Električna zmogljivost: definicija, formule, enote

V elektrotehniki pogosto najdemo pojem zmogljivosti. V tem primeru ne govorimo o vedru ali drugi posodi, temveč o električni zmogljivosti prevodnika, baterije in kondenzatorja. Te koncepte je nemogoče zamenjati. V tem članku bomo ugotovili, kaj je električna zmogljivost, od česa je odvisna in v kakšnih enotah se meri.

Opredelitev

Za prevodnike je električna zmogljivost količina, ki označuje sposobnost telesa, da akumulira električni naboj. To je njegov fizični pomen. Označen je z latinsko črko C. Enako je razmerju naboja in potenciala, če ga zapišete v obliki formule, potem dobite naslednje:

C = q / F

Električna zmogljivost katerega koli predmeta je odvisna od njegove oblike in geometrijskih dimenzij. Če za primer upoštevamo prevodnik v obliki krogle, bo formula za izračun njegove vrednosti videti tako:

Ta formula velja za samotni prevodnik. Če dva vodnika postavite drug ob drugega in ju ločite z dielektrikom, potem dobite kondenzator. Več o tem malo kasneje, zdaj pa poglejmo, v čem se meri električna zmogljivost.

Merska enota za električno zmogljivost je farad. Če ga razstavimo na njegove sestavine po formuli, potem:

1 farad = 1 C / 1 V

Zgodovinsko gledano dimenzija te enote ni bila izbrana povsem pravilno. Dejstvo je, da morate v praksi delati z vrednostmi električne kapacitete: mil-, mikro-, nano- in pikofarad. Kar je enako ulomkom farada, in sicer:

1 mF = 10 ^ (- 3) F

1 μF = 10 ^ (- 6) F

1 nF = 10 ^ (- 9) F

1 pF = 10 ^ (- 12) F

Kondenzatorji

Kondenzator sta dve plošči iz prevodnega materiala, ki se nahajata drug nasproti drugemu, med katerima je dielektrična plast. V napolnjenem stanju imajo plošče različne potenciale: ena od njih bo pozitivna, druga pa negativna. Električna zmogljivost kondenzatorja je odvisna od količine naboja na njegovih ploščah in potencialne razlike, napetosti med njimi. Med ploščami nastane elektrostatično polje, ki zadrži naboje na ploščah. Formula za kapacitivnost kondenzatorja v splošnem primeru:

C = q / U

Preprosto povedano, kapacitivnost kondenzatorja je odvisna od površine plošč in razdalje med njimi, pa tudi od relativne dielektrične konstante materiala, ki se nahaja med njimi. Odlikuje jih uporabljeni dielektrik:

• keramika;
• film;
• sljuda;
• kovinski papir;
• elektrolitski;
• tantal itd.

Po obliki pokrovov:

• stanovanje;
• cilindrični;
• sferična itd.

Ker je formula za površino figure odvisna od njene oblike, bo formula za kapaciteto za vsak primer drugačna.

Za ploščati kondenzator:

Za dve koncentrični krogli s skupnim središčem:

Za cilindrični kondenzator:

Tako kot pri drugih elementih električnega tokokroga tudi v tem primeru obstajata dva glavna načina povezovanja kondenzatorjev: vzporedno in zaporedno.

Od tega je odvisna končna električna kapacitivnost nastalega vezja. Izračuni kapacitivnosti več kondenzatorjev so podobni izračunom upornosti uporov v različnih povezavah, le formule za metode povezave so obrnjene, to je:

1. Pri vzporedni povezavi je skupna električna zmogljivost vezja vsota zmogljivosti vsakega od elementov. Vsaka dodatna povezava poveča skupno zmogljivost

Ctot = C1 + C2 + C3

1. Pri serijski povezavi se električna zmogljivost vezja zmanjša, podobno kot zmanjšanje upora v vezju vzporedno povezanih uporov. to je:

Ctot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)

Pomembno! V shemi vzporedne povezave so napetosti na ploščah vsakega elementa enake. To se uporablja za pridobivanje velikih vrednosti električne zmogljivosti. Pri serijski povezavi dveh elementov sta napetosti na ploščah vsakega kondenzatorja polovica skupne napetosti. Za tri - tretjino in tako naprej.

Baterije in zmogljivost

Glavne značilnosti baterij za ponovno polnjenje so:

• Nazivna napetost.
• Zmogljivost.
• Največji izpustni tok.

V tem primeru za določitev kvantitativnih značilnosti časa delovanja oz. jezik, za izračun, kako dolgo zdrži baterija naprave, uporabite vrednost zmogljivost.

Pri baterijah za ponovno polnjenje se za opis električne zmogljivosti uporabljajo naslednje dimenzije:

• A * h - amper-ure za velike baterije, kot so avtomobilski akumulatorji.
• mAh - miliamper ure, za baterije za nosljive naprave, kot so pametni telefoni, kvadrokopterji in elektronske cigarete.
• W * ure - vatne ure.

Te lastnosti vam omogočajo, da določite, kako dolgo bo baterija zdržala pri določeni obremenitvi. Za določitev električne kapacitete baterije se meri v kulonih (C). Po drugi strani je kulon enak količini električne energije, ki se prenese na baterijo pri jakosti toka 1 A v 1 s. Potem, če prevedemo v ure, se pri toku 1A prenese 3600 C v 1 uri.

Eden od načinov za merjenje kapacitete baterije je, da jo izpraznite z znanim tokom, pri čemer morate izmeriti čas praznjenja. Recimo, če se baterija izprazni na minimalno napetostno raven v 10 urah s tokom 5 A, potem je njena zmogljivost 50 A * h

Električna zmogljivost je pomembna količina v elektroniki in elektrotehniki. V praksi se kondenzatorji uporabljajo v skoraj vsakem vezju v elektronski napravi. Na primer, v napajalnikih - za glajenje valovanja, zmanjšanje vpliva visokonapetostnih prenapetosti na napajalna stikala. Med pogonskimi vezji različnih tokokrogov, pa tudi v PWM krmilnikih za nastavitev delovne frekvence. Povsod so prisotne tudi baterije. Na splošno sta nalogi shranjevanja energije in faznega premika zelo pogosti.

Priloženi videoposnetek bo pomagal podrobneje preučiti to vprašanje:

Kratka razlaga je na voljo v tej video vadnici:

Zdaj veste, kaj je električna kapacitivnost, v kakšnih enotah se meri in od česa je ta vrednost odvisna. Upamo, da so bile informacije koristne in razumljive za vas!

Povezani materiali:

• Kako določiti kapacitivnost kondenzatorja
• Kaj je električni naboj
• Coulombov zakon z enostavnimi besedami