U elektrotehnici se često nalazi pojam kapaciteta. U ovom slučaju ne govorimo o kanti ili drugoj posudi, već o električnom kapacitetu vodiča, baterije i kondenzatora. Nemoguće je zbuniti ove pojmove. U ovom članku ćemo shvatiti što je električni kapacitet, o čemu ovisi i u kojim se jedinicama mjeri.
Sadržaj:
- Definicija
- Kondenzatori
- Baterije i kapacitet
Definicija
Za vodiče, električni kapacitet je veličina koja karakterizira sposobnost tijela da akumulira električni naboj. Ovo je njegovo fizičko značenje. Označen je latiničnim slovom C. On je jednak omjeru naboja i potencijala, ako se to zapiše u obliku formule, onda se dobiva sljedeće:
C = q / F
Električni kapacitet bilo kojeg objekta ovisi o njegovom obliku i geometrijskim dimenzijama. Ako kao primjer razmotrimo vodič u obliku kugle, tada će formula za izračunavanje njegove vrijednosti izgledati ovako:
Ova formula vrijedi za usamljeni vodič. Ako dva vodiča postavite jedan pored drugog i odvojite ih dielektrikom, onda ćete dobiti kondenzator. Više o tome malo kasnije, sada shvatimo u čemu se mjeri električni kapacitet.
Jedinica mjere za električni kapacitet je farad. Ako ga razložimo na njegove komponente prema formuli, tada:
1 farad = 1 C / 1 V
Povijesno gledano, dimenzija ove jedinice nije bila sasvim ispravno odabrana. Činjenica je da u praksi morate raditi s vrijednostima električnog kapaciteta: mil-, mikro-, nano- i pikofarad. Što je jednako razlomcima farada, naime:
1 mF = 10 ^ (- 3) F
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) F
1 pF = 10 ^ (- 12) F
Kondenzatori
Kondenzator su dvije ploče od vodljivog materijala, smještene jedna nasuprot drugoj, između kojih se nalazi dielektrični sloj. U nabijenom stanju ploče imaju različite potencijale: jedan će biti pozitivan, a drugi negativan. Električni kapacitet kondenzatora ovisi o količini naboja na njegovim pločama i razlici potencijala, naponu između njih. Između ploča nastaje elektrostatičko polje koje zadržava naboje na pločama. Formula za kapacitet kondenzatora u općem slučaju:
C = q / U
Jednostavno rečeno, kapacitet kondenzatora ovisi o površini ploča i udaljenosti između njih, kao i o relativnoj dielektričnoj konstanti materijala koji se nalazi između njih. Razlikuju se po korištenom dielektriku:
- keramika;
- film;
- liskun;
- metal-papir;
- elektrolitički;
- tantal itd.
Po obliku korica:
- ravan;
- cilindričan;
- sferni, itd.
Budući da formula za površinu figure ovisi o njenom obliku, formula za kapacitet bit će različita za svaki slučaj.
Za ravni kondenzator:
Za dvije koncentrične kugle sa zajedničkim središtem:
Za cilindrični kondenzator:
Kao i kod drugih elemenata električnog kruga, u ovom slučaju postoje dva glavna načina povezivanja kondenzatora: paralelni i serijski.
O tome ovisi konačni električni kapacitet rezultirajućeg kruga. Izračuni kapacitivnosti nekoliko kondenzatora nalikuju izračunima otpora otpornika u različitim spojevima, samo su formule za metode povezivanja obrnute, odnosno:
- Kada je spojen paralelno, ukupni električni kapacitet kruga je zbroj kapaciteta svakog od elemenata. Svaki dodatni spoj povećava ukupni kapacitet
Ctot = C1 + C2 + C3
- Kod serijske veze smanjuje se električni kapacitet kruga, slično smanjenju otpora u krugu paralelno spojenih otpornika. To je:
Ctot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Važno! U shemi paralelnog povezivanja, naponi na pločama svakog elementa su isti. Ovo se koristi za dobivanje velikih vrijednosti električnog kapaciteta. U serijskom spoju dvaju elemenata naponi na pločama svakog od kondenzatora su polovica ukupnog napona. Za tri - treći i tako dalje.
Baterije i kapacitet
Glavne karakteristike punjivih baterija su:
- Nazivni napon.
- Kapacitet.
- Maksimalna struja pražnjenja.
U ovom slučaju, za određivanje kvantitativnih karakteristika radnog vremena, ili, jednostavnije rečeno, jeziku, da biste izračunali koliko dugo baterija uređaja traje, koristite vrijednost kapacitet.
U punjivim baterijama za opisivanje električnog kapaciteta koriste se sljedeće dimenzije:
- A * h - amper-sati za velike baterije, kao što su akumulatori za automobile.
- mAh - miliamper-sati, za baterije za nosive uređaje, poput pametnih telefona, kvadrokoptera i elektroničkih cigareta.
- W * sati - vat sati.
Ove karakteristike omogućuju vam da odredite koliko dugo će baterija izdržati pod određenim opterećenjem. Za određivanje električnog kapaciteta baterije mjeri se u kulonima (C). Zauzvrat, kulon je jednak količini električne energije koja se prenosi na bateriju pri jakosti struje od 1A u 1 s. Zatim, ako se prevede u sate, tada se pri struji od 1A, 3600 C prenosi za 1 sat.
Jedan od načina mjerenja kapaciteta baterije je pražnjenje poznatom strujom, a potrebno je izmjeriti vrijeme pražnjenja. Pretpostavimo da ako se baterija isprazni do minimalne razine napona za 10 sati sa strujom od 5A, tada je njezin kapacitet 50 A * h
Električni kapacitet je važna veličina u elektronici i elektrotehnici. U praksi se kondenzatori koriste u gotovo svakom krugu u elektroničkom uređaju. Na primjer, u izvorima napajanja - za izglađivanje mreškanja, smanjenje utjecaja visokonaponskih prenapona na prekidače za napajanje. Tijekom pogonskih krugova raznih strujnih krugova, kao iu PWM kontrolerima radi postavljanja radne frekvencije. Baterije su također sveprisutne. Općenito, zadaci skladištenja energije i faznog pomaka su vrlo česti.
Priloženi video pomoći će detaljnije proučiti problem:
Kratko objašnjenje je dano u ovom video tutorialu:
Sada znate što je električni kapacitet, u kojim se jedinicama mjeri i o čemu ta vrijednost ovisi. Nadamo se da su vam pružene informacije bile korisne i razumljive!
Povezani materijali:
- Kako odrediti kapacitet kondenzatora
- Što je električni naboj
- Coulombov zakon jednostavnim riječima