Принцип конденсатора: Принцип работы и маркировка конденсаторов ⋆ diodov.net

Конденсатор — электронное устройство, принцип работы, функциональное назначение, разновидности.

Конденсатор (электро-, Capacitor — Eng.) — элемент электрической цепи, который обеспечивает кратковременное накопление энергии и быструю отдачу накопленного. Применяются в цепях фильтров питания, цепях межкаскадовых связей, а также для фильтрации помех.

Основной характеристикой является ёмкость. Измеряется в Фарадах (Ф, F). Фарад характеризует заряды, создаваемые электрическими полями.
Емкость конденсатора пропорционально увеличивается с площадью обкладок и уменьшается с расстоянием между ними. Еще одной важным параметром конденсатора является рабочее напряжение. Напряжение это не с потолка берется, а характеризуется максимальным напряжением при превышении которого наступает пробой диэлектрика и выход конденсатора из строя. Качественные конденсаторы от

дорожащих своим именем производителей, имеют солидный запас прочности и могут работать и на немного завышенных напряжениях без каких либо последствий. Потому именно их и стоит приобретать для лучшей стабильности и долговечности.

Существуют поляризированные и неполяризированные конденсаторы. При неправильном подключении поляризированного, он может выйти из строя из-за сильного нагрева, с последующим вскрытием или даже мини-взрывом.

Существует множество разновидностей конденсаторов.
В относительно сложных электронных схемах обычно применяются электролитические, полимерные и керамические. К тому же если конденсаторы используются с цифровым оборудованием, желательно чтобы они имели низкое эквивалентное последовательное сопротивление

(Low — ESR). Чтобы это получить, производители используют более качественные компоненты конденсатора. Если требуется Low-ESR конденсатор а вы поставили обычный, он будет довольно сильно нагреваться и быстро выйдет из строя. Может быть за пару дней или даже часов.

Электролитические — самые недолговечные, по причине постоянного испарения электролита, особенно при повышенной температуре или плохой герметичности конденсатора. Но тем не менее, они и самые распространённые по причине своей дешевизны.

В основном, имеют срок службы не более 50 000 часов, обычно же 10 — 20 000. При испарении или недостаточном количестве электролита вздуваются и даже разрываются с характерным хлопком. Вздутые конденсаторы — показатель того что необходимо его заменить во избежании проблем с питанием и общей стабильностью.

Твёрдотельные

полимерные

Относительно долговечны, очень редко вздуваются и намного компактней электролитических. Большинство производителей компьютерной техники, полностью перешли на полимерные конденсаторы, даже в бюджетном секторе. Нюанс в том, что они дороже электролитических. Потому этот переход был постепенным и произошёл благодаря массовому производству и удешевлению полимерных конденсаторов.

Принцип работы схож с электролитическими конденсаторами, только вместо электролита используется вязкий полимерный материал. Он практически не испаряется и имеет лучшие показатели, чем обычный электролит.

Керамические

Керамические конденсаторы умеют накапливать энергию с малыми потерями по току, лучше фильтруют помехи и не вздуваются в тяжёлых эксплуатационных условиях. А ещё они не вскрываются и не взрываются (есть исключения в некоторых видах полимерных), забрызгивая электролитом остальные компоненты схемы.

Имеют гораздо меньший размер в сравнении с электролитическими, меньше нагреваются. Срок службы 100 000 часов и более.

Не менее распространены танталовые конденсаторы, но применяются преимущественно в точной электронике с нанесением на саму плату. Танталовые конденсаторы, относятся к подвиду электролитических, но с натяжкой.

При малых размерах, имеют выдающиеся характеристики, а также долгий срок службы. Менее чувствительны к нефильтрованной высокочастотной составляющей, выносливы при работе с повышенной температурой, имеют низкий ESR.

Принципы работы чиллеров, холодильных систем – ГекколдПром

Чиллер — это промышленный водяной охладитель, применяемый для охлаждения теплоносителя.

В качестве теплоносителя обычно используется вода и водные растворы на основании этиленгликоля и пропиленгликоля, в концентрации от 20 до 50%. Температура теплоносителя в большинстве процессов находится в диапазоне от 7 до 150°С, однако, не редки и случаи, когда температура теплоносителя составляет 50°С или же 250°С.

По типу чиллеры делятся на:

• Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора
• Чиллер с водяным охлаждением конденсатора
• Чиллер с выносным конденсатором

Внутри промышленного водяного охладителя (чиллера) находится охлаждающий газ (хладагент), в качестве которого используется фреон.

Принцип работы чиллера базируется на цикле Карно. В процессе сжатия фреона в компрессоре происходит его нагрев. Далее разогретый фреон попадает в конденсатор, где происходит его охлаждение и конденсация. Далее фреон в жидком состоянии попадает к ТРВ и далее в испаритель чиллера, где происходит его нагрев (передача тепла от более нагрето теплоносителя к менее нагретому теплоносителю (Фреон)). Затем газообразный фреон попадает в компрессор, где он сжимается, и цикл повторяется. Важную роль в данном цикле исполняет ТРВ (терморегулирующий вентиль), он дозирует необходимое количество фреона в испаритель и препятствует попаданию жидкой фракции в компрессор.

Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора

Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора (обычное такие называют моноблочным) могут быть установлены как на улице, так и в помещении. Также они могут быть оборудован встроенным циркуляционным насосом и накопительным баком, представляя собой решение полностью готовое к эксплуатации решение.

Для реализации энергосбережения в некоторых сериях чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора существует встроенная батарея естественного охлаждения (фрикуллинг). Фрукулинг позволяет выключить компрессоры чиллера в зимний период времени, охлаждения теплоносителя осуществляется за счет отвода тепла в окружающую среду. Данные линейки чиллеров достаточно хорошо себя зарекомендовали, благодаря высокой энергоэффективности, компактности и простоты эксплуатации.

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора

Принцип работы чиллера с водяным охлаждение конденсатора ничем не отличается от принципа работы воздухоохлаждаемого чиллера, однако, конденсация фреона осуществляется за счет его охлаждения вторичным теплоносителем. В качестве вторичного телпоносителя может применятся вода, либо расторы гликоля. Вода может быть оборотной или проточной.

Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора устанавливаются внутри помещения. Также допускается их установка в отапливаемый контейнер. Конденсатор чиллера охлаждают с помощью драйкулеров (сухих охладителей жидкости), мокрых градирен или воды из скважин. Последний способ самый не благоприятный, связанный с большим количеством оборотной воды.

При использовании драй-кулера для охлаждения конденсатора чиллера можно также реализовать систему энергосбережения. При этом в летний период времени драй-кулер будет работать на конденсацию фреона, а в зимний период времени драй-кулер будет работать на охлаждения потребителя (компрессоры чиллера при этом будут выключены), то обеспечит энергосбережение.

В зависимости от мощности охлаждения, некоторые модельные ряды чиллеров с водяным охлаждения конденсатором могут быть оборудованы встроенным циркуляционным насосом и накопительным резервуаром контура потребителя.

Чиллер с выносным охлаждением

В чиллерах с выносным охлаждением отсутствует встроенный конденсатор. Он устанавливается отдельно снаружи помещения и представляет собой обособленную единицу оборудования, соединяемую с чиллером фреонопроводом.

Вспомогательное оборудование для систем охлаждения

Насосные станции

Насосная станция состоит из одного или нескольких циркуляционных насосов, накопительного бака и расширительного бака. На циркуляционных насосах может быть установлен частотный преобразователь, для плавной регулировки производительности. Для предотвращения передавливания насосов в процессе работы, на подаче установлены обратные клапана. Накопительный бак служит для компенсации температурных колебаний. Расширительный бак служит для компенсации температурных расширений теплоносителя. Циркуляционные насосы устанавливаются на раму. Насосная станция может быть оборудована коллекторами из пластика, стали или нержавеющей стали. Также устанавливается панель управления, для управления работой циркуляционных насосов.

Работа насосной станции

Работа насосной станции основывается на поддержании необходимого расхода жидкости и напора. Давление в контуре поддерживается в автоматическом режиме путем введения уставки на контроллере насосной группы. Станция оснащается двумя датчиками давления (на входе и на выходе). В связи с этим, можно выбрать различные алгоритмы работы:

• Работа на поддержание давления на выходе (работа по датчику на нагнетании).
• Работа на поддержание постоянства перепада давления в системы (идет сравнение сигнала обоих датчиков и поддержание в контуре перепада давления).

Насосную станцию можно подключить двумя способами:

1. Установка на нагнетании на потребитель
2. Установка на обратном трубопроводе с потребителя

Выбор способа подключения зависит от принципиальной схемы охлаждения, требования по параметрам давления на потребителе, типа контура.

Пластинчатый теплообменник принцип работы

Принцип работы пластинчатого теплообменника базируется на правилах термодинамики: передачи тепла от более нагретого тела менее нагретому телу. Жидкости циркулируют через пластины. И не перемешиваются между собой.

Основные части пластинчатого теплообменника:

• Пластины
• Уплотнения
• Станина
• Порты для подключения

Типы промежуточных теплообменников и их назначение

Промежуточные теплообменники разделяются по принципу:

• Вода-вода
• Вода-воздух

Теплообменники вода-воздух применяются в системах кондиционирования, для охлаждения складов и холодильных камер. Где холод от теплоносителя передается воздуху (происходит охлаждение воздуха)

Теплообменники вода-вода подразделяются на следующие типы:

• Паяный теплообменник (не разборный)- теплообменники малой мощности, применяются в чистых средах
• Пластинчатый разборный теплообменник- теплообменники малой и большой мощности, широко применяются в промышленности и на производстве. Благодаря разборной конструкции осуществляется прочистка и возможность увеличения мощности охлаждения, путем добавления пластин.
• Кожухотрубный теплообменник- теплообменники применяющиеся на производстве. По кожуху циркулирует охлаждаемая среда. По рубкам охлаждающая. Данный тип теплообменников получил широкое применение в отраслях промышленности, где необходимо охлаждать теплоноситель с включениями.

Принципы конструирования высоковольтных керамических конденсаторов

До сравнительно недавнего времени отечественные высокочастотные керамические конденсаторы были пред­ставлены ограниченным числом видов — КВКБ, КВКТ и КВКГ по ГОСТ 7160-54 и КБЭ, а низкочастотные — КОБ и -КВДС. Характеристики этих конденсаторов в свое время соответствовали уровню характеристик лучших зарубежных образцов. Применение перечислен­ных конденсаторов позволило решить ряд проблем оте­чественной высоковольтной радиотехники. Однако уже в конце 50-х годов возникла необходимость в расшире­нии номинальных значений емкости, рабочих напряже­ний и допустимой реактивной мощности высоковольтных керамических конденсаторов. К этому времени был по­лучен ряд новых керамических материалов с высокими электрическими характеристиками, что определило воз­можность разработки конденсаторов с улучшенными па­раметрами.

Удельные характеристики высоковольтных конденса­торов определяются не только характеристиками диэлек­трика, но и в значительной степени зависят от конструк­ции конденсатора (форма конденсатора, конфигурация межэлектродного промежутка, арматура и т. д.). Так, для достижения повышенных значений удельной реак­тивной мощности конденсаторов необходима конструк­ция, обеспечивающая наилучшие условия охлаждения. Конфигурация края электродов должна обеспечивать возможно более высокое значение разрядного напряже­ния, отнесенного к длине межэлектродного промежутка. Конструкция арматуры конденсаторов должна не только допускать необходимую нагрузку по

гоку, но и удовлетворять требованиям условий монтажа в аппаратуре.

Создать оптимальную конструкцию конденсатора не­возможно без разработки методики выбора и расчета отдельных его элементов.

Помимо решения конструктивных элементов от­дельных конденсаторов необходимо правильно опреде­лить конкретные характеристики конденсаторов в уста­новленном диапазоне значений емкости, рабочего на­пряжения и т. д. Набор характеристик конденсаторов должен способствовать получению оптимального реше­ния при конструировании разнообразной радиоаппа­ратуры. Для обеспечения этого требования разрабаты­ваемые конденсаторы должны быть сгруппированы та­ким образом, чтобы при переходе от одного номинала к другому, внутри каждой серии, характеристики кон­денсаторов изменялись по определенному закону.

В настоящей главе приводятся результаты исследо­ваний, позволивших разработать методы конструирова­ния отдельных высоковольтных конденсаторов, а так­же и принципы построения серий конденсаторов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ. ВЫБОР ДИЭЛЕКТРИКА

По назначению керамические высоковольтные кон­денсаторы разделяют на высокочастотные и низкоча­стотные.

Высокочастотные конденсаторы предназначены для универсального применения в мощной радиоаппаратуре. В основном они применяются в условиях непрерывного высокочастотного режима. Эти конденсаторы могут с успехом использоваться также в импульсном режиме (радио- и видеоимпульсы) и на постоянном напряже­нии. Одной из основных характеристик высокочастот­ных конденсаторов является реактивная мощность. В связи с этим диэлектрические потери керамики, из которой изготавливаются конденсаторы, должны быть минимальными. Конструкция высокочастотных конден­саторов должна обеспечивать наилучшие условия охлаждения.

В отечественной и зарубежной практике конденсато- ростроения приняты три основные формы кера.мическо- 126

го высокочастотного высоковольтного конденсатора: пло­ская (боченочная и дисковая), трубчатая, горшковая.

Конденсаторные керамические материалы должны обладать повышенной электрической прочностью, так как толщина диэлектрика при заданном рабочем на­пряжении определяется рабочей напряженностью элек­трического поля. Таким образом, толщина диэлектрика обусловливает в конечном счете габаритные размеры конденсатора, рассчитанного на определенную емкость. Как будет показано ниже, величина диэлектрической проницаемости высокочастотной керамики влияет су­щественным образом на число видоразмеров внутри одной серии конденсаторов, определяет оптимальный диапазон частот, в котором может быть применен кон­денсатор, и т. д.

Помимо требований к электрическим характеристи­кам керамического материала существенное значение имеют его технологические свойства и стоимость. Необ­ходимо, чтобы свойства материала позволяли оформ­лять заготовки методом прессования, протяжкой, лить­ем. Стоимость сырьевых материалов должна быть невы­сокой, так как габаритные размеры высоковольтных конденсаторов обусловливают значительный расход ма­териала.

В табл. 5.1 приведены характеристики некоторых новых высокочастотных керамических материалов. Эти материалы обладают высокими электрическими харак­теристиками, могут оформляться в заготовки относи­тельно несложными технологическими приемами и сравнительно дешевы. В связи с этим они могут быть применены при производстве высокочастотных высоко­вольтных конденсаторов.

Низкочастотные конденсаторы в значительной мере характеризуются удельной энергией (дж/см3) или удельной весовой характеристикой (г!дж). В связи с этим низкочастотные керамические материалы, имею­щие электрическую прочность одного порядка -с высоко­частотными материалами, должны иметь возможно бо­лее высокие значения диэлектрической проницаемости.

К низкочастотным можно отнести и импульсные конденсаторы (режим видеоимпульсов). Импульсные конденсаторы отличаются сравнительно высокими зна­чениями допустимой реактивной мощности.

Некоторые конденсаторы помимо электрических функций могут выполнять в аппаратуре роль конструк­тивных элементов. К ним можно отнести блокировочные или анодно-разделительные конденсаторы, предназна­ченные для использования в генераторах метрового и дециметрового диапазонов волн. В качестве диэлектри­ка таких конденсаторов, в связи с высокой частотой ге­нерируемых колебаний, применяется высокочастотная керамика.

Конденсаторы в электрических и электронных схемах: назначение, устройство, принцип действия

Емкость конденсатора

Электрические заряды

Как вы знаете, существует два типа зарядов: положительный заряд и отрицательный заряд. Ну и все как обычно, одноименные заряды отталкивается, а разноименные  – притягиваются. Физика седьмой класс).

Давайте еще раз рассмотрим простую модель конденсатора.

Если мы соединим наш конденсатор с каким-нибудь источником питания постоянного тока, то мы его зарядим. В этот момент положительные заряды, которые идут от плюса источника питания, осядут на одной пластине, а отрицательные заряды с минуса источника питания – на другой.

Самое интересное то, что количество положительных зарядов будет равняться количеству отрицательных зарядов.

Даже если мы отсоединим источник питания постоянного тока, то у нас конденсатор так и останется заряженным.

Почему так происходит?

Во-первых, заряду некуда течь. Хотя с течением времени он все равно будет разряжаться. Это  зависит от материала диэлектрика.

Во-вторых, происходит взаимодействие зарядов. Положительные заряды притягиваются к отрицательным, но они не могут соединиться с друг другом, так как им мешает диэлектрик, который, как вы знаете, не пропускает электрический ток. В это время между обкладками конденсатора возникает электрическое поле, которое как раз и запасает энергию конденсатора.

Когда конденсатор заряжается, электрическое поле между обкладками становится сильнее. Соответственно, когда конденсатор разряжается, электрическое поле слабеет. Но как много заряда мы можем “впихнуть” в конденсатор? Вот здесь и применяется такое понятие, как емкость конденсатора.

Что такое емкость

Емкость конденсатора – это его способность накапливать заряд на своих пластинах в виде электрического поля.

Но ведь емкость может быть не только у конденсатора. Например, емкость бутылки 1 литр, или емкость бензобака – 100 литров и так далее. Мы ведь не можем впихнуть в бутылку емкость в 1 литр больше, чем рассчитана эта бутылка, так ведь? Иначе остатки жидкости просто не влезут в бутылку и будут выливаться из нее. Точно такие же дела и обстоят с конденсатором. Мы не сможем впихнуть в него заряда больше, если он не рассчитан на это. Поэтому, емкость конденсатора выражается формулой:

где

С – это емкость, Фарад

Q – количество заряда на одной из обкладок конденсатора, Кулоны

U – напряжение между пластинами, Вольты

Получается, 1 Фарад – это когда на обкладках конденсатора хранится заряд в 1 Кулон и напряжение между пластинами 1 Вольт. Емкость может принимать только положительные значения.

Значение в 1 Фарад – это слишком много. На практике в основном пользуются значениями микрофарады, нанофарады и пикофарады. Хочу вам напомнить, что приставка “микро” – это 10-6 , “нано” – это 10-9 , пико – это 10-12 .

Назначение установок КРМ

Конденсаторные установки известны еще и как установки КРМ – то есть компенсаторы реактивной мощности. Они широко используются в энергетике, трансформаторах, асинхронных двигателях и другом оборудовании с появляющейся реактивной мощностью. Данное явление доставляет определенные неприятности подключенному оборудованию из-за создания дополнительного напряжения в сети. Для снижения негативных последствий и предназначены установки, компенсирующие реактивную мощность.

Очень часто возникает вопрос, зачем нужна конденсаторная установка для чего используется это устройство? Основной функцией данных систем является поддержание заданного уровня коэффициента мощности потребителя. С этой целью в реальном времени отслеживаются изменения нагрузки, после чего в нужный момент происходит включение или отключение нужного количества конденсаторных батарей.

Большая часть нагрузки современных электрических сетей создается на промышленных предприятиях электродвигателями, трансформаторами и другим оборудованием с электромагнитными системами. Для их работы используется реактивная энергия, под действием которой появляется фазовый сдвиг между током и напряжением. При включении нагрузки происходит потребление не только активной, но и реактивной энергии. В связи с этим полная мощность увеличивается в среднем на 20-25% относительно активной мощности. Это соотношение и будет коэффициентом мощности.

Для того чтобы исключить попадание в сеть реактивной мощности применяются различные виды конденсаторных установок. За счет этого она вырабатывается и остается на месте, где и потребляется электрическими нагрузками.

Существует несколько видов установок компенсации реактивной мощности: автоматические высоковольтные и низковольтные, тиристорные, фильтрокомпенсирующие, а также тиристорные установки с фильтрацией высших гармоник. Отдельно следует отметить конденсаторные установки нерегулируемые, компенсирующие реактивную мощность постоянных нагрузок. Типичными примерами такого оборудования различные виды насосов, особенно используемых в системах тепло- и водоснабжения. В этом случае коэффициент мощности повышается за счет приложения постоянной мощности конденсаторов напрямую к реактивной нагрузке.

Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе

Все конденсаторы имеют какое-то предельное напряжение, которое можно на них подавать. Дело все в том, что может произойти пробой диэлектрика, и конденсатор выйдет из строя. Чаще всего это напряжение пишут на самом корпусе конденсатора. Например, на электролитическом конденсаторе.

максимальное рабочее напряжение конденсатора

В технической документации этот параметр чаще всего обозначается, как WV, что с английского Working Voltage (рабочее напряжение), или DC WV – Direct Current Working Voltage – постоянное рабочее напряжение конденсатора.

Здесь есть один нюанс, о котором часто забывают. Дело в том, что на конденсаторе написано именно на какое постоянное напряжение он рассчитан, а не переменное. Если такой конденсатор, как на рисунке выше, с максимальным рабочим напряжением в 50 Вольт вставите в цепь переменного тока с источником питания, который выдает 50 Вольт переменного тока, то ваш конденсатор взорвется. Так как 50 Вольт переменного тока – это действующее напряжение. Его максимальное значение будет 50 × √2 = 70,7 Вольт, что намного больше, чем 50 Вольт.

Расчёт необходимой ёмкости

Выбирая конденсатор, необходимо предупредить ситуацию, при которой фазный ток превысит своё номинальное значение. Поэтому к подсчётам необходимо подойти очень тщательно — неправильные результаты могут привести не только к поломке конденсатора, но и перегоранию обмоток двигателя. На практике для пуска моторов небольшой мощности пользуются упрощённым подбором исходя из соображений, что для каждых 100 Вт мощности двигателя необходимо 7 мкФ ёмкости при соединении в треугольник. При подключении обмотки в звезду это значение уменьшается вдвое. Если в однофазную сеть присоединяют мотор на три фазы с мощностью 1 квт, то необходим конденсатор зарядом 70—72 мкФ при соединении обмоток треугольником, и 36 мкФ в случае подключения звездой.

Расчёт необходимого значения ёмкости для работы производится по формулам.

При схеме соединения звездой:

Ср=2800 I / U

Если обмотки образуют треугольник:

Ср=4800 I / U

I — номинальный ток двигателя. Если по каким-либо причинам его значение неизвестно, для расчёта необходимо воспользоваться формулой:

I = P / (3 U).

При этом U = 220 В при соединении звездой, U = 380в — треугольником.

Р — мощность, измеряемая в ваттах.

При пуске двигателя со значительной нагрузкой на валу параллельно с рабочей ёмкостью необходимо включить пусковую.

Её значение рассчитывают по формуле:

Сп=(2,5÷3,0) Ср

Пусковая ёмкость должна превышать значение рабочей в 2,5 — 3 раза.

Очень важен правильный выбор значения напряжения для конденсатора. Этот параметр, так же как и ёмкость, влияет на цену и габариты прибора. Если напряжение сети больше номинального значения конденсатора, пусковое приспособление выйдет из строя. Но и использовать оборудование с завышенным напряжением также не стоит. Ведь это приведёт к неэффективному увеличению габаритов конденсаторной батареи. Оптимальным является значение напряжения конденсатора в 1,15 раз превышающее значение напряжения сети: Uk =1,15 U с.

Очень часто при включении мотора с тремя обмотками в однофазную сеть используются конденсаторы типа КГБ-МН или БГТ (термостойкие). Они выполнены из бумаги. Металлический корпус полностью герметичен. Имеет прямоугольный вид. Необходимо учитывать, что допустимые значения напряжения и ёмкости, обозначенные на приборе, указаны для постоянного тока. Поэтому при работе на переменном токе необходимо уменьшать показатели напряжения конденсатора в 2 раза.

Расчёт необходимой ёмкости.

Для чего нужен конденсатор

Конденсаторы широко используются во всех электронных и радиотехнических схемах. Они вместе с транзисторами и резисторами являются основой радиотехники. Применение конденсаторов в электротехнических устройствах и бытовой технике:

• Важным свойством конденсатора в цепи переменного тока является его способность выступать в роли емкостного сопротивления (индуктивное у катушки). Если подключить последовательно конденсатор и лампочку к батарейке, то она не будет светиться. Но если подключить к источнику переменного тока, то она загорится. И светиться будет тем ярче, чем выше емкость конденсатора. Благодаря этому свойству они широко применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока.
• Благодаря способности конденсаторов долгое время накапливать заряд и затем быстро разряжаться в цепи с малым сопротивлением для создания импульса, делает их незаменимыми при производстве фотовспышек, ускорителей электромагнитного типа, лазеров и т. п.
• Способность конденсатора накапливать и сохранять электрический заряд на продолжительное время, сделало возможным использование его в элементах для сохранения информации. А так же в качестве источника питания для маломощных устройств. Например, пробника электрика, который достаточно вставить в розетку на пару секунд пока не зарядится в нем встроенный конденсатор и затем можно целый день прозванивать цепи с его помощью. Но к сожалению , конденсатор значительно уступает в способности накапливать электроэнергию аккумуляторной батареи из-за токов утечки (саморазряда) и неспособности накопить электроэнергию большой величины.
• Конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Он подключается к третьему выводу, и благодаря тому что он сдвигает фазу на 90 градусов на третьем выводе- становится возможным использования трехфазного мотора в однофазной сети 220 Вольт.
• В промышленности конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной энергии.

Конденсатор переменного тока.

Где и для чего применяются

Всё же ответим на вопрос «для чего предназначен конденсатор?» с практической точки зрения. Для этого рассмотрим несколько схем.

Самое широкое применение электролитические конденсаторы нашли в качестве уже не раз упомянутого фильтра сетевых пульсаций в блоках питания. На схеме ниже изображено, где именно устанавливается электролит. Чем больше нагрузка – тем большая ёмкость электролита нужна для сглаживания пульсаций.

Следующее место, где применяются конденсаторы – это фильтры высоких и низких частот. Ниже на схеме приведены типовые включения. Таким образом в акустических системах разводят басы, средние и высокие частоты по динамикам без применения активных компонентов.

Балластные блоки питания часто используются для зарядки небольших аккумуляторов и питания маломощных устройств, таких как дешевые светодиодные лампочки, радиоприёмники и прочие. Плёночный конденсатор устанавливается последовательно с питающим устройством, ограничивая ток за счёт своего реактивного сопротивления – в этом и заключается принцип работы такой простой схемы.

Снабберы – это устройства, предназначенные для защиты полупроводниковых ключей и контактов реле от нагрузок, возникающих при коммутации. В современных импульсных высокочастотных БП нашли применение снабберы из резистора и конденсатора, таким образом улучшаются основные параметры в цепи и снижаются нагрузки на ключи, как и потери мощности на его нагрев. Принцип действия снаббера состоит в замедлении фронтов роста и спада напряжения на ключе за счет использования постоянной времени заряда ёмкости.

Принцип действия и для чего нужен конденсатор

Из обозначения и схематического изображения можно сделать заключение, что в качестве простейшего конденсатора могут выступить даже две металлические пластины, расположенные рядом. В качестве диэлектрика при этом справится воздух. Теоретически нет никакого ограничения на площадь пластин и расстояние между ними. Поэтому даже при разводе на огромные расстояния и уменьшении их размера, пускай и незначительная, но какая-то емкость сохраняется.

Такое свойство нашло использование в высокочастотной технике. Так, их научились делать даже в виде обычных дорожек печатного монтажа, а также просто скручивая два провода, которые находятся в полиэтиленовой изоляции. При использовании кабеля емкость конденсатора (мкф) увеличивается вместе с длиной. Но следует понимать, что если передаваемый импульс короткий, а провод длинный, то он может просто не дойти до точки назначения. Может использоваться конденсатор в цепи постоянного и переменного тока.

Работа конденсатора в электрической цепи

Уже давно мы отошли от понимания электричества в терминах движения, действия зарядов и так далее. Теперь мы мыслим понятиями электрических цепей, где обычными вещами являются напряжения, токи, мощность. И к рассмотрению поведения зарядов прибегаем только, чтобы понять, как работает в цепи какое-нибудь устройство.

Например, конденсатор в простейшей цепи постоянного электрического тока является просто разрывом. Обкладки ведь не соприкасаются друг с другом. Поэтому, чтобы понять принцип действия конденсатора в цепи, придется все-таки вернуться к поведению зарядов.

Зарядка конденсатора

Соберем простую электрическую цепь, состоящую из аккумулятора, конденсатора, резистора и переключателя.

Конденсатор: принцип действия

ε_c  – ЭДС аккумулятора, C – конденсатор, R – резистор, K – переключатель  

Когда переключатель никуда не включен, тока в цепи нет. Если подключить его к контакту 1, то напряжение с аккумулятора попадет на конденсатор. Конденсатор начнет заряжаться настолько, насколько хватит его емкости. В цепи потечет ток заряда, который сначала будет довольно большим, а по мере зарядки конденсатора будет уменьшаться, пока совсем не сойдет на нуль.

Конденсатор при этом приобретет заряд такого же знака, как и сам аккумулятор. Разомкнув теперь переключатель К, получим разорванную цепь, но в ней стало два источник энергии: аккумулятор и конденсатор.

Конденсатор

Разрядка конденсатора

Если теперь перевести переключатель в положение 2, то заряд, накопленный на обкладках конденсатора, начнет разряжаться через сопротивление R.

Причем, сначала, при максимальном напряжении, и ток будет максимальным, величину которого можно вычислить, зная напряжение на конденсаторе, по закону Ома. Ток будет течь, то есть конденсатор будет разряжаться, а напряжение его падать. Соответственно и ток будет все меньше и меньше. И когда в конденсаторе заряда совсем не останется, ток прекратится.

Процессы внутри конденсатора

У ситуации, описанной в этих двух случаях, есть интересные особенности:

1. Электрическая батарея постоянного напряжения, работая в цепи с конденсатором, дает, тем не менее, переменный ток: при зарядке он изменяется от максимального значения до 0.
2. Конденсатор, имея некоторый заряд, при разряжении через резистор, даст тоже переменный ток, изменяющийся от максимального значения до 0.
3. В обоих случаях после непродолжительного действия ток прекращается. Конденсатор в обоих случаях после этого демонстрирует разрыв в цепи — ток больше не течет.

Описанные процессы называются переходными. Они имеют место в электрических цепях с постоянным напряжением питания, когда в них установлены реактивные элементы. После прохождения переходных процессов реактивные элементы перестают влиять на режимы токов и напряжений в электрической цепи. Время, в течение которого переходный процесс завершается, зависит как от емкости конденсатора C, так и от активного сопротивления нагрузки R. Очевидно, что чем они больше, тем больше нужен и интервал времени, пока переходный процесс не завершится.

Параметр, характеризующий время переходного процесса, называется «постоянной времени» для данной схемы, обозначается греческой буквой «тау»:

Формула

Произведение сопротивления в омах на емкость в фарадах, если рассмотреть внимательно эти единицы измерения, действительно дает величину в секундах. 

Однако переходный процесс разрядки конденсатора — это процесс плавный. То есть, грубо говоря, он не заканчивается никогда.

Временная диаграмма разрядки конденсатора через резистор

U_c  – напряжение  на конденсаторе (вольт), U – первоначальное напряжение заряженного конденсатора, t – время (сек)

На рисунке видно, что конденсатор будет разряжаться «всегда», так как чем меньше на нем остается зарядов, тем меньший ток будет бежать по цепи, следовательно, тем медленнее будет идти процесс разрядки. Процесс экспоненциальный. По времени отложены значения в секундах величин, кратных постоянной времени. С некоторых значений можно считать процесс практически законченным, например, при 5t, когда напряжения на конденсаторе осталось порядка 0,7%.

Режим, когда переходный процесс завершен, называется стационарным, или режимом постоянного тока.

Основные параметры конденсаторов

Ёмкость конденсатора-характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.). Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF). Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

• 400 В – 10000 часов;
• 450 В – 5000 часов;
• 500 В – 1000 часов.

Неполярные конденсаторы

К неполярным конденсаторам относят конденсаторы, для которых неважна полярность. Такие конденсаторы обладают симметричностью. Обозначение неполярных конденсаторов на электросхемах выглядит вот так.

обозначение конденсатора на схеме

Конденсаторы переменной емкости

Эти виды конденсаторов имеют воздушный диэлектрик и могут менять свою емкость под действием внешней силы, например, такой как рука человека. Ниже на фото советские типы таких переменных конденсаторов.

переменные конденсаторы

Современные выглядят чуточку красивее

подстроечные конденсаторы

Переменный конденсатор от подстроечного отличается лишь тем, что переменный конденсатор крутят чаще, чем подстроечный. Подстроечный крутят раз в жизни)

На схемах обозначаются так.

переменный конденсатор обозначение на схеме

Слева -переменный, справа – подстроечный.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы являются самыми распространенными в большом семействе конденсаторов. Они названы так потому, что вместо диэлектрика здесь используется тонкая пленка, которая может состоять из полиэстера, полипропилена, поликарбоната, тефлона и много еще из чего. Такие конденсаторы идут от номинала 5 пФ и до 100 мкФ. Они могут быть сделаны по принципу бетерброда

А также по принципу рулета

Давайте рассмотрим К73-9 советский пленочный конденсатор.

к73-9 советский конденсатор

Что же у него внутри? Смотрим.

Как и ожидалось, рулончик из фольги с диэлектриком-пленкой

что внутри конденсатора

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы – это конденсаторы, которые изготавливают из керамики или фарфора, которые покрывают серебром. Берут диск квадратной или круглой формы, напыляют с с двух сторон серебро, выводят выводы и вуаля! Конденсатор готов! То есть и есть самый простой плоский конденсатор, о котором мы говорили выше в этой статье.

Хотите получишь емкость больше? Не вопрос! Складываем диски в бутерброд и увеличиваем емкость

Выглядеть керамические конденсаторы могут вот так:

керамические конденсаторыкерамические каплевидные конденсаторы

SMD конденсаторы

smd конденсаторы

SMD конденсаторы – это керамические конденсаторы, которые построены по принципу бутерброда.

строение SMD конденсатора

Они используются в микроэлектронике, так как обладают крошечными размерами и удобны в плане промышленного производства с помощью роботов, которые автоматически расставляют SMD компоненты на плату.Такой тип конденсаторов вы без труда можете найти на платах своих мобильных телефонов, на материнских платах компьютеров, а также в современных гаджетах.

Общая концепция

Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок и диэлектрика между ними. И все, больше ничего. С виду простая радиодеталь, но работает на высоких и низких частотах по-разному.

Обозначается на схеме двумя параллельными линиями.

Принцип работы

Эта радиодеталь хорошо демонстрирует явление электростатической индукции. Разберем на примере.

Если подключить к конденсатору постоянный источник тока, то в начальный момент времени ток начнет скапливаться на обкладках конденсатора. Это происходит за счет электростатической индукции. Сопротивление практически равно нулю.

Электрическое поле за счет электростатической индукции притягивает разноименные заряды на две противоположные обкладки. Это свойство материи называется емкостью. Емкость есть у всех материалов. И даже у диэлектриков, но у проводников она значительно больше. Поэтому обкладки конденсатора выполнены из проводника.

Основное свойство конденсатора это емкость.

По мере накопления зарядов, поле начинает ослабевать, а сопротивление нарастает. Почему так происходит? Места на обкладках все меньше, одноименные заряды на них действуют друг на друга, а напряжение на конденсаторе становится равным источнику тока. Такое сопротивление называется реактивным, или емкостным. Оно зависит от частоты тока, емкости радиодеталей и проводов.

Когда на обкладках не останется места для электрического тока, то и ток в цепи прекратиться. Электростатическая индукция пропадает. Теперь остается электрическое поле, которое держит заряды на своих обкладках и не отпускает их. А электрическому току некуда деваться. Напряжение на конденсаторе станет равным ЭДС (напряжению) источнику тока.

А что будет, если повысить ЭДС (напряжение) источника тока? Электрическое поле начнет все сильнее давить на диэлектрик, поскольку места на обкладках уже нет. НО если напряжение на конденсаторе превысит допустимые знания, то диэлектрик пробьет. И конденсатор станет проводником, заряды освободятся, и ток пойдет по цепи. Как тогда использовать конденсатор для высоких напряжений? Можно увеличить размер диэлектрика и расстояние между обкладками, но при этом уменьшается емкость детали.

Между обкладками находится диэлектрик, который препятствует прохождению постоянного тока. Это именно барьер для постоянного тока. Потому, что постоянный ток создает и постоянное напряжение. А постоянное напряжение может создавать электростатическую индукцию только при замыкании цепи, то есть, когда конденсатор заряжается.

Так конденсатор может сохранять энергию до тех пор, пока к нему не подключится потребитель.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Добавим в схему лампочку. Она загорится только во время зарядки.
Еще одна важная особенность — когда происходит процесс зарядки током, то напряжение отстает от тока. Напряжение как бы догоняет ток, поскольку сопротивление нарастает плавно, по мере зарядки. Электрические зарядам нужно время, чтобы переместиться к обкладкам конденсатора. Так называется время зарядки. Оно зависит от емкости, частоты и напряжения.

Лампочка затухает при полной зарядке.

Постоянный электрический ток не проходит через конденсатор только после его зарядки.

Цепь с переменным током

А что если поменять полярность на источнике тока? Тогда конденсатор начнет разряжаться, и снова заряжаться, поскольку меняется полярность источника.

Электростатическая индукция возникает постоянно, если электрический ток переменный.Каждый раз, когда ток начинает менять свое направление, начинается процесс зарядки и разрядки.

Поэтому, конденсатор пропускает переменный электрический ток.

Чем выше частота — тем меньше реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора.

Особенности устройства с переменным электротоком

Чтобы определить, будет ли проходить переменный электроток, необходимо устройство подключить в соответствующую цепь. Основным источником электроэнергии в таком случае должно являться устройство, генерирующее именно переменный электроток.

Постоянный электрический ток не идет через конденсатор, а вот переменный, наоборот, протекает, причем устройство постоянно оказывает сопротивление проходящему через него электротоку. Величина этого сопротивления связана с частотой. Зависимость здесь обратно пропорциональная: чем ниже частота, тем выше сопротивление. Если к источнику переменного электротока подключить кондер, то наибольшее значение напряжения здесь будет зависеть от силы тока.

Убедиться в том, что конденсатор может проводить переменный электроток, наглядно поможет простейшая цепь, составленная из:

• Источника тока. Он должен быть переменным.
• Конденсатора.
• Потребителя электротока. Лучше всего использовать лампу.

Однако стоит помнить об одном: лампа загорится лишь в том случае, если устройство имеет довольно большую емкость. Переменный ток оказывает на конденсатор такое влияние, что устройство начинает заряжаться и разряжаться. А ток, который проходит по сети во время перезарядки, повышает температуру нити накаливания лампы. В результате она и светится.

От емкости устройства, подключенного к сети переменного тока, во многом зависит электроток перезарядки. Зависимость прямо пропорциональная: чем большей емкостью обладает, тем больше величина, характеризующая силу тока перезарядки. Чтобы в этом убедиться, достаточно лишь повысить емкость. Сразу после этого лампа начнет светиться ярче, так как нити ее будут больше накалены. Как видно, конденсатор, который выступает в качестве одного из элементов цепи переменного тока, ведет себя иначе, нежели постоянный резистор.

При подключении конденсатора переменного тока начинают происходить более сложные процессы. Лучше их понять поможет такой инструмент, как вектор. Главная идея вектора в этом случае будет заключаться в том, что можно представить значение изменяющегося во времени сигнала как произведение комплексного сигнала, который является функцией оси, отображающей время и комплексного числа, которое, наоборот, не связано со временем.

Конденсатор в сети переменного тока может периодически перезаряжаться: он то приобретает какой-то заряд, то, наоборот, отдает его. Это означает, что кондер и источник переменного электротока в сети постоянно обмениваются друг с другом электрической энергией. Такой вид электроэнергии в электротехнике носит название реактивной.

Сравнение рабочего и пускового конденсатора

Сравнительная таблица применения конденсаторов для асинхронных двигателей, включенных на напряжение 220 В.

Таблица сравнения характеристик.

В связи с тем, что указанные типы конденсаторов имеют относительно большие габариты и стоимость, в качестве рабочего и пускового конденсатора можно использовать полярные (оксидные) конденсаторы. Они обладают следующим достоинством: при малых габаритах они имеют намного большую емкость, чем бумажные. Наряду с этим существует весомый недостаток: включать в сеть переменного тока напрямую их нельзя. Для использования совместно с двигателем, нужно применить полупроводниковые диоды.

Схема включения несложная, но в ней есть недостаток: диоды должны быть подобраны в соответствии с токами нагрузки. При больших токах диоды необходимо устанавливать на радиаторы. Если расчет будет неверным, или теплоотвод меньшей площади, чем требуется, диод может выйти из строя и пропустит в цепь переменное напряжение. Полярные конденсаторы рассчитаны на постоянное напряжение и при попадании на них напряжения переменного они перегреваются, электролит внутри них закипает и они выходят из строя, что может принести вред не только электромотору, но и человеку, обслуживающему данное устройство.

Напряжение 220 В – является напряжением опасным для жизни. В целях соблюдения правил безопасной эксплуатации электроустановок потребителей, сохранения жизни и здоровья лиц, эксплуатирующих данные устройства, применение данных схем включения должен проводить специалист.

Преимущества использования конденсаторных установок

Основными положительными качествами компенсационных систем является отсутствие каких-либо вращающихся частей, небольшие удельные потери активной мощности, возможность подбора любой практически необходимой мощности компенсации, возможность подключения к любой точке сети, простая эксплуатация и монтаж, отсутствие шумов во время работы, относительно низкие капиталовложения.

Конденсаторные установки бывают в двух вариантах:

• Модульные – используют для компенсирования реактивной мощности в групповых сетях и сетях энергообеспечения на крупных и средних предприятиях.
• Моноблочные – имеют широкое применение для компенсирования реактивной мощности в групповых сетях на малых предприятиях.

Если предприятие работает, круглые сутки и образование реактивной энергии случается постоянно, то выгодно чтобы конденсаторные установки работали круглые сутки. Но если на производстве, работа распределена неравномерно, предположим, в ночное время нагрузка значительно снижается, необходимо обеспечивать их выключение, так как непрерывная работа может привести к лишнему увеличению напряжения в электросетях.

Таким производствам больше подходят установки с автоматической регулировкой. Они имеют автоматический регулятор, он постоянно следит за значение коэффициента мощности, и, регулирует количество подключенных батарей, что позволяет максимально возмещать её объем.

Срок окупаемости при правильном выборе, может составить от шести месяцев до полутора лет.

Установка диммера

Установка электросчетчика в квартире

Установка и монтаж ГРЩ

Установка солнечных батарей

Установка подрозетников

Установка распаечных коробок

Принцип работы и назначение

В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, конденсатор получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. При подключении конденсатора к электрической сети на электродах конденсатора начинает накапливаться электрический заряд. В начале зарядки конденсатор потребляет наибольшую величину электрического тока, по мере зарядки конденсатора электроток уменьшается и когда емкость конденсатора будет наполнена ток пропадет совсем.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам, сам, как бы становится источником питания.

Основная техническая характеристика конденсатора, это емкость. Емкостью называется способность конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда он может накопить и соответственно отдать обратно в электрическую цепь. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсаторы различаются по конструкции, материалов из которых они изготовлены и области применения. Самый распространенный конденсатор это – конденсатор постоянной емкости.

Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются из самых различных материалов и могут быть – металлобумажными, слюдяными, керамическими. Такие конденсаторы как электрокомпонент используются во всех электронных устройствах.

Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.

Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.

Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга. Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд. В таблице ниже подробно рассмотрена маркировка и расшифровка конденсаторов по их основным свойствам.

Таблица типовых обозначений и маркировки конденсаторов.

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, 1 фарад – это огромная величина. Такую ёмкость будет иметь металлический шар размеры которого будут превышать размеры нашего солнца в 13 раз. Шар размером в планету Земля будет иметь иметь емкость всего 710 микрофарад. Обычно, емкость конденсаторов которые мы применяем в электротехнических устройствах обзначается в микрофарадах  (mF), пикофарадах  (nF), нанофарадах ( nF).

Следует знать что, 1 микрофарад равен 1000 нанофарад. Соответственно, 0.1 uF равен 100 nF.  Кроме главного параметра, на корпусе элементов отмечается допустимое отклонение реальной ёмкости от указанной и напряжение, на которое рассчитано устройство. При его превышении прибор может выйти из строя. Этих знаний тебе будет вполне достаточно для начала и для того чтобы самостоятельно продолжить изучение конденсаторов и их физических свойств в специальной технической литературе.

Конденсатор. Колебательный контур. Принципы радиосвязи и телевидения

1.	Электроёмкость конденсатора	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Определение электроёмкости плоского конденсатора по формуле. Преобразование единиц измерения электроёмкости.
2.	Энергия заряженного конденсатора	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Определение энергии заряженного конденсатора.
3.	Период колебания	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Определение периода собственных электромагнитных колебаний контура по формуле.
4.	Изобретатель радио	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Знание истории радиовещания и имена учёных-физиков, стоявших у истоков развития этой отрасли.
5.	Радиосвязь	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Определение радиосвязи. Виды радиосвязи. Принципы радиосвязи.
6.	Электроёмкость конденсатора	2 вид — интерпретация	среднее	2 Б.	Работа с формулой электроёмкости конденсатора, определение физических величин, входящих в неё.
7.	Схема работы колебательного контура	2 вид — интерпретация	среднее	3 Б.	Определение изменения параметров колебательного контура по схеме. Сравнение периодов колебания в двух случаях.
8.	Зависимость электроёмкости от площади пластин и расстояния между ними	2 вид — интерпретация	среднее	2 Б.	Зависимость электроёмкости конденсатора от площади обкладок и расстояния между ними.
9.	График колебаний	3 вид — анализ	среднее	1 Б.	Анализ графика гармонических колебаний. Определение периода колебаний. Сравнение периодов колебаний при изменении параметров системы.
10.	Радиопередающие и радиоприёмные устройства	3 вид — анализ	среднее	3 Б.	Понимание принципа радиосвязи, состав и функции передающего и приёмного устройств.
11.	Энергия электрического поля конденсатора	3 вид — анализ	сложное	4 Б.	Сравнение энергии электрического поля конденсатора и кинетической энергии падающей капли.
12.	Работа колебательного контура	3 вид — анализ	сложное	4 Б.	Анализ схемы работы колебательного контура по четвертям периода, понимание процессов, происходящих в нём.

Конденсатор

Конденсатор – электронный компонент, предназначенный для накопления электрического заряда. Способность конденсатора накапливать электрический заряд зависит от его главной характеристики – емкости. Емкость конденсатора (С) определяется как соотношение количества электрического заряда (Q) к напряжению (U).

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (F) – единицах, названых в честь британского ученого физика Майкла Фарадея. Емкость в один фарад (1F) равняется количеству заряда в один кулон (1C), создающему напряжение на конденсаторе в один вольт (1V). Вспомним, что один кулон (1С) равняется величине заряда, прошедшего через проводник за одну секунду (1sec) при силе тока в один ампер (1A).

Однако кулон, это очень большое количество заряда относительно того, сколько способно хранить большинство конденсаторов. По этой причине, для измерения емкости обычно используют микрофарады (µF или uF), нанофарады (nF) и пикофарады (pF).

• 1nF = 0.000000001 = 10^-9 F

• 1pF = 0.000000000001 = 10^-12 F

Плоский конденсатор

Существует множество типов конденсаторов различной формы и внутреннего устройства. Рассмотрим самый простой и принципиальный — плоский конденсатор. Плоский конденсатор состоит из двух параллельных пластин проводника (обкладок), электрически изолированных друг от друга воздухом, или специальным диэлектрическим материалом (например бумага, стекло или слюда).

Заряд конденсатора. Ток

По своему предназначению конденсатор напоминает батарейку, однако все же он сильно отличается по принципу работы, максимальной емкости, а также скорости зарядки/разрядки.

Рассмотрим принцип работы плоского конденсатора. Если подключить к нему источник питания, на одной пластине проводника начнут собираться отрицательно заряженные частицы в виде электронов, на другой – положительно заряженные частицы в виде ионов. Поскольку между обкладками находиться диэлектрик, заряженные частицы не могут «перескочить» на противоположную сторону конденсатора. Тем не менее, электроны передвигаются от источника питания — до пластины конденсатора. Поэтому в цепи идет электрический ток.

В самом начале включения конденсатора в цепь, на его обкладках больше всего свободного места. Следовательно, начальный ток в этот момент встречает меньше всего сопротивления и является максимальным. По мере заполнения конденсатора заряженными частицами ток постепенно падает, пока не закончится свободное место на обкладках и ток совсем не прекратится.

Время между состояниями «пустого» конденсатора с максимальным значением тока, и «полного» конденсатора с минимальным значением тока (т.е. его отсутствием), называют переходным периодом заряда конденсатора.

Заряд конденсатора. Напряжение

В самом начале переходного периода зарядки, напряжение между обкладками конденсатора равняется нулю. Как только на обкладках начинают появляться заряженные частицы, между разноименными зарядами возникает напряжение. Причиной этому является диэлектрик между пластинами, который «мешает» стремящимся друг к другу зарядам с противоположным знаком перейти на другую сторону конденсатора.

На начальном этапе зарядки, напряжение быстро растет, потому что большой ток очень быстро увеличивает количество заряженных частиц на обкладках. Чем больше заряжается конденсатор, тем меньше ток, и тeм медленнее растет напряжение. В конце переходного периода, напряжение на конденсаторе полностью прекратит рост, и будет равняться напряжению на источнике питания.

Как видно на графике, сила тока конденсатора напрямую зависит от изменения напряжения.

Формула для нахождения тока конденсатора во время переходного периода:

• Ic — ток конденсатора

• C — Емкость конденсатора

• ΔVc/Δt – Изменение напряжения на конденсаторе за отрезок времени

Разряд конденсатора

После того как конденсатор зарядился, отключим источник питания и подключим нагрузку R. Так как конденсатор уже заряжен, он сам превратился в источник питания. Нагрузка R образовала проход между пластинами. Отрицательно заряженные электроны, накопленные на одной пластине, согласно силе притяжения между разноименными зарядами, двинутся в сторону положительно заряженных ионов на другой пластине.

В момент подключения R, напряжение на конденсаторе то же, что и после окончания переходного периода зарядки. Начальный ток по закону Ома будет равняться напряжению на обкладках, разделенном на сопротивление нагрузки.

Как только в цепи пойдет ток, конденсатор начнет разряжаться. По мере потери заряда, напряжение начнет падать. Следовательно, ток тоже упадет. По мере понижения значений напряжения и тока, будет снижаться их скорость падения.

Время зарядки и разрядки конденсатора зависит от двух параметров – емкости конденсатора C и общего сопротивления в цепи R. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда должно пройти по цепи, и тем больше времени потребует процесс зарядки/разрядки ( ток определяется как количество заряда, прошедшего по проводнику за единицу времени). Чем больше сопротивление R, тем меньше ток. Соответственно, больше времени потребуется на зарядку.

Продукт RC (сопротивление, умноженное на емкость) формирует временную константу τ (тау). За один τ конденсатор заряжается или разряжается на 63%. За пять τ конденсатор заряжается или разряжается полностью.

Для наглядности подставим значения: конденсатор емкостью в 20 микрофарад, сопротивление в 1 килоом и источник питания в 10В. Процесс заряда будет выглядеть следующим образом:

Устройство конденсатора. От чего зависит емкость?

Емкость плоского конденсатора зависит от трех основных факторов:

• Площадь пластин — A

• Расстояние между пластинами – d

• Относительная диэлектрическая проницаемость вещества между пластинами — ɛ

Площадь пластин

Чем больше площадь пластин конденсатора, тем больше заряженых частиц могут на них разместится, и тем больше емкость.

Расстояние между пластинами

Емкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Для того чтобы объяснить природу влияния этого фактора, необходимо вспомнить механику взаимодействия зарядов в пространстве (электростатику).

Если конденсатор не находится в электрической цепи, то на заряженные частицы, расположенные на его пластинах влияют две силы. Первая — это сила отталкивания между одноименными зарядами соседних частиц на одной пластине. Вторая – это сила притяжения разноименных зарядов между частицами, находящимися на противоположных пластинах. Получается, что чем ближе друг к другу находятся пластины, тем больше суммарная сила притяжения зарядов с противоположным знаком, и тем больше заряда может разместится на одной пластине.

Относительная диэлектрическая проницаемость

Не менее значимым фактором, влияющим на емкость конденсатора, является такое свойство материала между обкладками как относительная диэлектрическая проницаемость ɛ. Это безразмерная физическая величина, которая показывает во сколько раз сила взаимодействия двух свободных зарядов в диэлектрике меньше, чем в вакууме.

Материалы с более высокой диэлектрической проницаемостью позволяют обеспечить большую емкость. Объясняется это эффектом поляризации – смещением электронов атомов диэлектрика в сторону положительно заряженной пластины конденсатора.

Поляризация создает внутренне электрическое поле диэлектрика, которое ослабляет общую разность потенциала (напряжения) конденсатора. Напряжение U препятствует притоку заряда Q на конденсатор. Следовательно, понижение напряжения способствует размещению на конденсаторе большего количества электрического заряда.

Ниже приведены примеры значений диэлектрической проницаемости для некоторых изоляционных материалов, используемых в конденсаторах.

• Бумага – от 2.5 до 3.5

• Стекло – от 3 до 10

• Слюда – от 5 до 7

• Порошки оксидов металлов – от 6 до 20

Номинальное напряжение

Второй по значимости характеристикой после емкости является максимальное номинальное напряжение конденсатора. Данный параметр обозначает максимальное напряжение, которое может выдержать конденсатор. Превышение этого значения приводит к «пробиванию» изолятора между пластинами и короткому замыканию. Номинальное напряжение зависит от материала изолятора и его толщины (расстояния между обкладками).

Следует отметить, что при работе с переменным напряжением нужно учитывать именно пиковое значение (наибольшее мгновенное значение напряжения за период). Например, если эффективное напряжение источника питания будет 50В, то его пиковое значение будет свыше 70В. Соответственно необходимо использовать конденсатор с номинальным напряжением более 70В. Однако на практике, рекомендуется использовать конденсатор с номинальным напряжением не менее в два раза превышающим максимально возможное напряжение, которое будет к нему приложено.

Ток утечки

Также при работе конденсатора учитывается такой параметр как ток утечки. Поскольку в реальной жизни диэлектрик между пластинами все же пропускает маленький ток, это приводит к потере со временем начального заряда конденсатора.

Конденсатор это

Конденсатор — это устройство с постоянным или переменным значением емкости и малой проводимостью, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля (от латинского condensare, что значит уплотнять или сгущать; condensatio — накопление). Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Его емкость измеряется в фарадах.

Рассмотрим принцип работы конденсатора, узнаем какие процессы внутри него происходят и зачем нужен данный компонент.

Как работает конденсатор — устройство и принцип взаимодействия

Вначале разберемся, что такое конденсатор. Для этого рассмотрим, как данная радиодеталь изображается на схемах:

Обозначение конденсаторов

Как видно по маркировке конденсатора — это две металлические пластины, расположенные рядом с небольшим зазором. Как правило, между ними прокладывается слой диэлектрика. Также бывают конденсаторы просто с воздушным зазором.

У незнающего человека может возникнуть вопрос, какую роль играют рядом расположенные металлические пластины? Разберемся в данном вопросе:

Дело в том, что если подать на эти пластины напряжение, то они накопят электрический заряд и будут некоторое время его держать.

Как конденсаторы накапливают и держат заряд:

Например мы возьмем элемент питания, между контактами которого есть напряжение. Электрическое напряжение можно представить как стремление заряженных частиц перескочить от одного контакта к другому для устранения разности потенциалов. Подключая к источнику питания конденсатор, заряженные частицы устремляются друг к другу через него. Расстояние между платинами конденсатора невелико, но все же они разделены диэлектриком, что не позволяет частицам перескочить друг к другу. Но между ними возникает электрическое поле, которое подобно магнитному удерживает в притянутом друг к другу состоянии отрицательно заряженные частицы на одной пластине, а положительно заряженные — на другой. Соответственно происходит накопление в конденсаторе заряда.

Логично предположить, что чем больше пластин и чем они ближе друг к другу, тем больше заряженных частиц можно удержать на их плоскостях.

Как уже упоминалось, заряженные частицы устремляются друг к другу и заполняют всю площадь пластин. Движение заряжает их — это и есть электрический ток. Получается, что в момент зарядки конденсатора элемент питания отдает свой заряд. Но в отличие от аккумуляторов сила тока накопления и отдачи заряда конденсаторов ограничивается сопротивлением проводников и некоторыми нюансами, зависящими от типов компонентов.

Емкость конденсаторов

Свойство конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной — электроемкостью.

Электроемкость обозначается буквой C и определяется по формуле: C=q ⁄ U, где q — заряд конденсатора, U — напряжение между обкладками конденсатора. Электроемкость конденсатора зависит от площади перекрытия пластин и расстояния между ними, а также от свойств используемого диэлектрика: C ∼ S ⁄ d, где S — площадь каждой обкладки, d — расстояние между обкладками.

За единицу электроемкости в СИ принимается Фарад (Ф). 1 Фарад равен емкости конденсатора, при которой заряд 1 Кулон создает между его обкладками напряжение 1 Вольт: 1 Фарад = 1 Кулон ⁄ 1 Вольт.

1 Ф — это большая емкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроемкость, равную дольным единицам Ф: микрофарад (мкФ) — это 10 в минус 6 степени Ф, пикофарад (пФ) — это 10 в минус 12 степени Ф.

Для получения требуемой емкости конденсаторы соединяют в батареи:

	Если конденсаторы соединены параллельно, то общая емкость равна сумме емкостей: Cоб = C1 + C2 + C3.
	Если конденсаторы соединены последовательно, то общая емкость будет равна: 1 ⁄ Cоб = 1 ⁄ C1 + 1 ⁄ C2 + 1 ⁄ C3.

Виды конденсаторов в зависимости от конструкции

Прежде чем переходить к классификации, нужно отметить, что пластины конденсаторов правильнее называть обкладками. Это обусловлено тем, что не всегда используются именно пластины.

Электролитические конденсаторы (оксидные)

Электролитические конденсаторы (оксидные) — это разновидность конденсаторов, в которых диэлектриком между обкладками является пленка оксида металла, где анод выполнен из металла, а катод представляет собой твердый, жидкий или гелевый электролит.

В алюминиевых электролитических конденсаторах используется алюминиевая фольга, свернутая для экономии пространства в рулон, а в качестве второй обкладки используется жидкий электролит. Такие конденсаторы имеют достаточно большую емкость, так как электролит ввиду своего агрегатного состояния очень плотно прилегает к первой обкладке. А разделяет эти слои тончайший диэлектрик в виде оксидной пленки на алюминиевой фольге.

Электролитические (оксидные) конденсаторы имеют полярность («+», «-»), и ее нужно соблюдать при подключении. При смене полярности из-за химических процессов слой оксидной пленки разрушается, но электролит подобран таким образом, что при повторном подключении уже с правильной полярностью разрушенные участки оксидной пленки восстанавливаются.

Восстановительный процесс называется анодированием. При этом выделяется газ, и конденсатор может вздуться. На электролитических конденсаторах сверху делаются насечки, чтобы при сильном вздутии он не взорвался, а просто раскрылся в этом ослабленном месте.

Из недостатков электролитических (оксидных) конденсаторов можно также выделить, что из-за свернутой в рулон обкладки она имеет паразитную индуктивность. Из-за такой индуктивности на высокой частоте конденсатор может вести себя как дроссель. Такие конденсаторы ввиду неидеальности электролита как проводника также имеют паразитное сопротивление. Данное сопротивление со временем увеличивается из-за высыхания электролита.

К электролитическим конденсаторам относятся и следующие типы:

• В танталовых конденсаторах в роли анода (обкладки, к которой подключается плюсовой контакт) используется танталовая губка, которая находится в среде электролита (катода). Обкладки разделяет оксидная пленка на металле. Танталовые конденсаторы не подвержены паразитной индуктивности и используются в высокочастотных цепях.
• В ниобиевых электролитических конденсаторах пассивированный металлический ниобий или монооксид ниобия рассматривается в качестве анода, а на анод добавляется изолирующий слой пятиокиси ниобия, так что он действует как диэлектрик. Твердый электролит укладывается на поверхность оксидного слоя, который действует как катод. Основным преимуществом ниобиевых конденсаторов является способность выдерживать высокие температуры во время пайки и довольно большая удельная емкость. Данные компоненты легко встраиваются в печатную плату и требуют соблюдения идеальной полярности. Любое обратное напряжение или ток пульсации, превышающий указанный разрушит диэлектрик и сам конденсатор.

Керамические конденсаторы

Керамический конденсатор — это накапливающий электронный компонент, у которого диэлектриком служит керамика на основе титанатов циркония (ZrTiO3), кальция (CaTiO3), никеля (NiTiO3) и бария (BaTiO3) (в особых случаях применяют конденсаторную керамику на базе Al2O3, SiO2, MgO).

Керамические конденсаторы дополнительно можно разделить на два подвида: 

• Дисковые керамические конденсаторы состоят из двух обкладок, которые разделены между собой керамическим диэлектриком.
• В многослойных элементах обкладки представлены в виде пачек из металлических пластин, которые входят друг в друга, и которые все так же разделены керамическим диэлектриком.

В отличие от электролитических конденсаторов, керамические имеют меньшую емкость. При этом они более надежны и не имеют паразитной индуктивности, так как обкладки не свернуты в рулон. А благодаря современным технологическим процессам в какой-то степени нивелируется недостаток с малой емкостью (конденсаторы могут иметь емкость десятки микрофарад).

Основной недостаток данного типа конденсаторов кроется в самой керамике. Такой диэлектрик очень сильно подвержен термическому воздействию. От перепадов температуры меняется емкость конденсатора. Также в зависимости от приложенного напряжения емкость может колеблется.

Существуют более качественные керамические диэлектрики — керамика первого класса. С такими изоляторами описанные выше проблемы исчезают. Но ухудшается показатель емкости к объему, и увеличивается цена компонента.

Пленочные конденсаторы

Для того, чтобы избежать недостатков керамических конденсаторов, применяют другой тип — пленочные, которые используют в качестве диэлектрика между обкладок пленку из разных материалов (полистирол, полипропилен, тефлон).

Пленочные конденсаторы можно считать почти идеальными. Они очень стабильно держат емкость, не имеют индуктивности, умеют самостоятельно восстанавливаться после пробоя. Но, к сожалению, их соотношение емкости к объему одно из самых худших. Их используют в ответственных и важных местах схем, где нужно пожертвовать пространством на плате в угоду надежности и стабильности.

Применение конденсаторов в электротехнике

В данном пункте разберемся с типами конденсаторов, но уже не по конструкции, а по применению.

Начнем изучение с пусковых конденсаторов. Как известно у электродвигателей пусковой ток гораздо выше, чем номинальный рабочий ток. И так как конденсатор может отдать ток очень большой величины, то параллельно лини питания подключается элемент большей емкости. Если таким же образом установить конденсатор после трансформатора и диодного моста, то его уже можно будет называть сглаживающим. Дело в том, что скорость зарядки конденсатора велика, и он будет заряжаться пиками, полученными от выпрямленного переменного напряжения.

Пусковой и сглаживающий конденсатор

Может возникнуть вопрос, почему после выпрямления переменного тока напряжение поднимается? Переменное напряжение обычно считается как среднеквадратичное, но в вершине своей амплитуды оно имеет гораздо выше значение, и конденсатор заряжается этими пиками и стремится держать это максимальное напряжение.

В импульсных блоках питания для сглаживания применяются одновременно разные типы конденсаторов (обычно оксидные и керамические), подключенных параллельно. Электролитические элементы ввиду своей большой емкости хорошо сглаживают низкочастотные пульсации большой амплитуды. А керамические конденсаторы хороши тем, что имеют минимальное внутреннее сопротивление и хорошо сглаживают высокочастотные пульсации.

Чтобы перейти к следующим сценариям применения, нужно принять тот факт, что конденсатор проводит переменный ток. Разберемся подробнее. В тот момент, пока конденсатор заряжается, по цепи передвигаются заряженные частицы (что и является течением тока). При постоянном токе движение частиц в цепи происходит только в то время, пока конденсатор заряжается. При переменном же токе полярность постоянно меняется и конденсатор будет постоянно заряжаться, и из-за этого будет поддерживаться течение тока. Уменьшая емкость конденсатора можно ограничивать мощность, подаваемую к нагрузке. При одинаковой емкости, но увеличивая частоту переменного тока и соответственно процесса зарядки, можно пропустить через конденсатор ток большей величины. Использующие такой принцип работы конденсаторы называются гасящими или балластными.

Разделительные конденсаторы (межкаскадные) как правило используют на звуковом усилении. Для того, чтобы транзистор усиливал сигнал, нужно переменный звуковой сигнал сместить полностью в постоянную сторону (перемещение переменного синуса в одну из полярностей). По сути получается постоянный, но пульсирующий ток. Транзистор полученный результат усиливает, и остается подать сигнал на динамик. Но это невозможно, так как ток имеет постоянную составляющую. Если после усиливающего каскада поставить конденсатор, то он вычтет из сигнала всю постоянную составляющую. В итоге получится чистый синусоидальный сигнал. Если уменьшить емкость используемого конденсатора, то можно обрезать низкие частоты. Данные частоты имеют большую ширину волны и не впишутся в меньшую емкость компонента.

В заключение стоит отметить, что конденсаторы применяются в паре с другими радиокомпонентами. Такие связки используются для создания всевозможных колебательных контуров, частотных фильтров и цепей обратной связи.

Работа конденсатора — определение, основные схемы конденсаторов, преимущества

Определение

Конденсатор — это электронное устройство, используемое для хранения электрической энергии. Они используются только для хранения электронов и не способны их производить.

Изобретение конденсатора

С изобретением конденсатора связано много историй. Известно, что немецкий ученый по имени Эвальд Георг фон Клейст изобрел конденсатор в ноябре 1745 года.Но у него не было никаких подробных заметок или записей о его изобретении. Таким образом, ему приписали эволюцию конденсатора. Несколько месяцев спустя голландский профессор Питер ван Мусшенбрук нашел похожее устройство, названное лейденской банкой. Ученые утвердили, что это первый конденсатор. Спустя годы оба ученых получили равные заслуги в изобретении конденсатора.

Годы спустя Бенджамин Франклин экспериментировал с лейденской банкой и смог сделать конденсатор меньшего размера, который был назван в его честь площадью Франклина.Позже английский химик Майкл Фарадей начал эксперименты с лейденской банкой и изобрел первый промышленный конденсатор. Этот конденсатор был сделан из больших нефтяных бочек. Позже это было усовершенствовано таким образом, что электроэнергию можно было доставлять на очень большие расстояния. Нажмите здесь, чтобы узнать больше об истории изобретения конденсатора .

Лейденская банка

Лейденская банка в основном состоит из стеклянной банки, которая внутри и снаружи покрыта металлической фольгой, обычно сделанной из свинца.Стеклянная банка была наполовину заполнена водой. В качестве диэлектрика использовалась стеклянная банка. Латунный стержень вводят сверху в стеклянную банку. Затем от латунного стержня в банку подавали статический заряд. Когда это будет доставлено, банка будет хранить два равных, но противоположных заряда в равновесии, которые переходят на землю, если дается заземляющий провод. Рисунок лейденской банки приведен ниже.

Лейденская банка

Работа конденсатора

Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных непроводящим веществом или диэлектриком.Взгляните на рисунок, приведенный ниже, чтобы узнать о диэлектрике в конденсаторе.

рабочий конденсатор

Хотя в качестве диэлектрика можно использовать любое непроводящее вещество, практически некоторые специальные материалы, такие как фарфор, майлар, тефлон, слюда, целлюлоза и так далее. Конденсатор определяется типом выбранного диэлектрика. Это также определяет применение конденсатора.
В зависимости от размера и типа используемого диэлектрика конденсатор можно использовать как для высоковольтных, так и для низковольтных приложений.
В цепях настройки радио в качестве диэлектрика обычно используется воздух. для применения в цепях таймеров в качестве диэлектрика используется майлар. Для высоковольтных приложений обычно используется стекло. Для применения в рентгеновских и магнитно-резонансных аппаратах в основном предпочтительна керамика.
Металлические пластины разделены расстоянием «d», между пластинами помещен диэлектрический материал.
Диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала = e0e………………e0 — диэлектрик воздуха.

Диэлектрический материал является основным веществом, помогающим накапливать электрическую энергию.

Определение емкости

Существуют в основном две концепции определения емкости. Электрическая концепция приведена ниже.
Емкость называется накопительным потенциалом конденсатора. Другими словами, для существующей разности потенциалов или напряжения «V» на пластинах говорят, что емкость представляет собой количество заряда «Q», хранящегося между пластинами.

Емкость, C = Q/V
Физическая концепция емкости заключается в том, что емкость определяется физическими характеристиками двух пластин, так что емкость равна отношению площади квадрата пластины к расстоянию между пластинами, умноженному на диэлектриком материала между пластинами

Емкость, C = e0e A/d

Работа конденсатора — Видео

Фарада

Емкость конденсатора измеряется в единицах, называемых фарадами.
Говорят, что конденсатор имеет емкость 1 фарад, если конденсатор может удерживать 1 ампер-секунду электронов при напряжении 1 вольт при скорости потока электронов 1 кулон электронов в секунду. Поскольку 1 фарад является большой величиной, конденсаторы обычно обозначаются в микрофарадах.

Основные схемы конденсаторов

1. Конденсатор, подключенный к аккумулятору

Конденсатор, подключенный к батарее, показан ниже.

Конденсатор подключен к аккумулятору

Напряжение «V» появляется на конденсаторе, создавая емкость «C» и ток «I».Напряжение, создаваемое батареей, принимается пластиной, соединенной с минусом батареи. Точно так же пластина на конденсаторе, которая присоединяется к положительной клемме батареи, отдает электроны батарее. Таким образом, конденсатор начинает заряжаться по уравнению

.

dq = C*dV, где dQ — небольшое изменение заряда, а dV — небольшое изменение напряжения.
Таким образом, ток можно выразить как
I = C*dV/dt.
Когда конденсатор полностью заряжен, он будет иметь то же напряжение, что и батарея.

2. Конденсатор соединен последовательно

Конденсаторы С1 и С2, соединенные последовательно, показаны на рисунке ниже.

конденсатор последовательной цепи

При последовательном соединении конденсаторов общее напряжение «V» от батареи делится на V1 и V2 на конденсаторах C1 и C2. Общий заряд «Q» будет зарядом полной емкости.
Напряжение В = V1 + V2

Как и в любой последовательной цепи, ток I одинаков на всем протяжении

Таким образом, общая емкость цепи, Ctotal = Q/V = Q/(V1 + V2)

Далее можно рассчитать как 1/Ctotal  = 1/C1 +  1/C2

Таким образом, для цепи, имеющей «n» последовательно соединенных конденсаторов

1/Cобщ = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + …… + 1/Cn

3.Конденсатор подключен параллельно

Как показано на рисунке, два конденсатора C1 и C2 соединены параллельно. Напряжение на обоих конденсаторах будет одинаковым, «V». Заряд конденсатора С1 равен Q1, а заряд конденсатора С2 равен Q2. Таким образом, мы можем записать уравнения как
C1 = Q1/V и C2 = Q2/V.
Общая емкость, Ctotal = (Q1+Q2)/V = Q1/V + Q2/V = C1 + C2

Если имеется «n» конденсаторов, соединенных параллельно, то общая емкость может быть записана как

.

Cобщ = C1 + C2 + C3 + … + Cn

параллельная цепь конденсатора

Преимущества

• Поскольку конденсатор может разрядиться за долю секунды, он имеет очень большое преимущество.Конденсаторы используются в приборах, требующих высокой скорости, например, во вспышках фотоаппаратов и лазерных технологиях.
Конденсаторы
• используются для устранения пульсаций путем удаления пиков и заполнения впадин.
• Конденсатор пропускает переменное напряжение и блокирует постоянное напряжение. Это использовалось во многих электронных приложениях.

Принцип и работа Watson International Limited

Электрические двухслойные конденсаторы

, или суперконденсаторы, как их часто называют, представляют собой устройства большой емкости, которые обеспечивают гораздо более высокую емкость, чем другие конденсаторы.Они пользуются большим спросом из-за недавнего бума электромобилей. Их структура, а также принцип действия сильно различаются, что приводит к повышению производительности. Кроме того, исследуются несколько органических и ионных электролитов для увеличения емкости. Рассмотрим устройство и принцип действия суперконденсаторов.

Принцип действия конденсатора EDL Алюминиевые электролитические конденсаторы и керамические конденсаторы имеют обычный диэлектрик.В суперконденсаторах, напротив, отсутствует диэлектрическая проницаемость, поскольку между двумя его электродами заполнен твердый или жидкий электролит. В этих конденсаторах образуется двойной электрический слой между электродами и электролитом. Это работает как диэлектрик. Таким образом, емкость пропорциональна площади поверхности слоя. Активированный уголь помогает достичь более высокой емкости благодаря большой площади поверхности, доступной для электродов.

Механизм Заряд и разряд конденсатора зависит от механизма абсорбции и десорбции ионов двойного электрического слоя.Конденсатор заряжается, когда ионы тянутся по двойному электрическому слою за счет подачи напряжения на электроды. Напротив, они удаляются от слоя при разрядке конденсатора. Так происходит процесс заряда и разряда в суперконденсаторах.

Структура суперконденсаторов Конденсатор состоит из следующих трех компонентов:

1. Электроды
2. Электролит (плюс соль электролита)
3. Сепаратор

Разделитель предотвращает замыкание контактов двух обращенных друг к другу электродов.Нанесение порошка активированного угля на коллектор электричества электродов помогает создать двойной электрический слой на поверхности, где порошок соединяется с электролитом. Активированные электроды имеют различные порошки с отверстиями на поверхности. Следовательно, слой образуется в точках, где эти порошки вступают в контакт с электролитом. В результате сопротивление электрода эквивалентной схемы (Re), а также сопротивление, вызванное перемещением ионов (Rs), представляет собой сложную эквивалентную схему с различными сопротивлениями, последовательно соединенными с конденсаторами.Конечно, конкретные детали EDC варьируются от производителя к производителю, но его емкость во многом зависит от используемого электролита и соли электролита. Таким образом, несколько производителей автомобилей и другие компании ищут наиболее эффективные комбинации. Исследования показывают, что тетрафторборат тетраэтиламмония TEABF ₄ и другие подобные растворы работают лучше, чем растворы лития. Это может проложить путь к автомобилям без аккумуляторов, использующим суперконденсаторы с высокоэффективным составом электролита.Если вы заинтересованы в исследовании органических и ионных электролитов для суперконденсаторов, вы обратились по адресу. У нас есть список решений, которые вы можете заказать уже сегодня. Как дистрибьюторы чистых химикатов, мы в основном имеем дело со следующими растворами электролитов : Посетите соответствующие ссылки, чтобы найти информацию об их индивидуальных химических и физических свойствах. Не стесняйтесь связаться с нами для заказов или запросов .

Конденсатор — обзор | Темы ScienceDirect

12.1.1 Конденсатор — интересный компонент текстиля

Конденсатор — это пассивный электрический компонент, обладающий свойством накапливать электрический заряд, то есть электрическую энергию, в электрическом поле. В основном конденсатор состоит из двух электродов, разделенных диэлектриком. При источнике постоянного напряжения и последовательно соединенном сопротивлении через конденсатор протекает электрический ток, что обеспечивает создание электрического поля в пространстве между двумя электродами.Сила электрического поля пропорциональна накопленному напряжению. Однако напряжению на конденсаторе требуется определенное время, чтобы сравняться с напряжением источника постоянного тока. Это описывается константой Тау. Тау определяется как время, необходимое конденсатору для достижения 67% уровня напряжения источника постоянного напряжения [22].

Существуют различные типы конструкций, которые различаются как по форме, так и по используемым материалам. Помимо классических пластинчатых конденсаторов, описанных ранее, существуют также цилиндрические конденсаторы, у которых проводящий сердечник окружен диэлектриком.Затем он закрывается проводящей оболочкой для создания конденсатора. Аналогично устроены и сферические конденсаторы, с тем отличием, что они состоят из двух изолированных сферических металлических поверхностей [22,23].

Материалы, используемые для изготовления конденсаторов, различаются в зависимости от области применения. Керамические конденсаторы изготавливаются, как следует из названия, с использованием керамики в качестве диэлектрика. Преимуществом керамики является диэлектрическая прочность до 100 кВ, которая может быть достигнута за счет соответствующего выбора керамики.Поэтому они в основном используются в высокочастотных устройствах, фильтрах и в качестве накопителей энергии. Конденсаторы из пластиковой пленки отличаются тем, что они изготовлены из пластиковой пленки. Для этого пленки либо комбинируют с металлической фольгой в качестве электродов, и в этом случае пластик используется в качестве диэлектрика, либо пленки напыляют металлом с одной стороны. Преимущество этого типа конденсатора заключается в том, что фольга самовосстанавливается в случае скачка напряжения, потому что дуга, создаваемая повреждением, гарантирует, что металл вокруг дефекта снова вплавится в фольгу.Металлизированные бумажные конденсаторы аналогичны пленочным конденсаторам, за исключением того, что вместо пластиковых пленок используется изолирующая бумага, которая также напыляется металлом. Готовый конденсатор пропитывают изоляционным маслом для достижения высокой диэлектрической прочности и снижения потерь. Поэтому они хорошо подходят для использования в силовой электронике или в качестве помехоподавляющих конденсаторов. Кроме того, они самовосстанавливаются, как и пленочные конденсаторы. Электролитические конденсаторы составляют последнюю группу. Он состоит из анода, изготовленного из алюминия, тантала или ниобия, и катода, который может быть жидким или твердым электролитом.Из-за полярности важно позаботиться о правильном подключении конденсатора, иначе это может привести к взрыву. Диэлектрик формируется из оксида материала анода, который не является электропроводным. Если электролит может поставлять кислород, этот тип конденсатора также является самовосстанавливающимся. Из-за возможных комбинаций материалов анода и катода электролитический конденсатор можно использовать для различных приложений, таких как частотные развязки, сглаживание напряжения и буферизация [22,23].

Помимо классических конденсаторов, которые могут иметь емкости от пикофарад до фарад, существуют еще так называемые суперконденсаторы, которые могут иметь емкости до нескольких килофарад [24]. Они делятся на двухслойные конденсаторы и псевдоконденсаторы, при этом смесь двух типов конденсаторов называется гибридным конденсатором. Двухслойный конденсатор состоит из двух электродов, пространственно разделенных жидким или твердым электролитом, но все же электрически связанных друг с другом.При приложении напряжения на каждом из двух электродов образуется так называемый двойной слой Гельмгольца. Это означает, что на аноде образуется очень тонкий слой анионов электролита. Это относится и к катоду. Анод и анионы образуют двойной слой, который служит диэлектриком. Таким образом может накапливаться высокий электрический заряд [25].

Кроме того, существует также псевдоемкостной эффект, который никогда не возникает сам по себе. Этот эффект возникает, когда ионы из электролита могут преодолеть двойной слой и вступить в непосредственный контакт с электродом.Происходит перезарядка Фарадея, окислительно-восстановительная реакция, при которой не образуется никакого химического соединения. Сила псевдоемкости сильно зависит от используемых материалов. Полианилин (ПАНИ), например, хорошо подходит для использования в псевдоконденсаторах [26]. Конденсатор, состоящий из различных волокон, может быть сконструирован аналогично цилиндрическому конденсатору [22]. Во-первых, требуется проводящий материал сердцевины, например, волокно из проводящего полимера или тонкая проволока из металла, такого как медь или серебро.Вокруг этой сердцевины наносится диэлектрик или проводящий полимер, который служит твердым электролитом. В качестве последнего слоя снова необходимо проводящее волокно в качестве электрода для завершения конденсатора.

Конструкция параллельных пластинчатых конденсаторов, принцип работы и применение

На цифровой электронной платформе мы так зависим от мобильных приложений и устройств для развлечения или работы. Чтобы сделать его удобным, ноутбуки или мобильные телефоны поставляются с перезаряжаемыми батареями.Эти батареи следуют явлениям зарядки и разрядки. После зарядки они становятся мобильными. Во всех перезаряжаемых цепях есть конденсаторы. Эти конденсаторы заполнены различными диэлектриками, что приводит к различным типам конденсаторов. Например, бумажный конденсатор, слюдяной конденсатор и так далее. Точно так же другой тип конденсатора, называемый конденсатором с параллельными пластинами, используется для увеличения емкости. Это наиболее часто используемые энергоаккумулирующие элементы.

Что такое конденсатор с параллельными пластинами?

Определение: Расположение двух пластин, которые могут быть расположены параллельно друг другу и разделены диэлектрическим материалом, известно как конденсатор с параллельными пластинами.Эти пластины действуют как электроды.

Конденсатор с параллельными пластинами

Конструкция и принцип действия

Конструкцию конденсатора с плоскими пластинами можно выполнить, выполнив следующие шаги:

• Пластины, выбранные для конструкции конденсатора с плоскими пластинами, должны иметь одинаковые размеры.
• Эти пластины должны быть снабжены источником питания.
• Пластина, соединенная с положительным полюсом батареи, получает положительный заряд.
• Аналогично, пластина, подключенная к отрицательной клемме источника питания, приобретает отрицательные заряды.
• Таким образом, электрическое поле устанавливается между этими пластинами.

Параллельные пластины

Принцип

Принцип конденсатора с параллельными пластинами

Принцип конденсатора с параллельными пластинами

• Пластина в конденсаторе приобретается с определенной величиной заряда.
• Увеличение зарядов, подводимых к пластине, приводит к увеличению потенциала.
• Из-за увеличения потенциала заряды могут протечь.
• S0, чтобы преодолеть такую ​​ситуацию, рядом с первой пластиной, которая заряжена положительно, помещается другая пластина.
• Следующая установленная пластина приобретает отрицательный заряд.
• Теперь обе пластины заряжены.
• Из-за наличия отрицательных зарядов на второй пластине разность потенциалов на первой пластине уменьшается.
• Аналогично, положительные заряды, присутствующие на другой стороне второй пластины, увеличивают разность потенциалов на первой пластине.
• Но влияние разности потенциалов из-за отрицательных зарядов, присутствующих на второй пластине, имеет большое значение. Таким образом, на первую пластину дается большее количество зарядов.

Следовательно, этот принцип используется в этих конденсаторах.

Вывод и формула конденсатора с параллельными пластинами

Чтобы понять понятие емкости для этих конденсаторов, давайте рассмотрим конденсатор с пластинами, отмеченными буквами M и N. Первая пластина M несет положительный заряд, а вторая пластина N несет отрицательный заряд.Площадь плит метр квадратный. Толщина обеих пластин должна быть одинаковой, а расстояние между пластинами равно d при определенной относительной диэлектрической проницаемости среды εr. Расстояние между пластинами меньше площади, т.е. d .

Первая пластина заряжена положительно, тогда заряды в ней будут +Q или Q и площадь будет «А». Тогда плотность поверхностных зарядов первой пластины равна

σ=Q/A

Аналогично первой пластине вторая пластина состоит из отрицательных зарядов, обозначаемых -Q с площадью А и плотностью поверхностные заряды

σ=-Q/A

Теперь мы можем разделить этот конденсатор на три области.Первая область – это область левой части первой пластины. Вторая область – это область между обеими пластинами. Третья область будет областью правой части второй пластины.

Величина электрического поля будет одинаковой для первой области, но направление будет противоположным для обоих бесконечных слоев плоскости.

E= σ/2ε – σ/2ε =0

Величина и направление электрического поля во второй области будут одинаковыми.

E = σ/2ε + σ/2ε = σ/ε

Третья область напоминает ту же ситуацию, что и первая область, в которой величина поля будет такой же, но направление будет противоположным.

E= σ/2ε – σ/2ε =0

Можно сделать вывод, что электрическое поле остается однородным.

Формула

Из приведенного выше вывода мы можем определить, что направление этого поля будет от положительной пластины к отрицательной. Разность потенциалов можно рассчитать как

В = E *d

В = Qd/cA

εoA/d

Емкость в отношении конденсаторов с плоскими пластинами является ограничением, которое определяет, какая емкость может храниться в конденсаторе.-12 Ф/м)

d = расстояние между параллельными пластинами

A = площадь параллельных пластин

Емкость конденсаторов с параллельными пластинами с двумя диэлектриками

Когда конденсатор заполнен таким образом, что он состоит двух диэлектриков в нем. Эта ситуация называется, когда конденсатор разделился на два и соединены последовательно друг с другом. Тогда единственная разница в формуле — это расстояние, которое следует считать равным половине для обоих конденсаторов.

давайте рассмотрим емкости как C1 и C2.

C1= k1 εoA/d/2 = 2k1 εoA/d

C2= k2 εoA/d/2 = 2k2εoA/d / C2 ​​

1 / CT = D / 2K1 εOA + D / 2K2εOA

Наконец, уравнение будет

CT = 2εOAK1K2 / D (K1 + K2)

Приложения

Применение параллельно пластинчатые конденсаторы:

• В батареях (система перезаряжаемой энергии) используется этот тип конденсатора.
• Системы динамической цифровой памяти используют такие конденсаторы.
• Радары и схемы импульсных лазеров используют такие конденсаторы.
• Для подавления сигнала или соединения сигналов устанавливаются плоскопараллельные конденсаторы.

Часто задаваемые вопросы

1). Какова функция второй пластины в конденсаторе с параллельными пластинами?

Вторая пластина предназначена для увеличения емкости, действуя в качестве проводящего соседа для первой пластины.

2). От чего зависит емкость плоского конденсатора?

Коэффициент емкости конденсаторов с плоскими пластинами зависит от площади пластин и расстояния между ними.

3). Что произойдет, если в конденсатор вставить диэлектрик?

Добавление диэлектрика позволяет конденсатору накапливать большее количество зарядов в зависимости от приложенной к нему разности потенциалов.

4). Что происходит, когда конденсатор отключается от аккумулятора?

После отключения аккумулятора от зарядки остается фиксированной.При изменении емкости меняется и разность потенциалов.

Существует определенное ограничение на хранение зарядов. Если оно превышает, то есть вероятность возникновения утечки заряда. Чтобы избежать такой ситуации, используются две пластины. Следовательно, эти конденсаторы с параллельными пластинами очень выгодны, когда есть необходимость хранить огромное количество зарядов. Кроме того, существует много применений конденсаторов с плоскими пластинами. Можете ли вы объяснить, почему конденсатор используется в качестве ответвителя?

Принцип и комбинация конденсаторов | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 11 класс>Физика>Конденсатор

Принцип и комбинация конденсаторов

Принцип конденсатора

Емкость проводника зависит не только от формы или размера проводника или среды, в которой он помещен, но также и от его положения по отношению к другим проводникам.Данное расположение показывает принцип работы конденсатора.

(a) Положительный и отрицательный заряды, наведенные на незаряженной проводящей пластине B, когда ее поместили рядом с заряженной пластиной A. (b) Индуцированный положительный заряд, нейтрализованный на пластине B.

Предположим, что изолированная металлическая пластина A заряжена положительно до потенциал становится максимальным. Когда незаряженная металлическая пластина B подносится близко к пластине A, пластина B заряжается за счет электростатической индукции: отрицательный заряд на ближней стороне и положительный заряд на дальней стороне, как показано на рисунке.Отрицательный заряд на В имеет тенденцию уменьшать потенциал А, в то время как положительно заряженная поверхность, потенциал А в целом снижается так же мало. Это означает, что емкость, Q/V проводника увеличивается на небольшую величину, когда рядом с ним помещается другой незаряженный проводник.

Теперь B заземляется, чтобы убрать положительный заряд, оставив дальнюю часть B незаряженной. Тогда на пластине B остается только отрицательный заряд, что еще больше снижает потенциал A.Мы знаем, что C = Q / V, мы видим, что уменьшение потенциала увеличивает емкость конденсаторов на большую величину, когда рядом с ним находится заземленный проводник, что является принципом работы конденсатора.

Комбинация конденсаторов

Параллельная

Комбинация конденсаторов.

Параллельная комбинация

Комбинация, в которой положительные пластины всех конденсаторов соединены с общей точкой, называется параллельной комбинацией конденсаторов. На соседнем рисунке показана параллельная комбинация конденсаторов C ₁ , C ₂ и C ₃ , так что разность потенциалов на этой комбинации одинакова, скажем, В.

Так как индивидуальная емкость различна, а разность потенциалов одинакова, заряд, хранящийся в каждом конденсаторе, должен быть разным, что определяется как:

$$q_1 = C_1V \dots (i)$$

$$q_2 = C_2V \ dots (i)$$

$$q_3 = C_3V \dots (i)$$

По закону сохранения заряда, если q — это заряд, поставляемый клеткой, то

$$ q = q_1 + q_2 + q_3 $$

$$= C_1 В + C_2 В + C_3 В $$

$$ = V( C_1 + C_2 +C_3) \dots (iv) $$

Если «G» представляет собой эффективную емкость параллельной комбинации , то имеем

$$q = C_p V \dots (v)$$

Приравнивая (iv) и (v), получаем,

$$C_p = C_1 + C_2 + C_3 $$

Если есть n конденсаторов соединены параллельно, то

$$\boxed {\следовательно C_p = C_1 + C_2 + C_3 + \dots + C_n}$$

Следовательно, при параллельном соединении эффективная емкость равна сумме индивидуальной емкости.

Комбинация серии

Комбинация, в которой конденсаторы соединены встык, как показано на рисунке, называется последовательной комбинацией конденсаторов. В этой комбинации заряд, хранящийся в каждом конденсаторе, одинаков, но разность потенциалов на каждом конденсаторе различна.

последовательное сочетание конденсаторов

Предположим, что V ₁ , V ₂ и V ₃ представляют собой разность потенциалов на каждом конденсаторе. Затем

Для первых конденсаторов

$$q = C_1V_1$$

$$V_1 = \frac {q}{C_1}\dots (i)$$

Для вторых конденсаторов

$$q = C_2V_2$ $

$$V_2 = \frac {q}{C_2}\dots (ii)$$

Для третьих конденсаторов

$$q = C_3V_3$$

$$V_3 = \frac {q}{C_3} \dots (iii)$$

Если ‘V’ представляет разность потенциалов для всей комбинации, мы имеем

$$V = V_1 + V_2 + V_3$$

$$ = \frac {q}{C_1} + \frac {q}{C_2} + \frac {q}{C_3} $$

$$ =q \left (\frac {1}{C_1} + \frac {1}{C_2} + \frac { 1}{C_3} \right ) \dots (iv)$$

Предположим, ‘C _s ‘ эквивалентная емкость последовательно соединенных конденсаторов.Тогда

$$q = C_sV$$

$$V = \frac {q}{C_s}\dots (v)$$

Приравнивая (iv) и (v), получаем

$$\ frac {q}{C_s} =q \left (\frac {1}{C_1} + \frac {1}{C_2} + \frac {1}{C_3} \right ) $$

$$ \boxed { \поэтому \frac {1} {C_s} =\frac {1}{C_1} + \frac {1}{C_2} + \frac {1}{C_3} + \dots + \frac {1} {C_n} } $$

Следовательно, при последовательном соединении обратная величина эквивалентной емкости равна сумме обратных величин отдельных емкостей.

Каков принцип работы конденсатора?

Небольшое устройство, используемое для хранения огромного количества электрического заряда в небольшой комнате, называется конденсатором.

Возьмите изолированную металлическую пластину A. Зарядите пластину до максимального потенциала. Теперь возьмите другую изолированную пластину B. Поднесите пластину B ближе к пластине A. Вы заметите, что отрицательный заряд будет производиться на пластине рядом с пластиной A, а такое же количество положительного заряда будет производиться с другой стороны пластины B.

Теперь пластина B начнет медленно воздействовать на пластину A.Отрицательный заряд начнет уменьшать электрический потенциал пластины А. Но положительный заряд помогает увеличить потенциал. Но влияние отрицательного заряда намного больше, чем положительного, потому что отрицательная сторона пластины находится рядом с пластиной А. Таким образом, потенциал А начнет уменьшаться, и его можно будет снова зарядить, чтобы поднять его потенциал до максимума.

Результат: Из вышеприведенного обсуждения следует, что емкость проводника для переноса заряда может быть увеличена путем размещения незаряженного проводника в близлежащей области.Он показан на рисунке выше.

Давайте обсудим это еще раз. Теперь в этом случае соедините пластину B с землей. Весь положительный заряд, присутствующий на пластине B, уйдет в землю. Итак, на пластине В останется только отрицательный заряд. Так что электрический потенциал пластины А станет меньше в большей степени. Таким образом, в результате А потребуется гораздо больше заряда, чтобы получить потерянный потенциал из-за эффекта отрицательного заряда, присутствующего на пластине Б.

Примечание. Поднеся незаряженный проводник к изолированному проводнику, емкость изолированного проводника можно увеличить до большей величины.

Конденсаторы бывают разных типов:
Конденсаторы с параллельными пластинами — это конденсаторы, в которых используются простые параллельные пластины.

Сферические проводники — те, в которых используются сферические проводники.

Третьи типы проводников — это те, в которых используются проводники цилиндрического типа .

Теперь вы будете думать, как узнать Емкость накопления заряда внутри конденсатора. Вот ваша формула.
К=К/В.

Его можно рассчитать, разделив заряд (Q), присутствующий на пластинах проводника, на потенциал (V) проводника. Обычное слово, используемое в нашей повседневной жизни для конденсаторов, — это конденсаторы, которые мы используем в большинстве наших электрических приборов. Основное их предназначение – обеспечить первоначальный запуск устройства, в котором он установлен.

Использование и принцип работы пленочного конденсатора

一, Пленочный конденсатор

Пленочный конденсатор представляет собой конденсатор, в котором металлическая фольга используется в качестве электрода, а пластиковые пленки, такие как полиэтилен, полипропилен, полистирол или поликарбонат, перекрываются с обоих концов а затем наматывается в цилиндрическую структуру.В зависимости от типа пластиковой пленки их называют полиэтиленовыми конденсаторами (также известными как майларовые конденсаторы), полипропиленовыми конденсаторами (также известными как полипропиленовые конденсаторы), полистироловыми конденсаторами (также известными как полистирольные конденсаторы) и поликарбонатными конденсаторами.

二, принцип работы пленочного конденсатора

Принцип работы пленочного конденсатора такой же, как у обычного конденсатора. Он накапливает электрический заряд на электроде и запасает электрическую энергию.Обычно он используется вместе с катушкой индуктивности для формирования колебательного контура LC. Принцип работы конденсатора заключается в том, что электрический заряд будет двигаться под действием электрического поля, когда проводник, имеющий между собой среду, препятствует движению заряда и вызывает накопление заряда на проводнике, что приводит к накоплению заряда.

三, использование пленочных конденсаторов

Функция пленочного конденсатора такая же, как и у всех конденсаторов, которая служит для размещения заряда.

Однако, по сравнению с другими обычными конденсаторами, пленочные конденсаторы обладают превосходными характеристиками благодаря своим превосходным характеристикам. Его основные характеристики: отсутствие полярности, высокое сопротивление изоляции, отличные частотные характеристики (широкий частотный диапазон) и низкие диэлектрические потери.

Конденсатор типа металлизированной пленки, обладающий так называемым эффектом самовосстановления (Self Healing ActIon), то есть электродный металл вокруг короткозамкнутого участка обусловлен небольшим участком электрода из-за к слабой электрической границе.