Для чего используется конденсатор. Конденсаторы: как работают, типы, применение и характеристики

Что такое конденсатор и как он работает. Какие бывают типы конденсаторов. Для чего используются конденсаторы в электронике. Каковы основные характеристики конденсаторов. Как рассчитать емкость конденсатора.

Что такое конденсатор и как он устроен

Конденсатор — это электронный компонент, способный накапливать и хранить электрический заряд. Он состоит из двух проводящих пластин (обкладок), разделенных диэлектриком (изолятором). Когда на обкладки подается напряжение, между ними возникает электрическое поле, в котором накапливается энергия.

Основные части конденсатора:

• Две проводящие обкладки (электроды)
• Диэлектрик между обкладками
• Выводы для подключения
• Корпус (для некоторых типов)

Способность конденсатора накапливать заряд характеризуется его емкостью. Емкость измеряется в фарадах (Ф) и зависит от площади обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Принцип работы конденсатора

Принцип работы конденсатора основан на явлении электростатической индукции. При подаче напряжения на обкладки происходит следующее:

1. Электроны перемещаются с одной обкладки на другую
2. На одной обкладке возникает избыток электронов (отрицательный заряд)
3. На другой обкладке возникает недостаток электронов (положительный заряд)
4. Между обкладками образуется электрическое поле
5. В электрическом поле накапливается энергия

При отключении напряжения заряд сохраняется на обкладках. Когда цепь замыкается, происходит разряд конденсатора — электроны перетекают с отрицательно заряженной обкладки на положительно заряженную.

Основные типы конденсаторов

Существует несколько основных типов конденсаторов, отличающихся конструкцией и используемыми материалами:

Керамические конденсаторы

Имеют керамический диэлектрик. Отличаются компактными размерами и низкой стоимостью. Применяются в высокочастотных цепях.

Электролитические конденсаторы

Используют жидкий или гелеобразный электролит в качестве одной из обкладок. Обладают большой емкостью при небольших размерах. Применяются в цепях питания и фильтрах.

Пленочные конденсаторы

Диэлектриком служит полимерная пленка. Характеризуются высокой стабильностью параметров. Используются в прецизионных схемах.

Подстроечные конденсаторы

Позволяют регулировать емкость в определенных пределах. Применяются для настройки радиоэлектронных устройств.

Основные характеристики конденсаторов

Ключевыми параметрами конденсаторов являются:

• Емкость — способность накапливать заряд (измеряется в фарадах)
• Рабочее напряжение — максимально допустимое напряжение
• Температурный коэффициент емкости — зависимость емкости от температуры
• Точность (допуск) — отклонение фактической емкости от номинальной
• Ток утечки — небольшой ток, протекающий через диэлектрик
• Собственная индуктивность — паразитный параметр на высоких частотах

Применение конденсаторов в электронике

Благодаря своим свойствам конденсаторы широко используются в различных электронных устройствах:

Источники питания

В блоках питания конденсаторы применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Большие электролитические конденсаторы накапливают энергию и отдают ее при кратковременных просадках напряжения.

Развязка цепей

Конденсаторы позволяют разделить цепи по постоянному току, пропуская при этом переменный сигнал. Это используется для развязки каскадов усилителей и других схем.

Фильтрация помех

Высокочастотные керамические конденсаторы эффективно шунтируют помехи на землю, защищая чувствительные цепи. Они широко применяются в цифровой технике.

Накопление энергии

В импульсных устройствах конденсаторы накапливают энергию и быстро отдают ее в нагрузку, формируя мощные импульсы тока. Это используется, например, в фотовспышках.

Как рассчитать емкость конденсатора

Емкость плоского конденсатора может быть рассчитана по формуле:

C = (ε * ε0 * S) / d

Где:

• C — емкость в фарадах
• ε — диэлектрическая проницаемость материала между обкладками
• ε0 — электрическая постоянная (8.85 * 10^-12 Ф/м)
• S — площадь перекрытия обкладок в м2
• d — расстояние между обкладками в м

Эта формула показывает, что емкость конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Также емкость зависит от свойств диэлектрика.

Маркировка конденсаторов

На корпусах конденсаторов обычно указывается следующая информация:

• Номинальная емкость
• Единица измерения (пФ, нФ, мкФ)
• Допустимое отклонение емкости
• Максимальное рабочее напряжение
• Полярность (для полярных конденсаторов)
• Температурный коэффициент (для некоторых типов)

Емкость часто кодируется с помощью цифрового или цветового кода. Для расшифровки маркировки используются специальные таблицы.

Заключение

Конденсаторы являются одними из базовых компонентов современной электроники. Они позволяют накапливать энергию, разделять цепи, фильтровать сигналы и выполнять множество других важных функций. Понимание принципов работы и основных характеристик конденсаторов необходимо для проектирования и обслуживания электронных устройств.

Применение конденсаторов и их видов кратко – в физике и технике, примеры (10 класс)

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 121.

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 121.

Одним из видов электротехнических деталей является конденсатор. Он находит применение во многих электрических и практически во всех радиоэлектронных схемах. Кратко рассмотрим различные виды конденсаторов и их применение в технике.

Работа конденсатора

Из курса физики в 10 классе известно, что как электрическое устройство конденсатор способен накапливать некоторый заряд и потом отдавать его. При накоплении заряда через конденсатор проходит ток, и на нём растет напряжение. Когда оно сравняется с внешним напряжением, ток через конденсатор прекратится. Для дальнейшей зарядки внешнее напряжение необходимо увеличить.

Если внешнее напряжение уменьшить, конденсатор сможет отдавать накопленный заряд, при этом ток через него будет протекать в обратном направлении, а напряжение — уменьшаться.

Если приложить к конденсатору переменное напряжение, ток через конденсатор будет проходить постоянно, то заряжая, то разряжая его, хотя конденсатор фактически является разрывом цепи и не проводит постоянный ток.

Все эти особенности предопределили сферы применения конденсаторов.

Сферы применения конденсаторов и их виды

Способность накапливать и очень быстро отдавать заряд находит применение там, где требуются редкие, но мощные импульсы тока. Примеры таких устройств — лампы-вспышки и электрические разрядники.

Способность накапливать заряд важна в «сглаживающих» элементах схем. Если напряжение в схеме имеет пульсации, то подключение конденсатора позволяет значительно их уменьшить: в момент роста напряжения ток будет не только поступать к нагрузке, но и заряжать конденсатор. А в момент снижения напряжения нагрузка получит дополнительное электричество из заряженного конденсатора. Особенно широко сглаживание пульсаций применяется в блоках питания: переменное напряжение из сети после выпрямления имеет «чисто пульсирующий» вид, и, чтобы получить постоянное напряжение, нужен конденсатор с относительно большой емкостью — сотни и тысячи микрофарад. {-14}$ Ф (в зависимости от технологии) и очень малые размеры, что позволяет иметь в микросхемах сотни миллионов таких запоминающих ячеек.

Рис. 3. Интегральный конденсатор в микросхеме.

Что мы узнали?

Конденсаторы большой емкости применяются там, где необходимо быстро отдавать заряд: во вспышках, разрядниках, блоках питания. В радиоэлектронных устройствах используются резонансные и разделительные свойства конденсаторов средних и малых емкостей. Интегральные конденсаторы используются в микросхемах памяти компьютеров.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 121.

---

А какая ваша оценка?

Что это — конденсатор и для чего он нужен

Объясняя, что такое конденсатор, мы должны четко представлять физические основы работы и конструкцию этого незаменимого элемента каждого мало-мальски серьезного электронного устройства.

Конденсатор — это элемент электрической цепи, состоящий из двух проводящих обкладок, каждая из которых содержит противоположный по знаку электрический заряд. Обкладки разделены диэлектриком, который помогает им сохранять этот заряд.

Существует несколько типов изоляционных материалов, используемых в конденсаторах, в том числе, керамика, слюда, тантал и полистирол. Широко используются в производстве конденсаторов также такие изоляторы, как воздух, бумага и пластик. Каждый из этих материалов эффективно предотвращает обкладки конденсатора от соприкосновения друг с другом.

Что такое емкость конденсатора?

Понятие «емкость конденсатора» характеризует его способность накапливать электрический заряд. Единицей измерения емкости является Фарада.

Если конденсатор сохраняет заряд 1 кулон при разности потенциалов между его обкладками 1 Вольт, то он имеет емкость величиной в одну Фараду. В действительности, эта единица слишком велика для большинства практических применений. Типичные величины емкостей при использовании конденсаторов попадают в диапазоны милифарад (10-3 Ф), микрофарад (10-6 Ф) и пикофарад (10-12 Ф).

Какие бывают конденсаторы?

Чтобы понять, что такое конденсатор, необходимо рассмотреть основные типы этого компонента в зависимости от назначения, условий применения и вида диэлектрика.

Электролитические конденсаторы используются в цепях, где требуется большая емкость. Большинство таких элементов полярны. Обычные материалы для них — тантал или алюминий. Алюминиевые электролитические конденсаторы значительно дешевле и имеют более широкое применение. Тем не менее, танталовые обладают существенно большей объемной эффективностью и имеют превосходные электрические характеристики.

Танталовые конденсаторы имеют в качестве диэлектрика оксид тантала. Отличаются высокой надежностью, хорошими частотными характеристиками, широким диапазоном рабочих температур. Они широко используются в электронной аппаратуре, где необходим высокий уровень емкости при небольших габаритах. В силу своих преимуществ производятся в больших объемах для нужд электронной промышленности.

К недостаткам танталовых конденсаторов можно отнести чувствительность к пульсациям тока и перенапряжениям, а также относительную дороговизну этих изделий.

Силовые конденсаторы, как правило, используются в системах высокого напряжения. Они широко применяются для компенсации потерь в линиях электропередач, а также для улучшения коэффициента мощности в промышленных электроустановках. Изготавливаются из высококачественной металлизированной пропиленовой пленки с применением специальной пропитки нетоксичным изоляционным маслом.

Могут иметь функцию самоликвидации внутренних повреждений, что придает им дополнительную надежность и увеличивает срок службы.

Керамические конденсаторы имеют в качестве материала диэлектрика керамику. Отличаются высокой функциональностью по рабочему напряжению, надежностью, низкими потерями и дешевизной.

Диапазон емкостей  их варьируется от нескольких пикофарад до примерно 0,1 мкФ. В настоящее время являются одним из наиболее широко используемых типов конденсаторов, используемых в электронном оборудовании.

Серебряные слюдяные конденсаторы пришли на смену широко распространенным ранее слюдяным элементам. Обладают высокой стабильностью, герметичным корпусом и большой емкостью на единицу объема. 

Широкому применению серебряно-слюдяных конденсаторов мешает их относительная дороговизна.

У бумажных и металлобумажных конденсаторов обкладки изготовляются из тонкой алюминиевой фольги, а в качестве диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная твердым (расплавленным) или жидким диэлектриком. Применяются в низкочастотных цепях радиоустройств при больших токах. Отличаются относительной дешевизной.

Для чего нужен конденсатор

Имеется целый ряд примеров использования конденсаторов в самых разнообразных целях. В частности, их широко применяют для хранения аналоговых сигналов и и цифровых данных. Конденсаторы переменной емкости используются в телекоммуникационной связи для регулировки частоты и настройки телекоммуникационного оборудования.

Типичным примером их применения является использование в источниках питания. Там эти элементы выполняют функцию сглаживания (фильтрацию) выпрямленного напряжения на выходе этих устройств. Они также могут быть использованы в умножителях напряжения для генерации высокого напряжения, многократно превышающего входное напряжение. Конденсаторы широко применяются в различного рода преобразователях напряжения, устройствах бесперебойного питания для компьютерной техники и т.д.

Объясняя, что такое конденсатор, нельзя не сказать, что этот элемент может служить и отличным хранилищем электронов. Однако реально эта функция имеет определенные ограничения по причине неидеальности изоляционных характеристик используемого диэлектрика. Тем не менее конденсатор обладает свойством достаточно длительное время хранить электрическую энергию при отключении от цепи заряда, поэтому он может быть использован как временный источник питания.

Благодаря своим уникальным физическим свойствам эти элементы нашли настолько широкое применение в электронной и электротехнической промышленности, что сегодня редко какое электротехническое изделие не включает в себя по крайней мере один такой компонент для какой-либо цели.

Подводя итоги, можно констатировать, что конденсатор — это бесценная часть огромного множества электронных и электротехнических устройств, без которых был бы немыслим дальнейший прогресс в науке и технике.

Вот что такое конденсатор!

Введение в электронные компоненты: что такое конденсатор?

Вы когда-нибудь задумывались, где найти крошечный конденсатор? Ну, если бы вы обратили пристальное внимание на свое окружение, вы бы поняли, что оно повсюду! От телевизоров до облаков над головой!

В этой статье мы рассмотрим все, что касается конденсаторов! Однако, прежде чем мы углубимся в это, давайте повторим эти ключевые понятия, чтобы помочь вам лучше понять конденсатор:

• Электричество : Движение положительно и отрицательно заряженных частиц.
• Напряжение : Разница заряда между двумя точками.
• Ток : Поток электрических зарядов.
• Сопротивление : Мера сопротивления потоку тока.
• Резисторы : пассивный электрический компонент с двумя клеммами, в котором электрическое сопротивление реализовано как элемент цепи.

Если вы хотите повторить или узнать больше об этих концепциях, посетите следующие блоги:

• Что происходит в электрической цепи: напряжение в зависимости от силы тока
• Базовая электроника: переменный ток (переменный ток) в сравнении с постоянным током (постоянный ток)
• Типы резисторов и их расшифровка по цвету понижающие резисторы

---

С учетом сказанного давайте перейдем к тому, что будет рассмотрено сегодня:

• Обзор конденсатора
• Взаимосвязи и расчеты
• Конденсатор в цепях
• Применение конденсатора
• Проекты с конденсатором

---

Обзор конденсатора

Что такое конденсатор?

Конденсаторы, также известные как конденсаторы, представляют собой устройства, накапливающие электрическую энергию в электрическом поле. Проще говоря, конденсаторы изготавливаются путем взятия 2 проводников и размещения изолятора между проводниками. Таким образом, способность накапливать энергию — вот что делает конденсаторы уникальными. Они также являются одним из основных пассивных компонентов.

Ссылка: Википедия

Они чем-то похожи на батарейки, но работают по-другому. Аккумулятор высвобождает электрическую энергию медленнее, чем конденсатор. Конденсатор способен высвобождать всю свою энергию за доли секунды . Но условия зарядки и разрядки одинаковы как для аккумулятора, так и для конденсатора.

Как работает конденсатор?

Чтобы понять, как работает конденсатор, вам необходимо знать, что конденсатор состоит из 2 металлических пластин (проводников) с диэлектрическим (изолятором) материалом между ними.

Ref: Wikipedia

Когда вы подаете напряжение через две пластины, создается электрическое поле. Как видно из диаграммы выше, положительный заряд будет собираться на одной пластине, а отрицательный — на другой.

Что такое емкость?

Емкость определяется как емкость конденсатора, равная одному фараду, когда заряд в один кулон накапливается на пластинах при напряжении в один вольт.

Емкость относится к количеству электрической энергии, которое конденсатор может хранить . В основном это означает, что чем больше емкость, тем больше электричества может хранить конденсатор.

Емкость измеряется в единицах, называемых фарад (F) , названных в честь английского пионера электротехники Майкла Фарадея (1791–1867). Однако обратите внимание, что единица измерения фарад очень велика, поэтому часто используются единицы, кратные фарадам:

Стандартные единицы измерения емкости

Микрофарад (мкФ) 1 мкФ = 1/1 000 000 = 0,000001 = 10-6 Ф
Нанофарад (нФ ) 1 нФ = 1/1 000 000 000 = 0,000000001 = 10-9F
Пикофарад (пФ) 1 пФ = 1/1 000 000 000 000 = 0,000000000001 = 10-12 F

Типы конденсаторов

Существует множество конденсаторов для различных целей, но вот некоторые факторы, влияющие на то, как они работают:

00

Размер

Допуск : фактическое значение емкости конденсаторов невозможно измерить, поэтому точное значение может варьироваться от ±1% до ±20% от желаемого значения.

Напряжение утечки

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR): Пластины не являются полностью проводящими, поэтому сопротивление все же есть.

Максимальное напряжение

Электролитический конденсатор

Ссылка: Википедия

• Используется, когда требуются конденсаторы большой емкости.
• Тонкий слой металлической пленки используется для одного электрода, а для второго электрода (катода) используется полужидкий раствор электролита в виде желе или пасты.
• Обычно используются в цепи питания постоянного тока, так как они имеют большую емкость и мало снижают пульсации напряжения.

Бумажный конденсатор Ref: MkvTech

• Как следует из названия, бумажный конденсатор изготавливается путем склеивания тонкой фольги и бумаги.
• В настоящее время пластик используется вместо бумаги или промасленной бумаги.
• Обычно использовался в радио в первые дни, сейчас не так широко используется, но все еще можно увидеть в электронном оборудовании.

Слюдяной конденсатор

Ref: MkvTech

• Слюда представляет собой природное прозрачное вещество, которое отслаивается тонкими пластинами.
• Существует два типа слюдяных конденсаторов: конденсаторы с фиксаторами и конденсаторы из серебряной слюды.
• Обычно встречается в радиоприемниках и радиопередатчиках.

Керамический конденсатор

Ref: mkvtech

• В качестве диэлектрика используется керамический/фарфоровый материал.
• Один из первых материалов, используемых в производстве конденсаторов в качестве изолятора.
• Керамический конденсатор подобен слюдяному конденсатору, который имеет малые потери и, следовательно, высокий КПД.

Существует множество других типов конденсаторов, но перечисленные наиболее известны и широко используются.

---

Взаимосвязи и расчеты

Только что мы упоминали емкость ранее, поэтому мы узнаем о взаимосвязи между зарядом, емкостью и напряжением. Их взаимосвязь можно показать с помощью следующей формулы:

Где Заряд (Q), хранящийся в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).

Из различных типов конденсаторов, которые мы только что видели, есть множество материалов, используемых для изготовления конденсатора. И каждый материал влияет на общую емкость конденсатора, чтобы вычислить это, мы можем использовать это уравнение:

Вот график, показывающий, как относительная диэлектрическая проницаемость различных диэлектрических материалов:

Ссылка: Объясните этот материал

для расчета емкости параллельного пластинчатого конденсатора:

Ref: Electronics Tutorials

Вопрос: Конденсатор состоит из двух проводящих металлических пластин 30 см x 50 см, которые расположены на расстоянии 6 мм друг от друга, и использует сухой воздух в качестве единственного диэлектрического материала. . Учитывая, что диэлектрическая проницаемость вакуума 8,84 х 10-12 фарад на метр, рассчитайте емкость конденсатора.

Для этого вам нужно всего лишь использовать формулу:

Ref: Electronics Tutorials

---

Конденсатор в цепях

Конденсаторы используются во многих цепях. На приведенной ниже схеме показана базовая схема, которая иллюстрирует величину напряжения, подаваемого на пластины:

Ref: Electronics Tutorial

Конденсаторы встречаются как в параллельных, так и в последовательных цепях, давайте посмотрим на их принципиальные схемы, чтобы лучше понять.

Конденсаторы в серии

Ссылка: Википедия

Как видите, каждый конденсатор накапливает мгновенный заряд, равный заряду любого другого конденсатора в серии. Таким образом, общая разность напряжений от конца до конца распределяется на каждый конденсатор в соответствии с обратной величиной его емкости. Метод расчета общей емкости будет следующим:

Параллельные конденсаторы

Ссылка: Википедия

Как мы знаем, конденсаторы в параллельном соединении имеют одинаковое приложенное напряжение. Таким образом, заряд распределяется между ними по размеру. Метод расчета общей емкости будет следующим:

---

Применение конденсатора

Ранее мы упоминали несколько применений конденсатора, и мы знаем, что они широко используются в реальной жизни. Но вот некоторые области их применения:

Развязывающие конденсаторы

Развязывающий конденсатор — это конденсатор, используемый для защиты одной части цепи от воздействия другой. Обычно используется между землей и источником питания.

Например, для подавления шума или переходных процессов. Шумы, вызванные другими элементами схемы, шунтируются конденсатором, уменьшая их влияние на остальную часть схемы.

Ref: Autodesk

Аккумулятор энергии

Это в значительной степени говорит само за себя, но он будет использоваться для хранения электроэнергии при отключении от цепи зарядки, поэтому его можно использовать как временную батарею.

Например, в автомобильных аудиосистемах большие конденсаторы накапливают энергию, которую усилитель может использовать по требованию.

Ref: Pinterest

---

Проекты с конденсатором

С конденсаторами можно сделать так много, давайте посмотрим на некоторые интересные проекты!

Завалялась какая-нибудь старая камера? Вы можете повторно использовать конденсатор и детали! Этот проект покажет вам, как сделать свой собственный койлган своими руками, если у вас есть базовые навыки пайки и знания электроники!

Что вам понадобится:

• Использованная одноразовая камера со схемой вспышки (ищите конденсатор с печатной платой)
• Паяльник
• Провода
• Пластиковая шариковая ручка, чернильный тюбик удален, так что вы можете оставить только жесткий внешний пластиковый тюбик.
• Выключатель света
• Электроизоляционная лента
• Много эмалированной магнитной проволоки (диаметром около 0,5 мм)

Звучит привлекательно? Нажмите здесь для более подробной информации!

Дистанционное зажигание пиротехники

Хотите сделать детонатор, из которого летят искры? Этот проект покажет вам, как сделать что-то скромное, опасное, но увлекательное!

Что вам потребуется:

• Стальная вата
• Длинный 2-жильный провод
• Целлофановая пленка
• Лента
• Порошок для вспышек или аналогичный
• Попробуй что-нибудь
• 020 0 000 Нажмите здесь, чтобы узнать больше!

  ---

  Резюме

  Конденсаторы — все! Вы узнали что-то новое? Мы подробно рассказали о том, что делают конденсаторы, о расчетах и ​​интересных проектах, которые вы можете сделать с ними! Я надеюсь, что теперь вы сможете лучше понять конденсаторы!

  Теги: конденсаторы, ток, электричество, электронные компоненты, открытое оборудование, напряжение

  Что такое конденсатор — типы, формула, символ, ‎Как это работает, единица измерения это работает, единица.

  

  Здесь мы узнаем Что такое конденсатор — типы, формула, символ, принцип работы, единица измерения, электролитический конденсатор, применение и функция подробно описаны.

  Различные типы конденсаторов

  Содержание

  Что такое конденсатор?

  Конденсатор представляет собой электронный компонент, характеризующийся способностью накапливать электрический заряд. Конденсатор — это пассивный электрический компонент, который может накапливать энергию в электрическом поле между парой проводников (, называемых «пластинами» ).

  Простыми словами можно сказать, что конденсатор — это устройство, используемое для хранения и высвобождения электричества, обычно в результате химического воздействия. Также называется ячейкой хранения, вторичной ячейкой, конденсатором или аккумулятором. Лейденская банка была ранним примером конденсатора.

  Конденсаторы — еще один элемент, используемый для управления потоком заряда в цепи. Название происходит от их способности накапливать заряд, как у небольшой батареи.

  Конденсаторы состоят из двух проводящих поверхностей, разделенных изолятором; к каждой поверхности подведен провод.

  Что такое конденсатор и как он работает

  Символ и единица измерения конденсатора

  В электронике обычно используются два символа конденсатора. Один символ для поляризованных конденсаторов, а другой для неполяризованных конденсаторов.

  Конденсатор Обозначение поляризованных и неполяризованных конденсаторов

  На приведенной выше диаграмме символ с одной изогнутой пластиной представляет собой поляризованный конденсатор. Изогнутая пластина представляет собой катод ( минус ) конденсатора, а другая пластина — анод ( плюс ). Иногда к положительной стороне добавляется еще и плюсик.

  Единица СИ емкости равна фарад ( Символ : F ). Единица названа в честь Майкла Фарадея, великого английского физика.

  Конденсатор емкостью 1 фарад, когда он заряжен электрическим зарядом в 1 кулон, имеет разность потенциалов между обкладками 1 вольт.

  Типы конденсаторов

  Существует несколько типов конденсаторов для различных применений и функций. Ниже приведены основные и наиболее распространенные типы:

  1. Керамические конденсаторы

  Сквозные и поверхностные керамические конденсаторы

  Это неполяризованные конденсаторы, изготовленные из двух или более чередующихся слоев керамики и металла. Керамика действует как диэлектрик, а металл действует как электроды.

  Керамические конденсаторы также называются «дисковыми конденсаторами ».

  Трехзначный код обычно печатается на корпусе конденсаторов этого типа, чтобы указать их емкость в пикофарадах. Первые две цифры представляют емкость конденсатора, а третья цифра представляет количество нулей, которые необходимо добавить.

  2. Электролитический конденсатор

  Электролитический конденсатор сквозного и поверхностного монтажа

  Конденсаторы этого типа обычно используются там, где требуется большая емкость. Анод электролитических конденсаторов выполнен из металла и покрыт оксидным слоем, используемым в качестве диэлектрика. Другой электрод может быть либо влажным нетвердым, либо твердым электролитом.

  Электролитические конденсаторы поляризованы. Это означает, что при подаче на него постоянного напряжения необходимо соблюдать правильную полярность. Проще говоря, положительный вывод конденсатора должен быть подключен к положительному выводу, а отрицательный — к отрицательному. Невыполнение этого требования приведет к повреждению конденсатора.

  Эти конденсаторы сгруппированы в следующие 3 типа в зависимости от их диэлектрика:

  1. Алюминиевые электролитические конденсаторы.
  2. Танталовые электролитические конденсаторы.
  3. Конденсаторы электролитические ниобиевые.

  3. Пленочный конденсатор

  Пленочный конденсатор сквозного и поверхностного монтажа

  Это наиболее распространенный тип конденсатора, используемый в электронике.

  Пленочные конденсаторы или конденсаторы из пластиковой пленки неполяризованы. Здесь в качестве диэлектрика выступает изолирующая пластиковая пленка. Электроды этих типов конденсаторов могут быть металлическими алюминием или реактивным металлом цинка. Их наносят на одну или обе стороны полиэтиленовой пленки, образуя металлизированный пленочный конденсатор. Иногда поверх пленки накладывается отдельная металлическая фольга, образуя пленочный или фольговый конденсатор.

  Пленочные конденсаторы доступны в различных формах и размерах и имеют ряд преимуществ перед конденсаторами бумажного типа. Они очень надежны, имеют долгий срок службы и имеют меньшие допуски. Они также хорошо работают в условиях высокой температуры окружающей среды.

  4. Конденсатор переменной емкости

  Конденсатор переменной емкости сквозного и поверхностного монтажа

  Это неполяризованные конденсаторы переменной емкости. Они имеют подвижные и неподвижные пластины для определения емкости. Обычно они используются в передатчиках и приемниках, транзисторных радиоприемниках и т. д.

  Эти конденсаторы сгруппированы как:

  1. Подстроечные конденсаторы; и
  2. Подстроечные конденсаторы

  Как работает конденсатор?

  Конденсатор можно представить в виде двух больших металлических пластин, разделенных воздухом, хотя на самом деле они обычно состоят из тонкой металлической фольги или пленки, разделенных полиэтиленовой пленкой или другим твердым изолятором и свернутых в компактный пакет. Рассмотрим подключение конденсатора к батарее.

  Простой конденсатор, подключенный к батарее через резистор

  Как только соединение выполнено, заряд стекает с клемм аккумулятора, по проводу и на пластины, положительный заряд на одной пластине, отрицательный заряд на другой.

  Почему? Однознаковые заряды на каждом терминале хотят уйти друг от друга. В дополнение к этому отталкиванию есть притяжение к заряду противоположного знака на другой соседней пластине. Первоначально ток большой, потому что в некотором смысле заряды не могут сразу сказать, что провод никуда не уходит, что нет полного замыкания провода.

  Начальный ток ограничен сопротивлением проводов или, возможно, реальным резистором. Но по мере того, как на пластинах накапливается заряд, отталкивание заряда препятствует потоку большего заряда, и ток уменьшается. В конце концов сила отталкивания от заряда на пластине становится достаточно сильной, чтобы уравновесить силу от заряда на клемме аккумулятора, и весь ток прекращается.

  Зависимость тока в цепи от времени

  Наличие разделенных зарядов на пластинах означает, что между пластинами должно быть напряжение, и это напряжение равно напряжению батареи, когда весь ток прекращается. Ведь так как точки соединены проводниками, на них должно быть одинаковое напряжение; даже если в цепи есть резистор, на резисторе нет напряжения, если ток равен нулю, согласно закону Ома.

  Количество заряда, которое собирается на пластинах для создания напряжения, является мерой емкости конденсатора, его емкости, измеряемой в фарадах (f). Соотношение C = Q/V, где Q — заряд в кулонах.

  Большие конденсаторы имеют пластины с большой площадью, чтобы удерживать много заряда, разделенные небольшим расстоянием, что подразумевает небольшое напряжение. Конденсатор в один фарад чрезвычайно велик, и обычно мы имеем дело с микрофарадами (мкф), одной миллионной фарады, или пикофарадами (пф), одной триллионной (10-12) фарада.

  Снова рассмотрим приведенную выше схему. Предположим, мы перерезали провода после того, как весь ток прекратился. Заряд на пластинах теперь захвачен, поэтому между клеммными проводами все еще есть напряжение. Заряженный конденсатор теперь выглядит как батарея.

  Если бы мы подключили к нему резистор, ток протекал бы, когда положительные и отрицательные заряды стремились нейтрализовать друг друга. В отличие от батареи, здесь нет механизма замены заряда на пластинах, удаленных током, поэтому напряжение падает, ток падает, и, наконец, в цепи не остается ни чистого заряда, ни перепадов напряжения.

  Динамика тока, заряда пластин и напряжения во времени выглядит точно так же, как на графике выше. Эта кривая представляет собой экспоненциальную функцию: exp(-t/RC) . Напряжение, ток и заряд падают примерно до 37% от их начальных значений за время R × C секунд, которое называется характеристическим временем или постоянной времени цепи.

  Постоянная времени RC является мерой того, насколько быстро схема может реагировать на изменения условий, например, подключение батареи к незаряженным конденсаторам или подключение резистора к заряженному конденсатору. Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно; для протекания заряда требуется время, особенно если этому потоку противостоит большой резистор. Таким образом, конденсаторы используются в цепи для гашения быстрых изменений напряжения.

  Комбинации конденсаторов

  Как и резисторы, конденсаторы можно соединять двумя основными способами: параллельно и последовательно .

  Как рассчитать емкость конденсатора?

  Из физической конструкции конденсаторов должно быть очевидно, что параллельное соединение двух конденсаторов дает большее значение емкости.