Питер ван Мушенбрук ()
Что такое конденсатор? Конденсатор (от лат. condense «уплотнять», «сгущать») двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.лат.двухполюсникёмкостипроводимостью диэлектриком
Свойства конденсатора Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещенияцепи постоянного тока переменного токатоком смещения
В терминах метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом:метода комплексных амплитуд импедансом Резонансная частота конденсатора равна: Резонансная частота При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах, на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 23 раза ниже резонанснойкатушка индуктивности
Основные параметры. Ёмкость Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад. ёмкостьэлектрический зарядзаряд напряжениюфарад Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулойСИ
Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею. Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади. При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счет разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна
Удельная ёмкость. Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.
Плотность энергии Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 емкостью мкФ x 450 В и массой 1.9кг плотность энергии составляет 639Дж/кг или 845Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гауссапушке Гаусса
Номинальное напряжение Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.температурыскоростиносителей заряда
Полярность Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.электролитические электролитавзрыва
Конденсаторы общего назначения – конденсаторы, применяемые в большинстве видов радиоэлектронной аппаратуры. К конденсаторам этого вида не применяются особые требования. Конденсаторы специального назначения – это все остальные конденсаторы. К ним относятся: импульсные, высоковольтные, пусковые, помехоподавляющие, а так же и другие конденсаторы.
Конденсаторы постоянной емкости – это конденсаторы, чья емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации аппаратуры не меняется. Конденсаторы переменной емкости – применяются в цепях, где требуется изменение емкости в процессе эксплуатации. При этом изменение емкости может производится различными способами: механически, путем изменения управляющего напряжения, изменением температуры окружающей среды.
Незащищенные конденсаторы – вид конденсаторов, который не допускают к работе в условиях повышенной влажности. Возможно эксплуатация этих конденсаторов в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы – могут работать в условия повышенной влажности.
Неизолированные конденсаторы – при использовании этого вида конденсаторов не допускается касания их корпусом шасси аппаратуры. Изолированные конденсаторы – имеют хорошо изолированный корпус, что делает возможным касания шасси аппаратуры или ее токоведущих поверхностей. Уплотненные конденсаторы – в конденсаторах этого вида используется корпус, уплотненный органическими материалами. Герметизированные конденсаторы – эти конденсаторы имеют герметизированный корпус, что исключает взаимодействие внутренней конструкции конденсатора с окружающей средой.
Применение конденсаторов
В радиотехнической ителевизионной
аппаратуре
В радиолокационной
технике
В современной технике конденсаторы
находят себе исключительно широкое
и разностороннее применение,
прежде всего в областях электроники.
В лазерной технике
В электроизмерительной
технике
В телефонии и
телеграфии
В автоматике и
телемеханике
В технике счетнорешающих устройств1. В радиотехнической и телевизионной аппаратуре –
для создания колебательных контуров, их настройки,
блокировки, разделения цепей с различной частотой, в
фильтрах выпрямителей и т.д.2.В радиолокационной технике – для получения
импульсов большей мощности, формирования
импульсов и т.д.3.В телефонии и телеграфии – для разделения цепей переменного и
постоянного токов, разделения токов различной частоты,
искрогашения в контактах, симметрирования кабельных линий и т.д.4. В автоматике и телемеханике – для создания
датчиков на емкостном принципе, разделения цепей
постоянного и пульсирующего токов, искрогашения в
контактах, в схемах тиратронных генераторов
импульсов и т.д.5. В технике счетно-решающих устройств – в
специальных запоминающих устройствах и т.д.6. В электроизмерительной технике – для создания
образцов емкости, получения переменной емкости
(магазины емкости и лабораторные переменные
конденсаторы), создания измерительных приборов на
емкостном принципе и т. д.7. В лазерной техникеВ современной электроэнергетике конденсаторы находят себе также
весьма разнообразное и ответственное применение:
1.Для улучшения коэффициента мощности и промышленных установок
(косинусные или шунтовые конденсаторы);
2.Для продольной емкости компенсации дальних линий передач и для
регулирования напряжения в распределительных сетях (серийные
конденсаторы);
3.Для емкостного отбора энергии от линий передач высокого напряжения и
для подключения к линиям передач специальной аппаратуры связи и
защитной аппаратуры (конденсаторы связи);
4.Для защиты от перенапряжений.В
металлопромыш
ленности
В добывающей
промышленности
Конденсаторы применяют и в других
неэлектротехнических областях техники
и промышленности для следующих
основных целей
В
автотракторной
технике
В
медицинской
технике1. В металлопромышленности - в высокочастотных
установках для плавки и термической обработки металлов, в
электроэрозионных (электроискровых) установках, для
магнитоимпульсной обработки металлов и т.д.2. В добывающей промышленности (угольной,
металлорудной и т.п.) – в рудничном транспорте на
конденсаторных электровозах нормальной и
повышенной частоты (бесконтактных), в
электровзрывных устройствах с использованием
электрогидравлического эффекта и т.д.3. В автотракторной технике – в схемах зажигания для
искрогашения в контактах и для подавления
радиопомех4. В медицинской технике – в рентгеновской
аппаратуре, в устройствах электротерапии и т.д.
Cлайд 1
Выполнил: Каретко Дима, ученик 10 «А» Руководитель: Попова Ирина Александровна, учитель физики Белово 2011 Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 30 г. Белово» Конденсаторы Миипроект по физикеCлайд 2
План Введение Конденсаторы Основные параметры конденсатора Классификация конденсаторов Применение конденсаторов Вывод Литература
Cлайд 3
Введение Систему проводников очень большой электроемкости вы можете обнаружить в любом радиоприемнике или купить в магазине. Называется она конденсатором. Сейчас вы узнаете, как устроены подобные системы и от чего зависит их электроемкость.
Cлайд 4
Конденсаторы Конденсатор - двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля.
Cлайд 5
Основные параметры конденсатора: 1)Ёмкость: в обозначении конденсатора фигурирует ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость- определяет по электрическим свойствам. 2)Удельною емкостью называют отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. 3) Номинальное напряжение - значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. 4)Полярность: многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком.
Cлайд 6
Классификация конденсаторов Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме). Конденсаторы с газообразным диэлектриком. Конденсаторы с жидким диэлектриком. Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические), слюдяные, тонкослойные из неорганических плёнок. Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные. Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы (Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью). Постоянные конденсаторы - основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости. Переменные конденсаторы - конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости. Подстроечные конденсаторы - конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке.
Cлайд 7
Применение конденсаторов Конденсаторы используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках. Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии. В промышленной электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник. Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора. ИП влажности воздуха (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости) ИП влажности древесины В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит.
