Jeśli zajrzysz do wnętrza dowolnego urządzenia elektrycznego, zobaczysz wiele różnych elementów stosowanych w nowoczesnych obwodach. Trudno jest zrozumieć, jak działają wszystkie te rezystory, tranzystory, diody i mikroukłady połączone w jeden system. Jednak, aby zrozumieć, dlaczego kondensator jest potrzebny w obwodach elektrycznych, wystarczy znajomość szkolnego kursu fizyki.
Treść artykułu
- Kondensator i jego właściwości
- Magazynowanie energii
- Zależność rezystancji od częstotliwości prądu
- Gdzie są używane kondensatory?
Kondensator i jego właściwości
Kondensator składa się z dwóch lub więcej elektrod - płyt, między którymi umieszczona jest warstwa dielektryczna. Ta konstrukcja ma zdolność do akumulacji ładunku elektrycznego po podłączeniu do źródła napięcia. Jako dielektryk można zastosować powietrze lub substancje stałe: papier, mikę, ceramikę, folie tlenkowe.
Główną cechą kondensatora jest stała lub zmienna pojemność elektryczna, mierzona w faradach. Zależy to od powierzchni płyt, odstępu między nimi i rodzaju dielektryka. Pojemność kondensatora determinuje jego dwie najważniejsze właściwości: zdolność do gromadzenia energii i zależność przewodności od częstotliwości transmitowanego sygnału, dzięki czemu ten element jest szeroko stosowany w obwodach elektrycznych.
Magazynowanie energii
Jeśli podłączysz płaski kondensator do źródła stałego napięcia, ładunki ujemne będą stopniowo gromadzić się na jednej z jego elektrod, a ładunki dodatnie na drugiej. Proces ten, zwany ładowaniem, pokazano na rysunku. Jego czas trwania zależy od wartości pojemności i rezystancji czynnej elementów obwodu.
Reklama
Obecność dielektryka między płytami uniemożliwia przepływ naładowanych cząstek wewnątrz urządzenia. Ale w samym obwodzie w tym czasie będzie istniał prąd elektryczny, dopóki napięcia na kondensatorze i źródle nie będą równe. Teraz, jeśli odłączysz akumulator od zbiornika, sam będzie rodzajem akumulatora, który może wydzielać energię w przypadku podłączenia obciążenia.
do treści ↑Zależność rezystancji od częstotliwości prądu
Kondensator podłączony do obwodu prądu przemiennego będzie okresowo ładowany zgodnie ze zmianą biegunowości napięcia zasilania. Tak więc rozpatrywany komponent elektroniczny, wraz z rezystorami i cewkami, tworzy rezystancję Rс = 1 / (2πfC), gdzie f jest częstotliwością, C jest pojemnością.
Jak widać z przedstawionej zależności, kondensator ma wysoką przewodność względem sygnałów o wysokiej częstotliwości i słabo przewodzi sygnały o niskiej częstotliwości. Rezystancja elementu pojemnościowego w obwodzie prądu stałego będzie nieskończenie duża, co jest równoważne z jego zerwaniem.
Po przestudiowaniu tych właściwości możemy zastanowić się, dlaczego kondensator jest potrzebny i gdzie jest używany..
do treści ↑Gdzie są używane kondensatory?
- Filtry - urządzenia w systemach elektronicznych, energetycznych, akustycznych i innych, przeznaczone do przesyłania sygnałów w określonych zakresach częstotliwości. Na przykład w konwencjonalnej ładowarce do telefonu komórkowego kondensatory są używane do wygładzania napięcia przez tłumienie komponentów o wysokiej częstotliwości.
- Kontury oscylacyjne sprzętu elektronicznego. Ich praca polega na tym, że gdy kondensatory są włączane w połączeniu z cewką w obwodzie, pojawiają się okresowe napięcia i prądy.
- Urządzenia do kształtowania impulsów, timery, analogowe urządzenia komputerowe. W pracy tych układów wykorzystuje się zależność czasu ładowania kondensatora od wartości pojemności.
- Prostowniki z zwielokrotnieniem napięcia, w tym stosowane w instalacjach rentgenowskich, laserach, naładowanych akceleratorach cząstek. Tutaj zdolność elementu pojemnościowego do gromadzenia energii, oszczędzania i dawania jej odgrywa kluczową rolę..
Oczywiście są to tylko najpopularniejsze urządzenia wykorzystujące kondensatory. Bez nich nie może obejść się żaden kompleksowy sprzęt gospodarstwa domowego, motoryzacyjny, przemysłowy, telekomunikacyjny i elektroenergetyczny.
