Az elektrotechnikában gyakran megtalálható a kapacitás fogalma. Ebben az esetben nem vödörről vagy más edényről beszélünk, hanem a vezető, az akkumulátor és a kondenzátor elektromos kapacitásáról. Lehetetlen összetéveszteni ezeket a fogalmakat. Ebben a cikkben megtudjuk, mi az elektromos kapacitás, mitől függ, és milyen mértékegységekben mérik.
Tartalom:
- Meghatározás
- Kondenzátorok
- Elemek és kapacitás
Meghatározás
A vezetők esetében az elektromos kapacitás egy olyan mennyiség, amely a test elektromos töltés felhalmozási képességét jellemzi. Ez a fizikai jelentése. A latin C betű jelöli. Ez egyenlő a töltés és a potenciál arányával, ha képlet formájában írod le, akkor a következőt kapod:
C = q/F
Bármely tárgy elektromos kapacitása az alakjától és geometriai méreteitől függ. Ha példaként egy golyó alakú vezetőt veszünk figyelembe, akkor az érték kiszámításának képlete a következőképpen néz ki:
Ez a képlet magányos vezetőre érvényes. Ha két vezetéket egymás mellé helyezünk és dielektrikummal elválasztjuk, akkor kapunk egy kondenzátort. Erről kicsit később, most nézzük meg, miben mérik az elektromos kapacitást.
Az elektromos kapacitás mértékegysége a farad. Ha a képlet szerint komponenseire bontjuk, akkor:
1 farad = 1 C / 1 V
Történelmileg ennek az egységnek a méretét nem egészen helyesen választották meg. Az tény, hogy a gyakorlatban az elektromos kapacitás értékekkel kell dolgozni: mil-, mikro-, nano- és picofarad. Ami egy farad töredékével egyenlő, nevezetesen:
1 mF = 10^ (-3) F
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10^ (-9) F
1 pF = 10^ (-12) F
Kondenzátorok
A kondenzátor két egymással szemben elhelyezkedő, vezető anyagból készült lemez, amelyek között dielektromos réteg van. Töltött állapotban a lemezek különböző potenciállal rendelkeznek: az egyik pozitív, a második negatív. A kondenzátor elektromos kapacitása a lemezeken lévő töltés mértékétől és a potenciálkülönbségtől, a köztük lévő feszültségtől függ. A lemezek között elektrosztatikus tér keletkezik, amely a töltéseket a lemezeken tartja. A kondenzátor kapacitásának képlete általános esetben:
C = q/U
Egyszerűen fogalmazva, a kondenzátor kapacitása a lemezek területétől és a köztük lévő távolságtól, valamint a közöttük lévő anyag relatív dielektromos állandójától függ. Megkülönböztetik őket a használt dielektrikum:
- kerámiai;
- film;
- csillámpala;
- fém-papír;
- elektrolitikus;
- tantál stb.
A borítók alakja szerint:
- lakás;
- hengeres;
- gömb alakú stb.
Mivel az ábra területének képlete az alakjától függ, a kapacitás képlete minden esetben eltérő lesz.
Lapos kondenzátorhoz:
Két közös középponttal rendelkező koncentrikus gömb esetén:
Hengeres kondenzátorhoz:
Az elektromos áramkör többi eleméhez hasonlóan ebben az esetben is két fő módja van a kondenzátorok csatlakoztatásának: párhuzamos és soros.
Az így létrejövő áramkör végső elektromos kapacitása ettől függ. Több kondenzátor kapacitásának számítása hasonlít a különböző csatlakozások ellenállásainak számításaihoz, csak a csatlakozási módok képletei fordítottak, azaz:
- Párhuzamos csatlakoztatás esetén az áramkör teljes elektromos kapacitása az egyes elemek kapacitásának összege. Minden további csatlakoztatás növeli a teljes kapacitást
Ctot = C1 + C2 + C3
- Soros csatlakozás esetén az áramkör elektromos kapacitása csökken, hasonlóan a párhuzamosan kapcsolt ellenállások ellenállásának csökkenéséhez. Azaz:
Ctot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Fontos! Párhuzamos csatlakozási sémában az egyes elemek lemezein a feszültségek azonosak. Ezt használják az elektromos kapacitás nagy értékeinek eléréséhez. Két elem soros kapcsolásakor az egyes kondenzátorok lapjain lévő feszültségek a teljes feszültség fele. Háromnak - egy harmadiknak és így tovább.
Elemek és kapacitás
Az újratölthető akkumulátorok fő jellemzői:
- Névleges feszültség.
- Kapacitás.
- Maximális kisülési áram.
Ebben az esetben az üzemidő mennyiségi jellemzőinek meghatározásához, vagy egyszerűbben a nyelvet, használja az értéket annak kiszámításához, hogy mennyi ideig bírja a készülék akkumulátora kapacitás.
Az újratölthető akkumulátorok esetében a következő méreteket használják az elektromos kapacitás leírására:
- A * h - amperóra nagyméretű akkumulátorokhoz, például autóakkumulátorokhoz.
- mAh - milliamperóra, hordható eszközök, például okostelefonok, quadkopterek és elektronikus cigaretták akkumulátoraihoz.
- W * óra - wattóra.
Ezek a jellemzők lehetővé teszik annak meghatározását, hogy az akkumulátor mennyi ideig bírja az adott terhelést. Az akkumulátor elektromos kapacitásának meghatározásához coulomb-ban (C) kell mérni. A coulomb viszont egyenlő az akkumulátorba 1 A áramerősség mellett 1 s alatt átvitt villamos energia mennyiségével. Ezután, ha órákra fordítjuk, akkor 1A áramerősséggel 3600 C-ot továbbítanak 1 óra alatt.
Az akkumulátor kapacitásának mérésének egyik módja az, hogy ismert áramerősséggel kisütjük, és meg kell mérni a kisülési időt. Tegyük fel, hogy ha az akkumulátor 10 óra alatt lemerül a minimális feszültségszintre 5A áram mellett, akkor a kapacitása 50 A * h
Az elektromos kapacitás fontos mennyiség az elektronikában és az elektrotechnikában. A gyakorlatban az elektronikus eszközök szinte minden áramkörében kondenzátorokat használnak. Például a tápegységekben - a hullámzás kisimítására, a nagyfeszültségű túlfeszültségek hatásának csökkentésére a tápkapcsolókra. Különböző áramkörök meghajtása során, valamint PWM vezérlőkben a működési frekvencia beállításához. Az akkumulátorok is mindenütt jelen vannak. Általánosságban elmondható, hogy az energiatárolás és a fáziseltolódás feladatai igen gyakoriak.
A mellékelt videó segít a probléma részletesebb tanulmányozásában:
Ebben a videós bemutatóban egy rövid magyarázat található:
Most már tudja, mi az elektromos kapacitás, milyen egységekben mérik, és mitől függ ez az érték. Reméljük, hogy a közölt információk hasznosak és érthetőek voltak az Ön számára!
Kapcsolódó anyagok:
- Hogyan határozzuk meg a kondenzátor kapacitását
- Mi az elektromos töltés
- Coulomb törvénye egyszerű szavakkal
