Informații generale
Capacitatea de măsurare a unui condensator cu o capacitate nominală de 10 μF utilizând un osciloscop-multimetru
Capacitatea electrică este o cantitate care caracterizează capacitatea unui conductor de a acumula o încărcătură egală cu raportul dintre sarcina electrică și diferența de potențial dintre conductori:
Aici, Q este sarcina electrică, măsurată în pliante (Kl), este diferența de potențial, măsurată în volți (V).
Farad este o capacitate foarte mare pentru un conductor izolat. Astfel, o bilă metalică solitară cu o rază de 13 raze solare ar avea o capacitate egală cu 1 farad. Capacitatea unei mingi metalice de dimensiunea Pământului ar fi de aproximativ 710 microfarade (μF).
Deoarece 1 farad este o capacitate foarte mare, prin urmare, se folosesc valori mai mici, cum ar fi: microfarad (μF) egal cu un milionar Farad; nanofarad (nF), egal cu o miliardime; picofarad (pF), egal cu un miliard de Farad.
În sistemul CGSE, unitatea de bază a capacității este de un centimetru (cm). 1 centimetru de capacitate este capacitatea electrică a unei bile cu o rază de 1 centimetru, plasată într-un vid. CGE este un sistem GHS extins pentru electrodinamică, adică un sistem de unități în care centimetrul, gramul și al doilea sunt luate ca unități de bază pentru calculul lungimii, masei și, respectiv, timpului. În GHS extins, inclusiv CGEE, unele constante fizice sunt luate ca unitate pentru simplificarea formulelor și facilitarea calculelor.
Folosind un container
Condensatoare - dispozitive de acumulare a încărcăturii în echipamente electronice
Simboluri condiționate ale condensatoarelor în diagrame de circuite
Conceptul de capacitate electrică se referă nu numai la conductorul, dar, de asemenea, la condensator. Un condensator este un sistem de două conductoare separate printr-un dielectric sau un vid. In cel mai simplu exemplu de realizare, construcția condensatorului este format din doi electrozi sub formă de plăci (electrozi). Condensator (lat condensare -. «Seal“, «îngroșare») - dispozitiv cu doi electrozi pentru acumularea de încărcare și energia câmpului electromagnetic în cel mai simplu caz este format din două conductoare separate printr-un izolator. De exemplu, uneori radioamatorii în absența pieselor finite realizate condensatorii asieta pentru schemele lor de segmente de diferite fire de diametru izolat strat de lac, în care un fir subțire este înfășurat pe mai gros. Prin reglarea numărului de rotații, Hams reglați fin dispozitivele de circuit cu privire la frecvența dorită. Exemple de imagini ale condensatoarelor în circuitele electrice sunt prezentate în figură.
Un circuit RLC paralel format dintr-un rezistor, un condensator și un inductor
Istoricul istoric
Acum 250 de ani, au fost cunoscute principiile de creare a condensatoarelor. Deci, în 1745 în Leiden, fizicianul german Jürgen Ewald von Kleist și fizicianul olandez Pieter van Musschenbroek a creat primul condensator - „Leyden jar“ - a fost un zid de dielectric de borcane de sticlă și plăcile au fost apă în vasul și palma experimentatorului care deține nava. Această „bancă“, a permis să se acumuleze ordine de încărcare mikrokulona (SCLC). După ce a fost inventat, au fost adesea realizate experimente și spectacole publice. Pentru a face acest lucru, banca a fost prima dată încărcată cu electricitate statică, frecându-l. După aceea, unul dintre participanți a atins mâna băncii și a primit un mic soc electric. Se știe că 700 de călugări parizieni, ținând mâinile, au condus un experiment Leiden. La acel moment, atunci când primul călugăr a atins șeful băncii, toți cei 700 de călugări, comasat o crampă, a strigat în groază.
În Rusia, "Leiden Bank" a venit datorită țarului rus Peter I, care la cunoscut pe Mushenbruk în timpul călătoriilor sale în Europa și a aflat mai multe despre experimentele cu "Leiden Bank". Peter I a înființat Academia de Științe din Rusia și ia ordonat lui Musenbrook diferite instrumente pentru Academia de Științe.
În viitor, condensatorii s-au îmbunătățit și au devenit mai mici, iar capacitatea lor - mai mult. Condensatoarele sunt utilizate pe scară largă în domeniul electronicii. De exemplu, un condensator și un inductor formează un circuit oscilator care poate fi utilizat pentru a regla receptorul la frecvența dorită.
Există mai multe tipuri de condensatoare caracterizate printr-o capacitate constantă sau variabilă și un material dielectric.
Exemple de condensatoare
Condensatoare de oxid în sursa de alimentare a serverului.
Industria produce un număr mare de tipuri de condensatoare în diverse scopuri, dar principalele caracteristici ale acestora sunt capacitatea și tensiunea de funcționare.
Tipice condensatori de valoare capacitate picofarads variază de la câteva sute de microfarazi, cu excepția condensatoarelor electrice dublu strat, care au o capacitate oarecum diferită formează caracterul - datorită stratului dublu la electrozi - prin aceea că acestea sunt ca baterii electrochimice. Supercapacitorii bazați pe nanotuburi au o suprafață extrem de dezvoltată de electrozi. Aceste tipuri de condensatoare valori tipice de capacitate sunt zeci de farazi, iar în unele cazuri, acestea sunt capabile să înlocuiască bateriile tradiționale electrochimice ca sursă de energie.
Al doilea parametru cel mai important al condensatoarelor este tensiunea de funcționare. Depășirea acestui parametru poate duce la defectarea condensatorului, astfel încât atunci când se construiește circuite reale, este obișnuit să se utilizeze condensatoare cu valoarea de două ori a tensiunii de funcționare.
Pentru a mări capacitatea sau tensiunea de funcționare, utilizați combinația de condensatori din baterii. Când cele două condensatoare de același tip sunt conectate în serie, tensiunea de lucru este dublată, iar capacitatea totală este redusă la jumătate. La conectarea paralelă a două condensatoare identice, tensiunea de operare rămâne aceeași, iar capacitatea totală este dublată.
Al treilea parametru important al condensatoarelor este coeficientul de temperatură al modificării capacității (TKE). El dă o idee despre schimbarea capacității în condiții de schimbări de temperatură.
În funcție de scopul utilizării, condensatoarele sunt împărțite în condensatoare de uz general, cerințele pentru parametrii cărora nu sunt critice și pentru condensatoarele cu destinație specială (înaltă tensiune, precizie și cu TKE diferite).
Marcarea condensatoarelor
Ca rezistoare, în funcție de mărimea produsului, poate fi utilizat un marcaj complet, indicând capacitatea nominală, clasa deviației de la tensiunea nominală și cea de funcționare. Pentru modelele condensatoarelor de dimensiuni mici, sunt folosite coduri de trei sau patru cifre, marcaj alfanumeric mixt și marcaj color.
Mărcile de tabelă de conversie corespunzătoare la valoarea nominală, tensiunea de funcționare și TCC pot fi găsite pe internet, dar cea mai eficientă și practică metoda de verificare a valorii nominale și a durabilității elementului de circuit real rămâne o măsurare directă a parametrilor vypayat condensator cu un multimetru.
Condensatorul de oxid este asamblat din două benzi de aluminiu și un strat de hârtie cu electrolit. Una dintre benzile de aluminiu este acoperită cu un strat de oxid de aluminiu și servește ca un anod. Catodul este oa doua bandă de aluminiu și o bandă de hârtie cu un electrolit. Panglele din aluminiu prezintă urme de gravură electrochimică, ceea ce permite creșterea suprafeței lor și, prin urmare, a capacității condensatorului.
Atenție: deoarece condensatoarele pot acumula o încărcătură mare la o tensiune foarte înaltă, pentru a evita șocurile electrice, trebuie să fie descărcate înainte de a măsura parametrii condensatorului, scurtcircuitând cablurile cu o rezistență ridicată la izolarea exterioară. Firele nominale ale dispozitivului de măsurare sunt cele mai bune pentru acest scop.
Condensatoare de oxid: acest tip de condensator are o capacitate specifică mare, adică capacitate pe unitatea de greutate a condensatorului. O garnitură de astfel de condensatori este de obicei o bandă de aluminiu acoperită cu un strat de oxid de aluminiu. A doua placă este un electrolit. Deoarece condensatorii de oxid au o polaritate, este de o importanță fundamentală includerea unui astfel de condensator în circuit strict în conformitate cu polaritatea de tensiune.
Conductoare solide: în ele în locul electrolitului tradițional, un polimer organic, un curent conductor sau un semiconductor este utilizat ca electrod.
Capacitate variabilă de aer cu capacitate variabilă cu trei secțiuni
Condensatoare variabile: Capacitatea poate fi variată mecanic, electric sau prin temperatură.
Condensatoare de film: Domeniul de capacitate al acestui tip de condensator este de aproximativ 5 pF la 100 mF.
Există și alte tipuri de condensatoare.
În prezent, ioniștii câștigă popularitate. Ionistor (supercapacitor) este un hibrid al unui condensator și al unei surse de curent chimic, a cărui încărcătură se acumulează la interfața dintre două medii, electrodul și electrolitul. Crearea ioniștilor a fost începută în 1957, când un patent cu un strat dublu electric pe electrozi de carbon poros a fost patentat. Stratul dublu, precum și materialul poros, au contribuit la creșterea capacității unui astfel de condensator prin creșterea suprafeței. În viitor, această tehnologie a fost suplimentată și îmbunătățită. Pe piață ioniștii au ieșit la începutul anilor optzeci ai secolului trecut.
Odată cu apariția ioniștilor, a devenit posibilă utilizarea lor în circuitele electrice ca surse de tensiune. Astfel de supercapacitatori au o durată de viață îndelungată, greutate redusă, rate mari de descărcare. În viitor, acest tip de condensator poate înlocui bateriile convenționale. Principalele dezavantaje ale ioniștilor sunt energia specifică (energia pe unitate de greutate), tensiunea de funcționare scăzută și descărcarea semnificativă, care este mai mică decât cea pentru bateriile electrochimice.
Ionistorii sunt utilizați în mașinile de Formula 1. În sistemele de recuperare a energiei, frânarea produce energie electrică, care se acumulează în volant, baterii sau ioniști pentru utilizare ulterioară.
Vehicul electric A2B Universitatea din Toronto. Vedere generală
În electronice de consum, condensatori dublu strat electrice sunt utilizate pentru a stabiliza sursa de alimentare principală și o sursă de alimentare de rezervă, cum ar fi un jucător dispozitive, lanterne, în contoare de utilități automate și alte dispozitive alimentate de baterii și de sarcină în schimbare, oferind putere de la o sarcină crescută.
În transportul public, utilizarea ioniștilor este deosebit de promițătoare pentru troleibuze, deoarece devine posibilă implementarea unui curs autonom și creșterea manevrabilității; De asemenea, ioniștii sunt utilizați în unele autobuze și vehicule electrice.
Vehicul electric A2B Universitatea din Toronto. Sub capota
Masinile electrice din prezent sunt produse de multe companii, de exemplu: General Motors, Nissan, Tesla Motors, Toronto Electric. Universitatea din Toronto împreună cu Toronto Electric au dezvoltat o mașină electrică complet canadiană A2B. Folosește ioniști împreună cu sursele de energie chimică, așa-numita depozitare hibridă a energiei electrice. Motoarele acestei mașini sunt alimentate de baterii care cântăresc 380 de kilograme. De asemenea, utilizate pentru reîncărcare sunt panourile solare montate pe acoperișul unui vehicul electric.
Ecran tactil capacitiv
În dispozitivele moderne, ecranele tactile sunt din ce în ce mai folosite, ceea ce permite controlul dispozitivelor prin atingerea panourilor cu indicatoare sau ecrane. Ecranele tactile sunt de diferite tipuri: rezistente, capacitive și altele. Aceștia pot reacționa la una sau mai multe atingeri simultane. Principiul funcționării ecranelor capacitive se bazează pe faptul că un obiect de capacitate ridicată conduce curent alternativ. În acest caz, acest obiect este corpul uman.
Ecrane capacitive de suprafață
Ecranul tactil al iPhone-ului este realizat folosind o tehnologie de proiectare-capacitivă.
Astfel, ecranul tactil de suprafață capacitiv este un panou de sticlă acoperit cu un material rezistiv transparent. Ca material rezistiv, se aplică de obicei un aliaj de oxid de indiu și oxid de staniu cu o transparență ridicată și o rezistență scăzută la suprafață. Electrozii, care furnizează o tensiune alternativă mică la stratul conductor, sunt localizați la colțurile ecranului. Când atingeți acest ecran cu degetul, apare o scurgere care este înregistrată în patru colțuri de către senzori și transmisă la controler, ceea ce determină coordonatele punctului de atingere.
Dezavantajul ecranelor capacitive este că acestea nu funcționează bine la temperaturi negative, existând dificultăți în utilizarea acestor ecrane pentru mănuși. Dacă stratul conductiv este situat pe suprafața exterioară, ecranul este suficient de vulnerabil, astfel încât ecrane capacitive sunt utilizate numai în acele dispozitive care sunt rezistente la intemperii.
Ecrane de proiectie-capacitive
În plus față de ecrane capacitive de suprafață, există ecrane de proiectare-capacitive. Diferența lor constă în faptul că în interiorul ecranului există o rețea de electrozi. Electrodul care trebuie atins, împreună cu corpul uman, formează un condensator. Datorită rețelei, puteți obține coordonatele exacte ale atingerii. Ecranul proiectiv-capacitiv reacționează la atingere cu mănuși subțiri.
Ecranele de proiecție-capacitive au, de asemenea, transparență mare (aproximativ 90%). Ele sunt durabile și destul de puternice, astfel încât acestea sunt utilizate pe scară largă nu numai în electronică personală, dar și în automatele, inclusiv cele instalate pe stradă.
Ați putea fi interesat și de alți convertori din grupul "Inginerie electrică":
Inginerie electrică
Ingineria electrică este un domeniu al științelor tehnice care studiază producția, distribuția, transformarea și utilizarea energiei electrice. Ingineria electrică include domenii de tehnologie precum electricitatea, electronica, sistemele de control, prelucrarea semnalelor și comunicarea.
Capacitate electrică
Capacitatea electrică este o caracteristică a unui conductor care determină capacitatea sa de a acumula o sarcină electrică. În teoria circuitelor electrice, capacitatea se referă la capacitatea reciprocă dintre doi conductori sau la capacitatea elementului capacitiv al circuitului electric reprezentat ca o rețea cu două terminale. Această capacitate este definită ca raportul dintre mărimea încărcăturii electrice și diferența de potențial dintre aceste conductori.
Dispozitivele de acumulare a energiei electrice și a câmpului electric, având două terminale și rezistență ridicată, sunt utilizate în inginerie electrică și electronică și se numesc condensatoare. Condițiile tipice ale capacității condensatoarelor variază de la unități picofarad la zeci de faraduri (ioniști). În acest sens, faradele sunt adesea folosite cu console zecimale lungi (microfarade, picofarade și nanofarade) și extrem de rar - cu prefixe multiple. Multimetrele sunt folosite pentru măsurarea capacității.
În Sistemul Internațional de Unități (SI), capacitatea este măsurată în farads. În sistemul GHS în centimetri. 1 farad este egal cu capacitatea condensatorului, la care pandantivul de încărcare 1 creează o tensiune de 1 volt între plăcile sale. 1 farad este o capacitate foarte mare. Pentru comparație, putem spune că capacitatea Pământului este de aproximativ 700 microfarade. În același timp, ioniștii moderni, numiți și supercapacitori sau condensatori electrochimici cu două straturi, pot avea o capacitate de câteva faraduri la o tensiune de funcționare de până la zece volți.
Folosind convertorul "Capacitate electrică"
Aceste pagini conțin convertoare de unități de măsură, permițându-vă să traduceți rapid și cu precizie valori de la o unitate la alta, precum și de la un sistem de unități la altul. Convertoarele sunt utile pentru ingineri, traducători și oricine lucrează cu diferite unități de măsură.
Pentru a reprezenta numere foarte mari și foarte mici în acest calculator, este utilizată o înregistrare exponențială a calculatorului. care este o formă alternativă a înregistrării exponențiale (științifice) normalizate, în care numerele sunt scrise sub forma a · 10 x. De exemplu: 1 103 000 = 1,103 · 10 6 = 1,103E + 6. Aici E (scurt pentru exponent) - înseamnă "· 10 ^", adică ". multiplicați cu zece la putere. “. Înregistrarea exponențială a computerului este utilizată pe scară largă în calculele științifice, matematice și de inginerie.
- Selectați unitatea care trebuie convertită din lista stângă a unităților.
- Selectați unitatea care urmează să fie convertită din lista corectă a unităților.
- Introduceți un număr (de exemplu, "15") în câmpul "Valoare inițială".
- Rezultatul va apărea imediat în câmpul "Rezultat" și în câmpul "Valoare convertită".
- De asemenea, puteți introduce un număr în câmpul din dreapta "Valoare convertită" și citiți rezultatul transformării în câmpurile "Valoare originală" și "Rezultat".
Dacă observați o inexactitate în calcule sau o eroare în text sau dacă aveți nevoie de un alt convertor pentru a converti de la o unitate de măsură la alta, care nu este pe site-ul nostru - scrieți-ne!