Elektrik kapasitesi: tanım, formüller, birimler

Elektrik mühendisliğinde kapasite kavramı sıklıkla bulunur. Bu durumda, bir kova veya başka bir gemiden bahsetmiyoruz, ancak iletken, pil ve kapasitörün elektrik kapasitesi hakkında konuşuyoruz. Bu kavramları karıştırmak mümkün değildir. Bu yazıda elektrik kapasitesinin ne olduğunu, neye bağlı olduğunu ve hangi birimlerde ölçüldüğünü anlayacağız.

Tanım

İletkenler için elektrik kapasitesi, vücudun bir elektrik yükü biriktirme yeteneğini karakterize eden bir miktardır. Bu onun fiziksel anlamıdır. Latince C harfi ile gösterilir. Yükün potansiyele oranına eşittir, eğer bu bir formül şeklinde yazılırsa, aşağıdakiler elde edilir:

C = q / F

Herhangi bir nesnenin elektrik kapasitesi, şekline ve geometrik boyutlarına bağlıdır. Örnek olarak top şeklindeki bir iletkeni düşünürsek, değerini hesaplama formülü şöyle görünecektir:

Bu formül tek bir iletken için geçerlidir. İki iletkeni yan yana yerleştirip bir dielektrikle ayırırsanız, bir kondansatör elde edersiniz. Biraz sonra bununla ilgili daha fazla bilgi, şimdi elektrik kapasitesinin neyle ölçüldüğünü anlayalım.

Elektrik kapasitesinin ölçü birimi faraddır. Formüle göre bileşenlerine ayırırsak, o zaman:

1 farad = 1 C / 1 V

Tarihsel olarak, bu birimin boyutu tam olarak doğru seçilmedi. Gerçek şu ki, pratikte elektriksel kapasite değerleriyle çalışmak zorundasınız: mil-, mikro-, nano- ve picofarad. Bu, bir faradın kesirlerine eşittir, yani:

1 mF = 10 ^ (- 3) F

1 μF = 10 ^ (- 6) F

1 nF = 10 ^ (- 9) F

1 pF = 10 ^ (- 12) F

kapasitörler

Bir kondansatör, aralarında bir dielektrik tabaka bulunan, birbirinin karşısında bulunan iletken bir malzemeden iki plakadır. Yüklü durumda, plakaların farklı potansiyelleri vardır: bunlardan biri pozitif, ikincisi negatif olacaktır. Bir kapasitörün elektrik kapasitesi, plakalarındaki yük miktarına ve aralarındaki voltaj farkına, potansiyel farkına bağlıdır. Plakalar arasında yükleri plakalar üzerinde tutan bir elektrostatik alan oluşur. Genel durumda bir kapasitörün kapasitansı formülü:

C = q / U

Basit bir ifadeyle, bir kapasitörün kapasitansı, plakaların alanına ve aralarındaki mesafeye ve ayrıca aralarında bulunan malzemenin nispi dielektrik sabitine bağlıdır. Kullanılan dielektrik ile ayırt edilirler:

• seramik;
• film;
• mika;
• metal-kağıt;
• elektrolitik;
• tantal vb.

Kapakların şekline göre:

• düz;
• silindirik;
• küresel vb.

Bir şeklin alan formülü şekline bağlı olduğundan, kapasite formülü her durum için farklı olacaktır.

Düz bir kapasitör için:

Ortak bir merkeze sahip iki eş merkezli küre için:

Silindirik bir kapasitör için:

Bir elektrik devresinin diğer elemanlarında olduğu gibi, bu durumda kapasitörleri bağlamanın iki ana yolu vardır: paralel ve seri.

Ortaya çıkan devrenin nihai elektrik kapasitansı buna bağlıdır. Birkaç kapasitörün kapasitansının hesaplanması, farklı bağlantılardaki dirençlerin direncinin hesaplanmasına benzer, yalnızca bağlantı yöntemleri için formüller tersine çevrilir, yani:

1. Paralel bağlandığında, devrenin toplam elektrik kapasitesi, her bir elemanın kapasitelerinin toplamıdır. Her ek bağlanan toplam kapasiteyi artırır

Ctot = C1 + C2 + C3

1. Seri bağlantıda, paralel bağlı dirençlerin devresindeki direncin azalmasına benzer şekilde devrenin elektrik kapasitesi azalır. Yani:

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

Önemli! Paralel bağlantı şemasında, her bir elemanın plakalarındaki gerilimler aynıdır. Bu, büyük elektrik kapasitesi değerleri elde etmek için kullanılır. İki elemanın seri bağlanmasında, her bir kondansatörün plakalarındaki voltajlar toplam voltajın yarısı kadardır. Üç için - üçte biri vb.

Piller ve kapasite

Şarj edilebilir pillerin ana özellikleri şunlardır:

• Anma gerilimi.
• Kapasite.
• Maksimum deşarj akımı.

Bu durumda, çalışma süresinin nicel özelliklerini belirlemek veya daha basit bir ifadeyle, dil, pilin cihaz için ne kadar süreceğini hesaplamak için değeri kullanın kapasite.

Şarj edilebilir pillerde, elektrik kapasitesini tanımlamak için aşağıdaki boyutlar kullanılır:

• A * h - araba aküleri gibi büyük piller için amper-saat.
• mAh - akıllı telefonlar, quadcopters ve elektronik sigaralar gibi giyilebilir cihazların pilleri için miliamper-saat.
• W * saat - watt saat.

Bu özellikler, pilin belirli bir yükte ne kadar dayanacağını belirlemenizi sağlar. Pilin elektrik kapasitesini belirlemek için coulomb (C) cinsinden ölçülür. Buna karşılık, Coulomb, 1 s'de 1A akım gücünde aküye aktarılan elektrik miktarına eşittir. Daha sonra, saatlere çevrilirse, 1A'lık bir akımda, 1 saatte 3600 C iletilir.

Bir pilin kapasitesini ölçmenin yollarından biri, onu bilinen bir akımla deşarj etmektir ve deşarj süresini ölçmeniz gerekir. Örneğin akü 5A akım ile 10 saatte minimum voltaj seviyesine kadar boşalırsa kapasitesi 50 A*h olur.

Elektrik kapasitesi, elektronik ve elektrik mühendisliğinde önemli bir miktardır. Pratikte, bir elektronik cihazda hemen hemen her devrede kapasitörler kullanılır. Örneğin, güç kaynaklarında - dalgalanmaları yumuşatmak için, yüksek voltaj dalgalanmalarının güç anahtarları üzerindeki etkisini azaltın. Çalışma frekansını ayarlamak için çeşitli devrelerin yanı sıra PWM kontrolörlerinde sürüş devreleri sırasında. Piller de her yerde bulunur. Genel olarak, enerji depolama ve faz değiştirme görevleri çok yaygındır.

Sağlanan video, konuyu daha ayrıntılı incelemenize yardımcı olacaktır:

Bu video eğitiminde kısa bir açıklama verilmiştir:

Artık elektrik kapasitansının ne olduğunu, hangi birimlerde ölçüldüğünü ve bu değerin neye bağlı olduğunu biliyorsunuz. Sağlanan bilgilerin sizin için yararlı ve anlaşılır olduğunu umuyoruz!

İlgili malzemeler:

• Bir kapasitörün kapasitansı nasıl belirlenir
• elektrik yükü nedir
• Basit kelimelerle Coulomb yasası