типах конденсаторов употребляется оксидированный алюминий. Путем специальной электрохимической обработки на поверхности алюминия получают тонкий (порядка нескольких десятков микрон) слой оксида алюминия Al2O3, представляющий так называемую оксидную изоляцию алюминия. Оксидная изоляция обладает электроизолирующими свойствами, а также является механически прочной, нагревостойкой, но гигроскопичной. В жидкостных электролитических конденсаторах алюминиевую оксидированную пластину помещают внутрь металлического корпуса, который служит второй пластиной. В корпус заливают электролит, состоящий из раствора борной кислоты с некоторыми примесями. Сухие электролитические конденсаторы изготовляют путем сворачивания трех лент. Одна лента представляет собой алюминиевую оксидированную фольгу (тонко раскатанный лист металла). Другой пластиной является лента из алюминиевой фольги. Между двумя металлическими лентами помещается бумажная или марлевая лента, пропитанная вязким электролитом. Плотно свернутые ленты помещаются в алюминиевый корпус и заливаются битумом. Тонкий оксидный изолирующий слой с высокой электрической проницаемостью (ε = 9) позволяет получить дешевые конденсаторы с большой удельной емкостью. Видео об устройстве электролитического конденсатора: Параллельное соединение конденсаторов Рисунок 5. Параллельноесоединение конденсаторов Когда емкость конденсатора мала, то соединяют несколько конденсаторов параллельно (рисунок 5). При параллельном соединении конденсаторов напряжение на обкладках каждого конденсатора одно и то же. Поэтому можно написать: U1 = U2 = U3 = U . Количество электричества (заряд) каждого конденсатора: q1 = C1 × U; q2 = C2 × U; q3 = C3 × U . Общий заряд батареи конденсаторов: q = q1 + q2 + q3 ; q = C1 × U + C2 × U + C3 × U = U (C1 + C2 + C3) . Обозначая емкость батареи конденсаторов через C, получаем: q = C × U , тогда C × U = U × (C1 + C2 + C3) или окончательно формула емкости при параллельном соединении конденсаторов примет вид: C = C1 + C2 + C3 . Следовательно, при параллельном соединении конденсаторов общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. При параллельном соединении каждый конденсатор окажется включенным на полное напряжение сети. Последовательное соединение конденсаторов Рисунок 6. Последовательноесоединение конденсаторов Рассмотрим последовательное соединение конденсаторов (рисунок 6). Если левая обкладка первого конденсатора заряжена положительно (+), то вследствие электростатической индукции правая обкладка этого конденсатора получит отрицательный заряд (–), перешедший с левой обкладки второго конденсатора, которая сама зарядится положительно, и так далее. Значит, при последовательном соединении каждый конденсатор независимо от величины его емкости получит один и тот же заряд, то есть q1 = q2 = q3 = q . Напряжение, приложенное ко всей батареи конденсаторов, равно сумме напряжений на обкладках каждого конденсатора: U = U1 + U2 + U3 . Так как
для всей батареи
теперь можно написать
или, сокращая на q, получим окончательно, что емкость конденсаторов при последовательном соединении равна:
Таким образом, при последовательном соединении конденсаторов обратная величина общей емкости равна сумме обратных величин емкостей отдельных конденсаторов. Каждый из конденсаторов включен на меньшее напряжение, чем напряжение сети. Конденсаторы широко применяются в радиотехнике, рентгенотехнике, высокочастотной промышленной электротехнике, для увеличения коэффициента мощности электроустановок и так далее. Источник: Кузнецов М.И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560с. www.electromechanics.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
![\[C=\frac{q}{U}(1).\]](/800/600/http/ru.solverbook.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-154436d3d047060d842e08f3fbdd1f70_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
нКл=
Кл; 
кВ=
В. Теперь можно вычислить емкость конденсатора:![\[C=\frac{14\cdot 10^{-9}}{700}=2\cdot 10^{-11}.\]](/800/600/http/ru.solverbook.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-80bd5fe13476ca36b03b4653f0fafd71_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
кг 
м
.1 Ф – это очень большая емкость. Если рассматривать уединенный проводник в виде шара, то электроемкость проводника, радиус которого был бы равен радиусу Земли, составил бы всего около 
Ф.Поэтому часто на практике используют пикофарады (пФ): 1 пФ=
Ф; нанофарады: 1 нФ=
Ф; микрофарфды 1 мкФ=
Ф.
пФ.Подробнее о конденсаторах можно прочитать в ответах на вопросы: «Как работает конденсатор?», «Каково обозначение конденсаторов на схеме?», «Для чего нужен конденсатор?», «Как измерить емкость конденсатора?».
