Какой ток не проводит конденсатор: Постоянный ток не проходит через конденсатор. Почему переменный ток проходит через конденсатор, а постоянный не проходит

Содержание

В учебниках такого не найдешь: Как работает конденсатор и другие электронные компоненты | RuAut

Конденсатор, по своей сути, — это 2 кусочка фольги (обкладки) с бумажкой между ними. (Про такие конденсаторы, как: слюдяные, фторопластовые, керамические, электролиты и пр. пока не вспоминаем) .
Так вот, бумажка ток не проводит, потому и конденсатор ток не проводит. Если у нас цепь, в которой течет ток переменный, то электроны, прибегая на первый кусочек фольги, заряжают его. Но, как известно, заряды одинаковой полярности отталкиваются, поэтому электроны с другого кусочка фольги убегают. Сколько электронов на одну обкладку прибежало, столько с другой обкладки и убежало. Количество прибежавших и убежавших электронов (значение тока), будет зависеть от напряжения в контуре и емкости конденсатора (то есть от размеров кусочков фольги и толщины бумажки, которая все еще между ними).

Как будет работать конденсатор в цепи постоянного и переменного тока?
Этот момент можно объяснить на примере воды в шланге.

Что такое постоянный ток в случае воды и шланга? Это будет вода, текущая по шлангу (проводнику) в одном направлении. А что такое переменный ток? Это та же самая вода в шланге, но она уже не течет в одном направлении, а дергается туда-сюда с определенной амплитудой, как будто ее кто-то пытается качать поршневым насосом, в котором неисправен клапан. В такой модели давлению воды будет соответствовать напряжение контура сети, а значению мгновенного расхода воды будет соответствовать величина тока.
Далее… Как реализовать конденсатор в нашей сконструированной модели? Представьте, что кто-то засунул в шланг презерватив и он там застрял. Что будет с током? Постоянный ток в таких условиях течь не сможет, — презерватив наполнится, растянется и нет, не лопнет, а просто уже воду больше не пропустит. А вот с переменным током произойдет другая история, так как презерватив растянется, но позволит воде дергаться со своей амплитудой.
Кстати емкость конденсатора, на таком примере, будет соответствовать размеру презерватива: чем больше презерватив, тем большему количеству воды он позволяет дергаться (то есть, тем больший переменный ток он пропустит). Чтобы зарядить такой презерватив-конденсатор, нужно просто подключить его к насосу, он наполнится определенным количеством воды, в зависимости от его емкости. Как только насос отключится, то такой конденсатор начнет разряжаться — вода из него будет вытекать.

И вкратце, про другие электронные компоненты в проекции шланга с водой.
Резистором будет сужение в шланге. Чем меньше отверстие, тем больше сопротивление, тем меньшее количество воды (значение тока) в этом месте протекает.
Диод — это клапан, через который вода (ток) проходит только в одном направлении.
Катушка индуктивности или дроссель — это турбина с большим ротором. Чтобы разогнать такую турбину, нужно выждать некоторое время после включения насоса. А после отключения насоса, благодаря инерции, такая турбина продолжит еще некоторое время качать воду (выдавать ток в сети, когда контур уже отключен от источника).

Источник: Из просторов сети

Конденсатор в цепи переменного тока

Мы знаем, что конденсатор не пропускает через себя постоянного тока. Поэтому в электрической цепи, в которой последовательно с источником тока включен конденсатор, постоянный ток протекать не может.

Совершенно иначе ведет себя конденсатор в цепи переменного тока (Рис 1,а).

Рисунок 1. Сравнение конденсатора в цепи переменного тока с пружиной, на которую воздействует внешняя сила.

 

В течение первой четверти периода, когда переменная ЭДС нарастает, конденсатор заряжается, и поэтому по цепи проходит зарядный электрический ток i, сила которого будет наибольшей вначале, когда конденсатор не заряжен. По мере приближения заряда к концу сила зарядного тока будет уменьшаться. Заряд конденсатора заканчивается и зарядный ток прекращается в тот момент, когда переменная ЭДС пе-рестает нарастать, достигнув своего амплитудного значения. Этот момент соответствует концу первой четверти периода.

После этого переменная ЭДС начинает убывать, одновременно с чем конденсатор начинает разряжаться.

Следовательно, в течение второй четверти периода по цепи будет протекать разрядный ток. Так как убывание ЭДС происходит вначале медленно, а затем все быстрее и быстрее, то и сила разрядного тока, имея в начале второй четверти периода небольшую величину, будет постепенно возрастать.

Итак, к концу второй четверти периода конденсатор разрядится, ЭДС будет равна нулю, а ток в цепи достигнет наибольшего, амплитудного, значения.

С началом третьей четверти периода ЭДС, переменив свое направление, начнет опять возрастать, а конденсатор — снова заряжаться. Заряд конденсатора будет происходить теперь в обратном направлении, соответственно изменившемуся направлению ЭДС. Поэтому направление зарядного тока в течение третьей четверти периода будет совпадать с направлением разрядного тока во второй четверти, т. е. при переходе от второй четверти периода к третьей ток в цепи не изменит своего направления.

Вначале, пока конденсатор не заряжен, сила зарядного тока имеет наибольшее значение. По мере увеличения заряда конденсатора сила зарядного тока будет убывать. Заряд конденсатора закончится и зарядный ток прекратится в конце третьей четверти периода, когда ЭДС достигнет своего амплитудного значения и нарастание ее прекратится.

Итак, к концу третьей четверти периода конденсатор окажется опять заряженным, но уже в обратном направлении, т. е. на той пластине, где был прежде плюс, будет минус, а где был минус, будет плюс. При этом ЭДС достигнет амплитудного значения (противоположного направления), а ток в цепи будет равен нулю.

В течение последней четверти периода ЭДС начинает опять убывать, а конденсатор разряжаться; при этом в цепи появляется постепенно увеличивающийся разрядный ток. Направление этого тока совпадает с направлением тока в первой четверти периода и противоположно направлению тока во второй и третьей четвертях.

Из всего изложенного выше следует, что по цепи с конденсатором проходит переменный ток и что сила этого тока зависит от величины емкости конденсатора и от частоты тока.

Кроме того, из рис. 1,а, который мы построили на основании наших рассуждений, видно, что в чисто емкостной цепи фаза переменного тока опережает фазу напряжения на 90°.

Отметим, что в цепи с индуктивностью ток отставал от напряжения, а в цепи с емкостью ток опережает напряжение. И в том и в другом случае между фазами тока и напряжения имеется сдвиг, но знаки этих сдвигов противоположны

 

Емкостное сопротивление конденсатора

Мы уже заметили, что ток в цепи с конденсатором может протекать лишь при изменении приложенного к ней напряжения, причем сила тока, протекающего по цепи при заряде и разряде конденсатора, будет тем больше, чем больше емкость конденсатора и чем быстрее происходят изменения ЭДС

Конденсатор, включенный в цепь переменного тока, влияет на силу протекающего по цепи тока, т. е. ведет себя как сопротивление. Величина емкостного сопротивления тем меньше, чем больше емкость и чем выше частота переменного тока. И наоборот, сопротивление конденсатора переменному току увеличивается с уменьшением его емкости и понижением частоты.

Рисунок 2. Зависимость емкостного сопротивления конденсатра от частоты.

Для постоянного тока, т. е. когда частота его равна нулю, сопротивление емкости бесконечно велико; поэтому постоянный ток по цепи с емкостью проходить не может.

Величина емкостного сопротивления определяется по следующей формуле:

где Хс — емкостное сопротивление конденсатора в ом;

f—частота переменного тока в гц;

ω — угловая частота переменного тока;

С — емкость конденсатора в ф.

При включении конденсатора в цепь переменного тока, в последнем, как и в индуктивности, не затрачивается мощность, так как фазы тока и напряжения сдвинуты друг относительно друга на 90°. Энергия в течение одной четверти периода— при заряде конденсатора — запасается в электрическом поле конденсатора, а в течение другой четверти периода — при разряде конденсатора — отдается обратно в цепь. Поэтому емкостное сопротивление, как и индуктивное, является реактивным или безваттным.

Нужно, однако, отметить, что практически в каждом конденсаторе при прохождении через него переменного тока затрачивается большая или меньшая активная мощность, обусловленная происходящими изменениями состояния диэлектрика конденсатора. Кроме того, абсолютно совершенной изоляции между пластинами конденсатора никогда не бывает; утечка в изоляции между пластинами приводит к тому, что параллельно конденсатору как бы оказывается включенным некоторое активное сопротивление, по которому течет ток и в котором, следовательно, затрачивается некоторая мощность. И в первом и во втором случае мощность затрачивается совершенно бесполезно на нагревание диэлектрика, поэтому се называют мощностью потерь.

Потери, обусловленные изменениями состояния диэлектрика, называются диэлектрическими, а потери, обусловленные несовершенством изоляции между пластинами, — потерями утечки.

Ранее мы сравнивали электрическую емкость с вместимостью герметически (наглухо) закрытого сосуда или с площадью дна открытого сосуда, имеющего вертикальные стенки.

Конденсатор в цепи переменного тока целесообразно сравнивать с гиб-костью пружины. При этом во избежание возможных недоразумений условимся под гибкостью понимать не упругость («твердость») пружины, а величину, ей обратную, т. е. «мягкость» или «податливость» пружины.

Представим себе, что мы периодически сжимаем и растягиваем спиральную пружину, прикрепленную одним концом наглухо к стене. Время, в течение которого мы будем производить полный цикл сжатия и растяжения пружины, будет соответствовать периоду переменного тока.

Таким образом, мы в течение первой четверти периода будем сжимать пружину, в течение второй четверти периода отпускать ее, в течение третьей четверти периода растягивать и в течение четвертой четверти снова отпускать.

Кроме того, условимся, что наши усилия в течение периода будут неравномерными, а именно: они будут нарастать от нуля до максимума в течение первой и третьей четвертей периода и уменьшаться от максимума до нуля в течение второй и четвертой четвертей.

Сжимая и растягивая пружину таким образом, мы заметим, что в начале первой четверти периода незакрепленный конец пружины будет двигаться довольно быстро при сравнительно малых усилиях с нашей стороны.

В конце первой четверти периода (когда пружина сожмется), наоборот, несмотря на возросшие усилия, незакрепленный конец пружины будет двигаться очень медленно.

В продолжение второй четверти периода, когда мы будем постепенно ослаблять давление на пружину, ее незакрепленный конец будет двигаться по направлению от стены к нам, хотя наши задерживающие усилия направлены по направлению к стене. При этом наши усилия в начале второй четверти периода будут наибольшими, а скорость движения незакрепленного конца пружины наименьшей. В конце же второй четверти периода, когда наши усилия будут наименьшими, скорость движения пружины будет наибольшей и т. д.

Продолжив аналогичные рассуждения для второй половины периода (для третьей и четвертой четвертей) и построив графики (рис. 1,б) изменения наших усилий и скорости движения незакрепленного конца пружины, мы убедимся, что эти графики в точности соответствуют графикам ЭДС и тока в емкостной цепи (рис 1,а), причем график усилий будет соответствовать графику ЭДС , а график скорости — графику силы тока.

 

Рисунок 3. а)Процессы в цепи переменного тока с конденсатором и б)сравнение конденсатора с пружиной.

Нетрудно, заметить, что пружина, так же как и конденсатор, в течение одной четверти периода накапливает энергию, а в течение другой четверти периода отдает ее обратно.

Вполне очевидно также, что чем меньше гибкость пружины,- т е. чем она более упруга, тем большее противодействие она будет оказывать нашим усилиям. Точно так же и в электрической цепи: чем меньше емкость, тем больше будет сопротивление цепи при данной частоте.

И наконец, чем медленнее мы будем сжимать и растягивать пружину, тем меньше будет скорость движения ее незакрепленного конца. Аналогично этому, чем меньше частота, тем меньше сила тока при данной ЭДС.

При постоянном давлении пружина только сожмется и на этом прекратит свое движение, так же как при постоянной ЭДС конденсатор только зарядится и на этом прекратится дальнейшее движение электронов в цепи.

А теперь как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока вы можете посмотреть в следующем видео:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!


Похожие материалы:

Добавить комментарий

Конденсатор / Хабр

Конденсатор имеет следующее схематическое изображение

Рассмотрим водопроводную модель конденсатора. Ранее мы говорили о том, что ток может течь только в трубе, соединенной в кольцо в замкнутой цепи. Но можно представить пустую емкость, в которую можно заливать воду, пока емкость не заполнится. Это и есть конденсатор — емкость, в которую можно заливать заряд.

Для большей аналогии лучше представить себе водонапорную башню, в модели — трубу бесконечной длины поставленную вертикально. Вода насосом закачивается в эту трубу с нижнего торца и поднимается на высоту. Чем больше воды закачали и чем выше она поднялась — тем сильнее столб воды давит на днище и выше там давление. Так-то в эту бесконечную трубу можно сколько угодно воды (электрического заряда) закачать, но при этом противодавление столба воды будет расти. Если качать заряд генератором напряжения, то когда противодавление сравняется с давлением (напряжением), создаваемым генератором — закачка остановится.

Если характеристикой резистора является сопротивление, то электрической характеристикой конденсатора является емкость.

С=Q/U

Емкость говорит, сколько заряда можно в конденсатор закачать, чтобы напряжение там поднялось до величины U. Можно сказать, что емкость характеризует диаметр трубы. Чем ýже труба, тем быстрее поднимается уровень воды при закачке и растет давление на дне трубы. Давление же зависит только от высоты водяного столба, а не от массы закачанной воды.

В электрических терминах, чем меньше емкость конденсатора, тем быстрее растет напряжение при закачке туда заряда.

Напомню, что электрический ток I равен количеству протекающего заряда Q в секунду. То есть I=Q/T, где T — время. Это все равно, что поток воды исчисляемый кубометрами в секунду. Или килограммами в сек, потом проверим по размерности).

Поэтому конденсатор с маленькой емкостью заполняется зарядом быстро, а с большой емкостью — медленно.

Рассмотрим теперь электрические цепи с конденсатором.

Пусть конденсатор подключен к генератору напряжения.

рис 9. Подключение конденсатора к генератору напряжения.

«Главный инженер повернул рубильник» S1 и.. тыдыщ!!! Что произошло?

Идеальный генератор напряжения имеет бесконечную мощность и может выдавать бесконечный ток. Когда замкнули рубильник в нашу емкость хлынуло бесконечное количество заряда в секунду и она мгновенно заполнилась и напряжение на ней выросло до U.

Теперь рассмотрим более реальную цепь.

Это Вторая Главная Цепь в жизни инженера-электронщика (после делителя напряжения) —
RC–цепочка.

RC–цепочка

RC -цепочки бывают интегрирующего и дифференцирующего типа.

RC–цепочка интегрирующего типа
рис 10. Подключение RC -цепочки интегрирующего типа к генератору напряжения.

Что произойдет в этой схеме, если замкнуть выключатель S1?

Конденсатор С исходно разряжен и напряжение на нем рано 0. Поэтому ток в первый момент будет равен I=U/R. Затем конденсатор начнет заряжаться, напряжение на нем увеличивается, и ток через резистор начнет уменьшаться. I=(U-Uc)/R. Этот процесс будет продолжаться, конденсатор будет заряжаться уменьшающимся током до напряжения источника U. Напряжение на конденсаторе при этом будет расти по экспоненте.

рис 11. График роста напряжения на конденсаторе при подаче напряжения величиной U (ступеньки).

Вопрос: А если запитать такую цепочку от генератора тока, как будет расти напряжение на конденсаторе?

Почему цепочка называется — «интегрирующего типа»?

Как выше было отмечено, ток в первый момент после подачи напряжение будет равен I=U/R, так как конденсатор разряжен, и напряжение на нем равно 0. И какое-то время, пока напряжение на конденсаторе Uc мало по сравнению с U, ток будет оставаться почти постоянным. А при заряде конденсатора постоянным током напряжение на нем растет линейно.

Uc=Q/C, а мы помним, что ток это количество заряда в секунду, то есть скорость протекания заряда. Другими словами, заряд это интеграл от тока.

Q = ∫ I * dt =∫ U/R * dt

то есть

Uc=1/RC * ∫ U * dt

Но все это близко к истине в начальный момент, пока напряжение на конденсаторе малó.

На самом деле все сводится к тому, что конденсатор заряжается постоянным током.
А постоянный ток выдает генератор тока. (См. вопрос выше)
Если источник напряжения выдает бесконечно большое напряжение и сопротивление R также имеет бесконечно большую величину, то по факту мы имеем уже идеальный генератор тока, и внешние цепи на величину этого тока влияния не оказывают.

RC–цепочка дифференцирующего типа

Ну тут все то же самое, что в интегрирующей цепочке, только наоборот.

рис 12. Дифференцирующая цепочка.

Более подробно свойства RC цепей хорошо освещены в интернете.

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов

Так же как резисторы, конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно.

При параллельном соединении емкости складываются — ну это и понятно, это как заполнять сообщающиеся сосуды, общий объем получается равным сумме объемов. При последовательном же соединении получится так, что конденсатор с маленькой емкостью заполнится зарядом быстрее, чем конденсатор с большой емкостью. Напряжение на маленьком конденсаторе быстро вырастет почти до напряжения источника ( ну и остальные конденсаторы внесут свой вклад) , ток в общей цепи уменьшится до нуля, и процесс заряда конденсаторов прекратится. Таким образом емкость последовательно соединенных конденсаторов получается меньше емкости самого маленького из них.

Upd.
Рассмотрим более подробно процесс заряда конденсатора на схеме рис.10 (по мотивам учебника И. В.Савельева «Курс общей физики», том II. «Электричество» )
Как было сказано в предыдущей статье О природе электрического тока электрический ток — это движение заряженных частиц. В проводниках ( в отличие от диэлектриков-изоляторов) часть электронов является свободными и такие электроны могут перескакивать от одного атому к другому. В целом проводник электрически нейтрален — отрицательный заряд электронов компенсируется положительным зарядом ядер атомов. Чтобы заставить электроны двигаться нужно создать их избыток на одном конце проводника и недостаток на другом. Этот избыток электронов на одном полюсе создает батарейка вследствие протекающих в ней электрохимических реакций. Когда проводник присоединяется к полюсам батарейки электроны от полюса, где их избыток начинают двигаться к другому полюсу, потому что одноименные заряды отталкивают друг друга. Эти свободные электроны движутся внутри проводника по всему объему.
Движение электронов в RC цепи на рис. 3 имеет другой характер. Поскольку цепь не замкнута (обкладки конденсатора не соединены друг с другом) постоянный ток в цепи идти не может. Поэтому поступающий избыток электронов с полюса батарейки приводит к тому, что проводник теряет электрическую нейтральность. Избыточный заряд q, распределяется по поверхности проводника так, чтобы напряженность поля внутри проводника была равна нулю. Ну это понятно, одноименные заряды отталкиваются и стремятся расположиться подальше друг от друга, то есть на поверхности. Если бы не было резистора R, то перераспределение зарядов по поверхности происходило бы мгновенно. Однако резистор ограничивает ток ( движение зарядов) поэтому перераспределение происходит постепенно. По мере зарядки конденсатора напряжение на нем растет и ток через резистор уменьшается. Избыточные электроны концентрируются на одной обкладке и создают электрическое поле. Это поле отталкивает электроны, находящиеся на другой обкладке и «проталкивает» их дальше по проводнику к отрицательному полюсу батареи. (Знаки + и в данном случае берем условно). Таким образом в незамкнутой цепи протекает ток заряда конденсатора. Этот ток не постоянный и уменьшается со временем. Однако, если в какой-то момент поменять полярность батареи, то ток потечет уже в обратную сторону. Если это переключение делать достаточно часто, так чтобы конденсатор не успевал полностью зарядиться, то в цепи все время будет течь ток, то в одну, то в другую сторону. Это и происходит, когда говорят, что «конденсатор проводит переменный ток».
Для плоского конденсатора емкость равна С=ε0*ε*S/d , где d – зазор между обкладками, ε – диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего зазор, S — площадь обкладок.
То есть на емкость влияет не только площадь обкладок и расстояние между ними, но и материал диэлектрика, который между обкладками помещен. Причем на емкость конденсатора материал диэлектрика может влиять достаточно сильно, с разными дополнительными эффектами, см. например статью «Поляризация диэлектрика»

Литература
«Драма идей в познании природы», Зельдович Я.Б., Хлопов М.Ю., 1988
«Курс общей физики», том II. «Электричество» И.В.Савельев
Википедия — статьи про электричество.

Элеком37, Переменный ток. Трансформатор.

Переменный ток. Трансформатор.


Основная часть электроэнергии в мире в настоящее время вырабатывается генераторами переменного тока, создающими синусоидальное напряжение. Они позволяют наиболее просто и экономно осуществлять передачу, распределение и использование электрической энергии.

Устройство, предназначенное для превращения механической энергии в энергию переменного тока, называется генератором переменного тока. Он характеризуется переменным напряжением U(t) (индуцированной ЭДС) на его клеммах. В основу работы генератора переменного тока положено явление электромагнитной индукции.

Переменным током называется электрический ток, который изменяется с течением времени по гармоническому закону. Величины U0, I0 = U0/R называются амплитудными значениями напряжения и силы тока. Значения напряжения U(t) и силы тока I(t), зависящие от времени, называют мгновенными.

Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения. Действующим (эффективным) значением переменного тока называется сила такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделил бы в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток. Для переменного тока действующее значение силы тока может быть рассчитано по формуле:

Аналогично можно ввести действующее (эффективное) значение и для напряжения, рассчитываемое по формуле:

Таким образом, выражения для мощности постоянного тока остаются справедливыми и для переменного тока, если использовать в них действующие значения силы тока и напряжения:

Обратите внимание, что если идет речь о напряжении или силе переменного тока, то (если не сказано иного) имеется в виду именно действующее значение. Так, 220В – это действующее напряжение в домашней электросети.

Конденсатор в цепи переменного тока.

Строго говоря, конденсатор ток не проводит (в том смысле, что носители заряда через него не протекают). Поэтому, если конденсатор подключен в цепь постоянного тока, то сила тока в любой момент времени в любой точке цепи равна нулю. При подключении в цепь переменного тока из-за постоянного изменения ЭДС конденсатор перезаряжается. Ток через него по-прежнему не течет, но ток в цепи существует. Поэтому условно говорят, что конденсатор проводит переменный ток. В этом случае вводится понятие сопротивления конденсатора в цепи переменного тока (или емкостного сопротивления). Это сопротивление определяется выражением:

Обратите внимание, что емкостное сопротивление зависит от частоты переменного тока. Оно в корне отличается от привычного нам сопротивления R. Так, на сопротивлении R выделяется теплота (поэтому его часто называют активным), а на емкостном сопротивлении теплота не выделяется. Активное сопротивление связано со взаимодействием носителей заряда при протекании тока, а емкостное – с процессами перезарядки конденсатора.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

При протекании переменного тока в катушке возникает явление самоиндукции, и, следовательно, ЭДС. Из-за этого напряжение и сила тока в катушке не совпадают по фазе (когда сила тока равна нулю, напряжение имеет максимальное значение и наоборот). Из-за такого несовпадения средняя тепловая мощность, выделяющаяся в катушке, равна нулю. В этом случае вводится понятие сопротивления катушки в цепи переменного тока (или индуктивного сопротивления). Это сопротивление определяется выражением:

Обратите внимание, что индуктивное сопротивление зависит от частоты переменного тока. Как и емкостное сопротивление, оно отличается от сопротивления R. Как и на емкостном сопротивлении, на индуктивном сопротивлении теплота не выделяется. Индуктивное сопротивление связано с явлением самоиндукции в катушке.

Трансформаторы

Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы. Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с некоторым напряжением U1, а вторичная обмотка подключается к нагрузке, на которой появляется напряжение U2. При этом, если число витков в первичной обмотке равно n1, а во вторичной n2, то выполняется следующее соотношение:

Коэффициент трансформации вычисляется по формуле:

Если трансформатор идеальный, то выполняется следующее соотношение (мощности на входе и выходе равны):

В неидеальном трансформаторе вводится понятие КПД:



Другие стаьи по теме «Электричество»

1.      Электрический ток в газах и в вакууме.
2.     Электрический ток. Сила тока. Сопротивление.
3.     Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников.
4.     ЭДС. Закон Ома для полной цепи.
5.     Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.
6.     Электролиз.
7.     Электрический заряд и его свойства.
8.     Закон Кулона.
9.     Электрическое поле и его напряженность.
10.   Принцип суперпозиции. Потенциальная энергия взаимодействия зарядов.
11.   Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение.
12.   Электрическая емкость. Плоский конденсатор. Соединения конденсаторов.
13.   Проводящая сфера. Свойства проводника в электрическом поле.
14.   Сила Ампера. Сила Лоренца.
15.   Теория о магнитном поле.
16.   Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Движение проводника в магнитном поле.
17.   Индуктивность. Самоиндукция. Энергия магнитного поля. Правило Ленца.
18.   Гармонические колебания.
19.   Математический маятник. Пружинный маятник. Механические волны.
20.   Электрический контур.
21.   Переменный ток. Трансформатор.

Цепи переменного тока — презентация онлайн

Цепи переменного тока
ГР ОМ 14-1
Белый Р.Ю.
RCL
в цепи переменного тока -1
@ Краснополянская школа № 1 Домнин Константин Михайлович 2006 год
1. Действующие значения
тока и напряжения.
Активное сопротивление в
цепи переменного тока
Действующие значения тока и напряжения, виды сопротивлений
Рассмотрим активное сопротивление в цепи переменного тока:
U U m cos t
R
Мгновенное значение силы
тока через активное
сопротивление
пропорционально
мгновенному значению
напряжения
U U m cos t
i
I m cos t
R
R
Активное сопротивление в цепи переменного тока
Графики изменения напряжения и силы
тока на активном сопротивлении
Время, с
Колебания напряжения
Колебания силы тока
Активное сопротивление в цепи переменного тока
Введем понятие действующего значения напряжения и силы тока:
i,A
При прохождении переменного тока
через проводник, как видно из графика,
его значение не остается постоянным:
Im

t,c
Ток плавно изменяется от нуля до
амплитудного значения. Значит и
тепловое действие тока различно в
разные моменты времени.
Какое значение тока можно использовать
для расчета работы и мощности тока ?
Понятно, что необходимо брать усредненное значение, называемое
действующим значением силы тока (т.е действие переменного тока
заменяется действием постоянного тока, дающего такой же тепловой эффект)
Im

0,7 I m
2
Активное сопротивление в цепи переменного тока
Аналогично действующее значение напряжения:
Um

0,7 I m
2
Тогда действующая мощность (средняя мощность):
P Uд Iд
а выделяемое в проводнике тепло:
2

Q U д I д t I д R t
t
R
2
2. Конденсатор в цепи
переменного тока
C
Конденсатор в цепи переменного тока
Давайте вспомним, что такое конденсатор
Конденсатор – это система из двух
проводников, разделенных слоем
диэлектрика (воздуха, слюды,
керамики …)
Ясно, что конденсатор
– это разрыв в цепи
(подобно
разомкнутому
выключателю),
поэтому постоянный
ток конденсатор не
проводит
Конденсатор в цепи переменного тока
Посмотрим, как ведет себя конденсатор в цепи переменного
тока:
Замкнем цепь и понаблюдаем движение электронов в цепи:
~
Источник ~ тока,
обладающий
Мы видим, что ток между обкладками конденсатора по
прежнему не идет, однако вследствие перезарядки
конденсатора через лампочку идет переменный ток – т. е.
конденсатор проводит переменный ток
и
r
Конденсатор в цепи переменного тока
Итак, конденсатор проводит переменный ток, однако он
оказывает току сопротивление, которое называется емкостным
сопротивлением
1
1

C 2 C

— емкостное
сопротивление
— циклическая частота протекающего тока
С – электроемкость конденсатора
— частота тока
Конденсатор в цепи переменного тока
Проанализируем формулу емкостного сопротивления:
1
1

C 2 C
Из формулы видно, что сопротивление конденсатора обратно
пропорционально частоте протекающего тока и его электроемкости :

XС 0
0 XС
Сопротивление конденсатора
уменьшается с ростом
частоты, значит конденсатор
хорошо проводит
высокочастотные колебания и
плохо – низкочастотные, а
постоянный ток вообще не
проводит
Конденсатор в цепи переменного тока
График зависимости сопротивления конденсатора от частоты:

XС1
XС2
С1
С2
С2>C1
Сопротивление конденсатора зависит и от его электроемкости:
при фиксированной частоте конденсатор с большей емкостью будет
обладать меньшим сопротивлением
Конденсатор в цепи переменного тока
Сдвиг фаз между напряжением и током:
Если напряжение на конденсаторе меняется по закону:
U U m cos t
то заряд на конденсаторе равен:
q CU m cos t
тогда сила тока в цепи:
i q (CU m cos t ) U mC sin t
U mC cos( t )
2
Конденсатор в цепи переменного тока
Графики тока и напряжения на конденсаторе:
Время, с
Колебания напряжения
Колебания силы тока
3. Индуктивность в цепи
переменного тока
L
Индуктивность в цепи переменного тока
Давайте вспомним, что такое индуктивность
Индуктивность L– это физическая величина,
подобная массе в механике. Как в механике для
изменения скорости тела нужно время, и масса
является мерой этого времени (инерция), так и
электродинамике для изменения тока через
проводник нужно время и индуктивность является
мерой этого времени (самоиндукция)
L
Катушка индуктивности –
это обычный проводник с
необычной формой,
обладающий активным
сопротивлением.
Поэтому катушка хорошо
проводит постоянный ток,
значение которого
ограничено только его
активным сопротивлением
Явление самоиндукции возникает только в моменты включения и
выключения (препятствует любому изменению тока)
Индуктивность в цепи переменного тока
Посмотрим, как ведет себя индуктивность в цепи переменного
тока:
Замкнем цепь и сравним яркость горения лампочек 1 и 2
Л1
Л2
R
L
~
Источник ~ тока,
обладающий
и
r
В цепи сопротивление R поберем равным активному сопротивлению L
Лампочка Л1 горит гораздо ярче, чем Л2
Почему ?
Индуктивность в цепи переменного тока
Все дело в явлении самоиндукции, возникающей в катушке при
любом изменении тока, которое мешает этому изменению –
поэтому у катушки индуктивности кроме активного
сопротивления провода, из которого она сделана, появляется
еще одно сопротивление, обусловленное явлением
самоиндукции и называемое индуктивным сопротивлением
X L L 2 L

циклическая частота протекающего тока
L – индуктивность катушки
— частота тока
XL
Индуктивность в цепи переменного тока
Проанализируем формулу индуктивного сопротивления:
X L L 2 L
Из формулы видно, что индуктивное сопротивление прямо
пропорционально частоте протекающего тока и индуктивности
X
L
XL
0 XL 0
Индуктивное сопротивление
увеличивается с ростом
частоты, значит катушка
хорошо проводит
низкочастотные колебания и
плохо – высокочастотные, а
для постоянного тока оно
равно нулю
Индуктивность в цепи переменного тока
Сдвиг фаз между напряжением и током:
Если ток в катушке изменяется по закону:
i I m cos t
то напряжение на катушке изменяется по закону:
U U m sin( t )
2
Правило:
CIVIL
Индуктивность в цепи переменного тока
Графики тока и напряжения на индуктивности:
Время, с
Колебания напряжения
Колебания силы тока
4. Использование
частотных свойств
конденсатора и катушки
индуктивности
5. Использование частотных свойств конденсатора и катушки
Таким образом, в цепи переменного тока можно выделить 3 вида
сопротивлений (или три вида элементов, оказывающих сопротивление
току)
СОПРОТИВЛЕНИЕ
R
активное
реактивное
XL индуктивное
емкостное XC
Реальные электрические цепи содержат все виды сопротивлений
(активное, индуктивное и емкостное), поэтому ток в реальной цепи зависит
от ее полного (эквивалентного) сопротивления, а сдвиг фаз определяется
величиной L и C цепи
5. Использование частотных свойств конденсатора и катушки
Итак,
• конденсатор хорошо проводит ВЧ колебания, и плохо – НЧ
колебания
• катушка наоборот: хорошо НЧ колебания и плохо – ВЧ
колебания
Эти свойства позволяют создать:
1. Различные частотные фильтры – схемы, позволяющие
выделить из всего сигнала (например от магнитофона) НЧ и ВЧ
составляющие:
Вход сигнала
от
магнитофона
НЧ
ВЧ
Используя различные значения R, L и C, можно создавать
фильтры с заданными параметрами (полосой пропускания)
5. Использование частотных свойств конденсатора и катушки
2. Электрический колебательный контур, состоящий из конденсатора и
катушки индуктивности
L
C
Колебательный контур обладает
замечательный свойством – пропускать
колебания (резонировать) только
определенной частоты, зависящей от
емкости конденсатора и индуктивности
катушки
рез
1
2 LC
Эти свойства контура широко
применяются в радио и
телеприемной и передающей
аппаратуре для селекции сигналов

Задачник Кванта. Переменный ток. Условия задач [61- 80]

          

Задачник Кванта. Переменный ток. Условия задач [61 — 80]

61.Ф1496. В сеть переменного тока (220 В50 Гц) включили последовательно соединенные конденсатор емкостью 10 мкФи нагреватель сопротивлением 1000 Ом. Какую катушку следует подключить параллельно нагревателю, чтобы ток через него был максимальным? Чему равна величина этого тока?

62.Ф1516. Трансформатор имеет две одинаковые обмотки, намотанные на тороидальный сердечник. Индуктивность каждой обмотки L, активное сопротивление провода пренебрежимо мало. К источнику переменного напряжения частоты ωподключают одну из обмоток непосредственно, а другую − последовательно с резистором сопротивлением R. Найдите сдвиг фаз между напряжением и током источника. Рассеяние магнитного потока мало, внутреннее сопротивление источника равно нулю.

63.Ф1525. Вольт-амперная характеристика диода в прямом направлении изображена на рисунке а, в обратную сторону диод совершенно не проводит. Собрана схема из двух резисторов сопротивлением по 500 Ом и четырех диодов (рис. б). К точкам Аи Б схемы подключают выход источника переменного (синусоидального) напряжения. Нарисуйте график зависимости от времени напряжения, измеренного между точками В и Г. Рассмотрите три случая − амплитудные значения переменного напряжения источника равны 1 В2 В и 2,5 В.

64.Ф1552. На ферромагнитный сердечник намотаны две одинаковые катушки, каждая индуктивностью L (рис.). Последовательно с одной из катушек подключили резистор сопротивлением R, последовательно с другой − резистор сопротивлением 2R, а получившиеся цепочки соединили параллельно и включили в сеть переменного напряжения, амплитуда которого U0 и частота f. Найдите токи, протекающие через резисторы. Элементы цепи считать идеальными, рассеянием магнитного потока пренебречь.

65.Ф1562. На тороидальный сердечник из ферромагнитного материала с очень большой магнитной проницаемостью намотана катушка, состоящая из большого числа витков и имеющая индуктивность L. От середины катушки сделан отвод. Схема подключения этой катушки и конденсатора емкостью С к источнику переменного напряжения с амплитудой Uo и частотой ω приведена на рисунке. Что показывает амперметр, имеющий пренебрежимо малое сопротивление?

66.Ф1567. Нагреватель имеет сопротивление R = 100 Ом. В вашем распоряжении есть две одинаковые катушки, индуктивность каждой катушки L = 0,5 Гн, и большое количество разнообразных конденсаторов. Сеть − 36 В50 Гц − рассчитана на очень большую мощность, катушки и конденсаторы можно считать идеальными. Какую максимальную мощность можно получить в нагревателе?

67.Ф1576. Схема, изображенная на рисунке, подключена к сети (220 В50 Гц). Емкость конденсатора С = 0,01 мкФ, диоды можно считать идеальными. Какой ток покажет миллиамперметр магнитоэлектрической системы, предназначенный для постоянного тока? До какого напряжения зарядился бы еще один конденсатор емкостью С, если бы его включили вместо миллиамперметра?

68.Ф1590. Колебательный контур состоит из параллельно соединенных конденсатора емкостью С и катушки индуктивностью L. В тот момент, когда заряд конденсатора Q, а ток катушки I, параллельно подключают еще одну катушку индуктивностью 2L. Найдите максимальный заряд конденсатора после такого подключения. Как изменится ответ, если вместо катушки подключить в тот же момент конденсатор емкостью ? Элементы цепи считать почти идеальными.

69.Ф1591. Источник переменного напряжения частоты ω имеет внутреннее сопротивление R. Известно, что максимальную мощность в нагрузке можно получить в том случае, когда сопротивление нагрузки в точности равно внутреннему сопротивлению источника (как и для цепей постоянного тока). Однако сопротив ление нагрузки составляет 5R. Как нужно подключить в цепь катушку индуктивности и конденсатор и какими они должны быть, чтобы мощность в нагрузке оказалась максимально возможной?

70.Ф1621. Катушка индуктивности состоит из нескольких одинаковых витков очень тонкого провода, намотанных вплотную друг к другу. На оси катушки на некотором расстоянии от нее расположили еще один такой же замкнутый виток так, что ось витка совпадает с осью катушки. Катушку подключили к выходу источника переменного тока, при этом амплитуда тока отдельно расположенного витка оказалась в k = 3 раза меньше амплитуды тока катушки. Во сколько раз отличаются величины индуктивности катушки, измеренные без дополнительного витка и вместе с ним? Сопротивление провода, из которого сделаны витки, пренебрежимо мало. Считайте, что индуктивность катушки без дополнительного витка в 30 раз больше индуктивности одного витка.

71.Ф1622. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и двух одинаковых конденсаторов, включенных между собой последовательно. Катушка и конденсаторы практически идеальные, но из-за наличия малого сопротивления соединяющих проводов r = 0,1 Ом колебания медленно затухают: за n1 = 10 периодов колебаний амплитуда тока через катушку уменьшается на α = 1 %. Параллельно одному из конденсаторов подключают резистор (рис.), и теперь амплитуда колебаний уменьшается на тот же 1 % за n2 = 2 полных периода колебаний. Найдите сопротивление этого резистора.

72.Ф1637. Катушка индуктивностью L = 1 Гн присоединена параллельно конденсатору емкостью С = 10 мкФ, последовательно с получившимся контуром включен еще один такой же конденсатор и к получившейся цепи подключен генератор низкой частоты с амплитудой выходного напряжения Uo = 1 В. На какой частоте ток, потребляемый от генератора цепью, получается очень малым? На какой частоте этот ток резко возрастает? Оцените максимальную амплитуду напряжения на катушке, если сопротивление провода ее обмотки R = 10 Ом. Остальные элементы цепи считайте идеальными.

73.Ф1642. В сеть переменного напряжения (220 В50 Гц) включили последовательно конденсатор некоторой емкости и катушку индуктивностью 1 Гн. Параллельно конденсатору подключили вольтметр с очень большим сопротивлением. При какой емкости конденсатора вольтметр покажет напряжение 220 В? Какую емкость конденсатора ни в коем случае использовать нельзя?

74.Ф1652. К простой цепи, собранной из двух резисторов сопротивлением R = 1 кОм и двух конденсаторов емкостью С = 1 мкФ, подведено напряжение сети: 220 В50 Гц (рис.). Амперметр в схеме имеет очень маленькое сопротивление. Найдите показание амперметра. Обычно приборы переменного тока градуируются в действующих (эффективных) значениях.

75.Ф1667. К сети переменного напряжения частоты 50 Гц подключены последовательно конденсатор емкостью 10 мкФ и амперметр переменного тока. Последова-тельно с ними включают катушку. При какой индуктивности катушки показания амперметра увеличатся в два раза? При какой индуктивности показания уменьшатся в два раза? Как изменятся токи, если катушки с вычисленными вамп параметрами подсоединять не последовательно, а параллельно конденсатору? Элементы цепи считать идеальными.

76.Ф1681. На ферромагнитный кольцевой сердечник с очень большой магнитной проницаемостью намотаны две совершенно одинаковые обмотки − катушки индуктивностью L каждая. Последовательно с одной из обмоток включаем конденсатор емкостью С, к получившейся последовательной цепочке подключаем параллельно вторую обмотку. При помощи генератора синусоидального напряжения и лампочки накаливания исследуем свойства получившейся схемы (рис.). Как меняется накал лампочки при изменении частоты генератора? Что изменится, если поменять местами выводы одной из обмоток?

77.Ф1696. Цепь из двух конденсаторов емкостью по 10 мкФ и двух резисторов сопротивлением по 1 кОм (рис.) подсоединена к источнику переменного напряжения 220 В50 Гц. Что покажет вольтметр, включенный между точками А и Б? А если вместо вольтметра подключить амперметр − какой ток он покажет? А если включить в цепь ваттметр, подсоединив высокоомную его обмотку (обмотку напряжения) непосредственно к источнику, а низкоомную (токовую) к точкам А и Б, − что он покажет?

78.Ф1697. Каждый из двух одинаковых трансформаторов имеет две многовитковые обмотки, в одной из которых витков вдвое больше, чем в другой. Трансформаторы соединены между собой так, как показано на рисунке (никаких дополнительных подробностей нет!), и подключены к сети переменного напряжения 220 В. Что может показывать в этой схеме амперметр? Сердечники трансформаторов сделаны из материала с очень большой магнитной проницаемостью, потерь энергии в трансформаторах нет. Сопротивления резисторов по 1 кОм каждое.

79.Ф1711. Резистор сопротивлением 100 Ом подключен к сети переменною напряжения 220 В50 Гц последовательно с диодом (идеальный диод имеет нулевое сопротивление при пропускании через него тока одной полярности и бесконечное сопротивление при попытке пропустить ток другой полярности). Найдите среднюю мощность, выделяющуюся в резисторе в виде тепла. Во сколько раз изменится эта мощность при подключении параллельно резистору конденсатора емкостью 1 мкФ? А при подключении конденсатора емкостью 1000 мкФ?

80.Ф1726. Цепочку из трех одинаковых резисторов сопротивлением R каждый и двух идеальных диодов подключили к источнику переменного напряжения с амплитудой Uo (рис.). Найдите среднюю тепловую мощность, выделяющуюся на каждом из резисторов.

          

ПРОВОДИМОСТЬ КОНДЕНСАТОРА ПО ПОСТОЯННОМ ТОКУ | Дмитрий Компанец

Конденсатор с проводимостью

Конденсатор с проводимостью

Если сказать, что обыкновенный Конденсатор проводит Постоянный ток , то Вас скорее всего засмеют и начнут поучать фразами типа «Учите матчасть!» «Скурил учебник не читая!» и тому подобными.

Так вот, скажу я вам — Все эти «учителя», нахватавшиеся верхушек знаний и возомнившие себя Великими Гуру в электронике , не правы!
ПочемУ? Да потому что…….

Не будем разводить демагогию про ESR – оно же эквивалентное последовательное сопротивление – это очень важный параметр конденсаторов.

Это нам и Вам не поможет =) Да и то что для переменного тока конденсатор проводник с сопротивлением зависящем от частоты колебаний и емкости нам тут ни к чему.
У нас ПОСТОЯННЫЙ ТОК и КОНДЕНСАТОР который, согласно всем законам и правилам есть разрыв электрической цепи.

Но есть конденсаторы которые никак не следуют этому правилу. К примеру если у вас в руках оказался конденсатор от микроволновки, то Вы будете очень удивлены увидев как он проводит ток и имеет сопротивление около 11 Мом

Конечно , если вы человек опытный, вы поищите информацию или табличку или надпись на корпусе и поймете в чем дело

К примеру в этом высоковольтном конденсаторе имеется встроенный резистор на 10 Мом, что и указано на этикетке

Но как тогда быть с тем , что

все эти конденсаторы имеют далеко не нулевое сопротивление по постоянному току и кроме того они даже более проводящие чем тот что содержит внутри своего корпуса резистор.

Старый советский конденсатор имеет сопротивление 1,1 Мом

Новый забугорный конденсатор аналогично проводит ток. Если вам кажется что это не так — всё легко проверяется приборами.

Сопротивление в 1 Мом только кажется большим, для радиосхем и изделий на полевых транзисторах это весьма критичное свойство о котором важно знать проектируя схемы или создавая свои самоделки.

Конденсаторы

— learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 76

Теория конденсаторов

Примечание : Материал на этой странице не совсем критичен для понимания новичками в электронике … и к концу все становится немного сложнее. Мы рекомендуем прочитать раздел Как делается конденсатор , остальные, вероятно, можно было бы пропустить, если они вызывают у вас головную боль.

Как делается конденсатор

Схематический символ конденсатора на самом деле очень похож на то, как он сделан.Конденсатор состоит из двух металлических пластин и изоляционного материала, называемого диэлектриком . Металлические пластины расположены очень близко друг к другу, параллельно, но между ними находится диэлектрик, чтобы они не соприкасались.

Ваш стандартный конденсаторный сэндвич: две металлические пластины, разделенные изолирующим диэлектриком.

Диэлектрик может быть изготовлен из всех видов изоляционных материалов: бумаги, стекла, резины, керамики, пластика или всего, что препятствует прохождению тока.

Пластины изготовлены из проводящего материала: алюминия, тантала, серебра или других металлов. Каждый из них подключен к клеммному проводу, который в конечном итоге подключается к остальной части схемы.

Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — зависит от его конструкции. Для большей емкости требуется конденсатор большего размера. Пластины с большей площадью перекрытия поверхности обеспечивают большую емкость, в то время как большее расстояние между пластинами означает меньшую емкость. Материал диэлектрика даже влияет на то, сколько фарад имеет колпачок.Полная емкость конденсатора может быть рассчитана по формуле:

где ε r — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (постоянное значение, определяемое материалом диэлектрика), A — площадь перекрытия пластин друг с другом, а d — расстояние между пластинами.

Как работает конденсатор

Электрический ток — это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют, чтобы загораться, вращаться или делать то, что они делают.Когда ток течет в конденсатор, заряды «застревают» на пластинах, потому что не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны — отрицательно заряженные частицы — засасываются одной из пластин, и она становится в целом отрицательно заряженной. Большая масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивает, как заряды, на другой пластине, делая ее заряженной положительно.

Положительный и отрицательный заряды на каждой из этих пластин притягиваются друг к другу, потому что это то, что делают противоположные заряды.Но с диэлектриком, сидящим между ними, как бы они ни хотели соединиться, заряды навсегда останутся на пластине (до тех пор, пока им не будет куда-то идти). Неподвижные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на электрическую потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на таком конденсаторе, крышка накапливает электрическую энергию так же, как батарея может накапливать химическую энергию.

Зарядка и разрядка

Когда на пластинах конденсатора сливаются положительный и отрицательный заряды, конденсатор становится на заряженным .Конденсатор может сохранять свое электрическое поле — удерживать свой заряд, потому что положительный и отрицательный заряды на каждой из пластин притягиваются друг к другу, но никогда не достигают друг друга.

В какой-то момент обкладки конденсатора будут настолько заряжены, что просто не смогут больше принимать их. На одной пластине достаточно отрицательных зарядов, чтобы они могли отразить любые другие, которые попытаются присоединиться. Именно здесь вступает в игру емкость конденсатора (фарады), которая говорит вам о максимальном количестве заряда, которое может хранить конденсатор.

Если в цепи создается путь, который позволяет зарядам найти другой путь друг к другу, они выйдут из конденсатора, и он разрядит .

Например, в схеме ниже можно использовать аккумулятор для создания электрического потенциала на конденсаторе. Это вызовет нарастание одинаковых, но противоположных зарядов на каждой из пластин, пока они не станут настолько полными, что оттолкнут ток от протекания. Светодиод, расположенный последовательно с крышкой, может обеспечивать путь для тока, а энергия, запасенная в конденсаторе, может использоваться для кратковременного освещения светодиода.

Расчет заряда, напряжения и тока

Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — говорит вам, сколько заряда он может хранить. Сколько заряда в конденсаторе хранит в настоящее время , зависит от разности потенциалов (напряжения) между его пластинами. Эта взаимосвязь между зарядом, емкостью и напряжением может быть смоделирована следующим уравнением:

Заряд (Q), накопленный в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).

Емкость конденсатора всегда должна быть постоянной известной величиной. Таким образом, мы можем регулировать напряжение, чтобы увеличивать или уменьшать заряд крышки. Больше напряжения означает больше заряда, меньше напряжения … меньше заряда.

Это уравнение также дает нам хороший способ определить значение одного фарада. Один фарад (F) — это способность хранить одну единицу энергии (кулоны) на каждый вольт.

Расчет тока

Мы можем пойти дальше по уравнению заряда / напряжения / емкости, чтобы выяснить, как емкость и напряжение влияют на ток, потому что ток — это скорость потока заряда.Суть отношения конденсатора к напряжению и току такова: величина тока , проходящего через конденсатор , зависит как от емкости, так и от того, как быстро напряжение растет или падает . Если напряжение на конденсаторе быстро растет, через конденсатор будет индуцироваться большой положительный ток. Более медленный рост напряжения на конденсаторе означает меньший ток через него. Если напряжение на конденсаторе стабильное и неизменное, через него не будет проходить ток.

(Это некрасиво, и это касается вычислений. Это не все, что нужно, пока вы не перейдете к анализу во временной области, разработке фильтров и другим грубым вещам, поэтому переходите к следующей странице, если вам не нравится это уравнение .) Уравнение для расчета тока через конденсатор:

Часть dV / dt этого уравнения является производной (причудливый способ сказать мгновенной скорости ) напряжения во времени, это эквивалентно тому, как «насколько быстро напряжение растет или падает в этот самый момент».Большой вывод из этого уравнения заключается в том, что если напряжение стабильно , производная равна нулю, что означает, что ток также равен нулю . Вот почему ток не может течь через конденсатор, поддерживающий постоянное постоянное напряжение.



← Предыдущая страница
Условные обозначения и единицы Конденсатор на

А блокирует постоянный ток, но допускает переменный ток. Почему? и как?

Конденсаторы имеют две параллельные металлические пластины, расположенные близко друг к другу, и между пластинами есть зазор.

А конденсатор блокирует постоянный ток, но допускает переменный ток. Почему? и как?

Конденсаторы имеют два параллельных металлические пластины размещены вплотную друг к другу и между пластинами имеется зазор. Всякий раз, когда подключен источник напряжения (постоянного или переменного напряжения) через конденсатор C электроны от источника достигнут пластины и останавливаться. Они не могут перепрыгнуть через зазор между пластинами, чтобы продолжить движение в схема. Следовательно, электроны текут в одном направлении (т.е.е. DC) не может проходят через конденсатор. Но электроны от источника переменного тока, кажется, текут через C. Давайте посмотрим, что происходит на самом деле!

постоянного тока не может протекать через конденсатор:

Рассмотрим конденсатор с параллельными пластинами чьи пластины не заряжены (одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов). DC источник (батарея) подключается к клемме C, как показано на рисунке (а).

Как только аккумулятор подключен, электроны начинают течь от отрицательного вывода и накапливаются на правая пластина, делая ее отрицательной.Из-за этого отрицательного потенциала электроны, присутствующие в соседней левой пластине, отталкиваются и перемещаются к положительному выводу батареи.


Когда электроны покидают левую пластину, она заряжается положительно. Этот процесс называется зарядкой. Направление потока электронов показано стрелками.

Зарядка пластин продолжается до уровня батареи. Как только C будет полностью заряжен, ток прекратится.

В это время мы говорим, что конденсатор блокирует рисунок постоянного тока (c).


переменного тока протекает (?!) через конденсатор:

Теперь источник переменного тока подключен через C. В какой-то момент правая сторона источника находится под отрицательным потенциалом, тогда электроны текут с отрицательной клеммы на правую пластину и слева пластину к положительному выводу, как показано на рисунке (d), но электроны не пересекаются зазор между пластинами.Эти электронные потоки показаны стрелками. таким образом, происходит зарядка пластин, и пластины становятся полностью заряжен (рисунок (e)).

Через некоторое время полярность источника переменного тока перевернуты, и правая сторона источника теперь положительна. В электроны, скопившиеся в правой пластине, начинают течь к положительной терминал и электроны от отрицательного терминала текут на левую пластину, чтобы нейтрализует положительные заряды, хранящиеся в нем.В результате чистые сборы количество присутствующих в пластинах начинает уменьшаться, и это называется разрядкой. Эти электронные потоки представлены стрелками, как показано на рисунке (f). Однажды заряды исчерпаны, C будет заряжен снова, но с обратной полярностью, так как показано на рисунке (g).

Таким образом, электроны текут в одном направление во время зарядки конденсатора и его направление меняется на противоположное, пока разрядка (обычный ток также противоположен в обоих случаях).Хотя электроны текут в цепи, электроны не пересекают зазор между пластинами. Таким образом, переменный ток проходит через конденсатор.

Учебные материалы, Примечания к лекциям, Назначение, Справочная информация, объяснение описания вики, краткая информация

12-я Физика: Электромагнитная индукция и переменный ток: Конденсатор блокирует постоянный ток, но допускает переменный ток. Почему? и как? |

Диэлектрики — Гипертекст по физике

Обсуждение

основная идея

Диэлектрики — изоляторы простые и простые.Эти два слова относятся к одному и тому же классу материалов, но имеют разное происхождение и используются преимущественно в разных контекстах.

  • Поскольку в неметаллических твердых телах заряды не могут легко перемещаться, в стекле, керамике и пластике могут быть «островки» заряда. Латинское слово «остров» — insula , от которого происходит слово insulator . Напротив, заряды в металлических твердых телах имеют тенденцию легко перемещаться — как будто кто-то или что-то их ведет.Латинский префикс con или com означает «с». Человек, с которым у вас есть хлеб, — ваш товарищ. (По-латыни хлеб — panis ). Взять что-то с собой в дорогу — значит передать это. (Латинское слово обозначает дорогу с по .) Человек, с которым вы путешествуете, который указывает дорогу или обеспечивает безопасный переход, является кондуктором. (Латинское слово для обозначения лидера — , проводник .) Материал, обеспечивающий безопасный проход электрических зарядов, — это проводник .
  • Вставка слоя неметаллического твердого вещества между пластинами конденсатора увеличивает его емкость.Греческий префикс di или dia означает «поперек». Линия, пересекающая углы прямоугольника, — это диагональ. (Греческое слово, обозначающее угол — gonia — γωνία.) Измерение поперек круга — это диаметр. (Греческое слово для обозначения меры — метрон — μέτρον.) Материал, помещенный на пластины конденсатора, как небольшой непроводящий мостик, — это диэлектрик .

Пластиковое покрытие электрического шнура является изолятором. Стеклянные или керамические пластины, используемые для поддержки линий электропередач и предотвращения их замыкания на землю, являются изоляторами.Практически всегда, когда неметаллическое твердое тело используется в электрическом устройстве, оно называется изолятором. Возможно, единственный раз, когда слово диэлектрик используется в отношении непроводящего слоя конденсатора.

Диэлектрики в конденсаторах служат трем целям:

  1. , чтобы предотвратить соприкосновение проводящих пластин, что позволяет уменьшить расстояние между пластинами и, следовательно, увеличить емкость;
  2. для увеличения эффективной емкости за счет уменьшения напряженности электрического поля, что означает, что вы получаете тот же заряд при более низком напряжении; и
  3. , чтобы уменьшить возможность короткого замыкания из-за искрения (более официально известного как пробой диэлектрика) во время работы при высоком напряжении.

что здесь происходит

Когда металл помещается в электрическое поле, свободные электроны текут против поля, пока не выйдут из проводящего материала. В кратчайшие сроки у нас будет избыток электронов с одной стороны и дефицит с другой. Одна сторона проводника заряжена отрицательно, а другая — положительно. Освободите поле, и электроны на отрицательно заряженной стороне окажутся слишком близко для комфорта. Подобные заряды отталкиваются, и электроны убегают друг от друга так быстро, как только могут, пока не распределятся равномерно по всему телу; в среднем один электрон на каждый протон в пространстве, окружающем каждый атом.Проводящий электрон в металле похож на гоночную собаку, загнанную на пастбище. Они могут свободно перемещаться сколько угодно и могут перемещаться по всей длине, ширине и глубине металла по своей прихоти.

Жизнь электрона в изоляторе гораздо более ограничена. По определению, заряды в изоляторе — это не свободных для перемещения. Это не то же самое, что сказать, что не может двигаться . Электрон в изоляторе похож на сторожевую собаку, привязанную к дереву: он может двигаться свободно, но в определенных пределах.Размещение электронов изолятора в присутствии электрического поля похоже на размещение привязанной собаки в присутствии почтальона. Электроны будут напрягаться против поля, насколько это возможно, почти так же, как наша гипотетическая собака будет напрягаться против своего поводка, насколько это возможно. Однако электроны в атомном масштабе больше похожи на облака, чем на собак. Электрон эффективно распространяется по всему объему атома и не концентрируется в каком-либо одном месте. Полагаю, хорошую атомную собаку нельзя было бы назвать Спотом.

Когда атомы или молекулы диэлектрика помещаются во внешнее электрическое поле, ядра толкаются полем, что приводит к увеличению положительного заряда с одной стороны, в то время как электронные облака притягиваются к нему, что приводит к увеличению отрицательного заряда с другой. боковая сторона. Этот процесс известен как поляризация , а диэлектрический материал в таком состоянии называется поляризацией . Существует два основных метода поляризации диэлектрика: растяжение и вращение.

Растяжение атома или молекулы приводит к индуцированному дипольному моменту , добавленному к каждому атому или молекуле.

Увеличить

Вращение происходит только в полярных молекулах — с постоянным дипольным моментом , как у молекулы воды, показанной на диаграмме ниже.

Увеличить

Полярные молекулы обычно поляризуются сильнее, чем неполярные. Вода (полярная молекула) имеет диэлектрическую прочность в 80 раз больше, чем у азота (неполярная молекула, которая является основным компонентом воздуха).Это происходит по двум причинам, одна из которых обычно тривиальна. Во-первых, все молекулы растягиваются в электрическом поле независимо от того, вращаются они или нет. Неполярные молекулы и атомы растягиваются, в то время как полярные молекулы растягиваются на и вращаются. Однако эта комбинация действий лишь незначительно влияет на общую степень поляризации вещества. Что еще более важно, полярные молекулы уже сильно растянуты — естественно. То, как атомы водорода сидят на рукавах электронных облаков атома кислорода, искажает молекулу в диполь.Все это происходит в межатомном или молекулярном масштабе. На таких крошечных расстояниях напряженность электрического поля относительно велика для того, что в противном случае было бы ничем не примечательным напряжением (например, 13,6 В для электрона в атоме водорода).

Когда дело доходит до поляризации, растяжение и вращение — не конец истории. Это просто методы, которые проще всего описать случайному наблюдателю. В общем, поляризация диэлектрического материала представляет собой микроскопическую электростатическую деформацию в ответ на макроскопическое электростатическое напряжение.Внешнее поле, приложенное к диэлектрику, не может заставить заряды двигаться макроскопически, но оно может растягивать и искажать их микроскопически. Это может толкнуть их в неудобное положение, а при отпускании позволить им вернуться в расслабленное состояние. То, что отличает поляризацию в изоляторе от растяжения упругого тела, такого как пружина, заключается в том, что устранение напряжения не обязательно снимает напряжение. Некоторые изоляторы будут оставаться в поляризованном состоянии в течение часов, дней, лет или даже столетий.Наиболее длинные характерные времена должны быть экстраполированы из неполных наблюдений более разумной продолжительности. Никто не собирается сидеть сложа руки и ждать две тысячи лет, чтобы увидеть, как поляризация куска пластика уменьшится до нуля. Ждать не стоит.

Наконец, важно иметь в виду, что заряды, «хранящиеся» в диэлектрическом слое, не доступны в виде пула бесплатных зарядов. Для их извлечения еще понадобятся металлические пластины. Важно помнить, что единственная причина, по которой кто-то, кажется, заботится об этом явлении, заключается в том, что он помогает нам создавать лучшие конденсаторы.Я думаю, что на этом следует завершить обсуждение.

Конденсаторы с диэлектриком

Поместите диэлектрический слой между двумя параллельно заряженными металлическими пластинами, направив электрическое поле справа налево. (Почему не слева направо? Ну, я читаю справа налево, поэтому мне легче «читать» диаграммы.) Положительные ядра диэлектрика будут перемещаться на с полем вправо, а отрицательные электроны переместит против на поле слева.Силовые линии начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами, поэтому электрическое поле внутри каждого напряженного атома или молекулы диэлектрика указывает на нашей диаграмме слева направо — напротив внешнего поля двух металлических пластин. Электрическое поле — это векторная величина, и когда два вектора указывают в противоположных направлениях, вы вычитаете их величины, чтобы получить результат. Два поля не компенсируются в диэлектрике, как в металле, поэтому общий результат — более слабое электрическое поле между двумя пластинами.

Увеличить

Позвольте мне повторить это — общий результат — более слабое электрическое поле между двумя пластинами. Давай займемся математикой.

Электрическое поле — это градиент электрического потенциала (более известного как напряжение).

.
E x = — В
x
E y = — В E = — ∇ V
y
E z = — В
z

Емкость — это отношение заряда к напряжению.

Введение диэлектрика в конденсатор уменьшает электрическое поле, что снижает напряжение, что увеличивает емкость.

.
C 1 (постоянная Q ) С ( d , Q постоянная)
В 1
В E ( d постоянная) E

Конденсатор с диэлектриком сохраняет тот же заряд, что и конденсатор без диэлектрика, но при более низком напряжении.Поэтому конденсатор с диэлектриком более эффективен.

ЭТА МАЛЕНЬКАЯ ЧАСТЬ НУЖДАЕТСЯ В Доработке.

О первых открытиях лейденской банки. Удаление стержня снижает емкость. (Воздух имеет более низкую диэлектрическую проницаемость, чем вода.) Напряжение и емкость обратно пропорциональны, когда заряд постоянен. Уменьшение емкости увеличивает напряжение.

Чувствительность, диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая проницаемость

Электрический дипольный момент чего-либо — будь то атом, растянутый во внешнем электрическом поле, полярная молекула или две противоположно заряженные металлические сферы — определяется как продукт заряда и разделения.

p = q r

с единицей СИ кулонов метра , у которой нет специального названия.

[см = см]

Поляризация области определяется как дипольный момент на единицу объема

с единицей СИ кулонов на квадратный метр .



см = С

м 3 м 2

Расчет поляризации из первых принципов — сложная процедура, которую лучше доверить специалистам.Не беспокойтесь о деталях того, почему поляризация имеет такое значение, просто примите то, что она существует и является функцией некоторых переменных. И что это за переменные? Конечно, почему они такие материалы и напряженность поля. Различные материалы поляризуются в разной степени — мы будем использовать греческую букву χ e [chi sub e], чтобы обозначить эту величину, известную как электрическая восприимчивость, — но для большинства материалов поле сильнее ( E ) , тем больше поляризация ( P ).Добавьте константу пропорциональности ε 0 , и все готово.

P = ε 0 χ e E

Электрическая восприимчивость — это безразмерный параметр, который зависит от материала. Его значение варьируется от 0 для пустого места до любого другого. Бьюсь об заклад, есть даже некоторые причудливые материалы, для которых этот коэффициент отрицательный (хотя я не знаю наверняка). Константа пропорциональности ε 0 [эпсилон ноль] известна как диэлектрическая проницаемость свободного пространства и будет рассмотрена немного позже.На данный момент это просто приспособление для тренировки единиц.



С = С 2 N

м 2 Н · м 2 С

НАПИШИТЕ ОТДЫХ.

Величина κ [каппа] безразмерна.

Диэлектрическая проницаемость для выбранных материалов (~ 300 K, если не указано иное)

материал κ
воздух 1.005364
уксусная кислота 6,2
спирт этиловый (зерновой) 24,55
спирт метиловый (дерево) 32,70
янтарь 2,8
асбест 4,0
асфальт 2,6
бакелит 4,8
кальцит 8,0
карбонат кальция 8.7
целлюлоза 3,7–7,5
цемент ~ 2
кокаин 3,1
хлопок 1,3
алмаз, тип I 5,87
алмаз типа IIa 5,66
эбонит 2,7
эпоксидная 3,6
мука 3-5
фреон 12, −150 ° C (жидкость) 3.5
фреон 12, +20 ° C (пар) 2,4
германий 16
стекло 4–7
стекло, пирекс 7740 5,0
гуттаперча 2,6
реактивное топливо (жиклер а) 1,7
оксид свинца 25,9
ниобат свинца, магния 10 000
сульфид свинца (галенит) 200
титанат свинца 200
дейтерид лития 14.0
люцит 2,8
слюда, мусковит 5,4
слюда канадская 6,9
нейлон 3,5
масло льняное 3,4
масло минеральное 2,1
масло оливковое 3,1
масло нефтяное 2,0–2,2
масло силиконовое 2.5
масло, сперма 3,2
масло трансформаторное 2,2
материал κ
бумага 3,3, 3,5
оргстекло 3,1
полиэстер 3,2–4,3
полиэтилен 2,26
полипропилен 2.2–2,3
полистирол 2,55
поливинилхлорид (пвх) 4,5
фарфор 6–8
ниобат калия 700
KTN, 0 ° C 34 000
KTN, 20 ° C 6 000
кварц кристаллический (∥) 4,60
кварц кристаллический (⊥) 4.51
кварц плавленый 3,8
каучук, бутил 2,4
резина, неопрен 6,6
резина, силикон 3,2
резина вулканизированная 2,9
соль 5,9
селен 6,0
кремний 11,8
карбид кремния (αSiC) 10.2
диоксид кремния 4,5
силиконовое масло 2,7–2,8
почва 10–20
титанат стронция, +25 ° C 332
титанат стронция, −195 ° C 2080
сера 3,7
пятиокись тантала 27
тефлон 2,1
антимонид олова 147
теллурид олова 1770
диоксид титана (рутил) 114
табак 1.6–1,7
диоксид урана 24
вакуум 1 (точно)
вода, лед, −30 ° C 99
вода, жидкость, 0 ° C 87,9
вода, жидкость, 20 ° C 80,2
вода, жидкость, 40 ° C 73,2
вода, жидкость, 60 ° C 66,7
вода, жидкость, 80 ° C 60.9
вода, жидкость, 100 ° C 55,5
воск пчелиный 2,7–3,0
воск карнубский 2,9
воск, парафин 2,1–2,5
вощеная бумага 3,7
ткани человека κ
кость губчатая 26
кость кортикальная 14.5
мозг, серое вещество 56
мозг, белое вещество 43
мозг, мозговые оболочки 58
хрящ общий 22
хрящ, ухо 47
ткани человека κ
глаз, водянистая влага 67
глаз, роговица 61
глаз, склера 67
жир 16
мышца гладкая 56
мышца поперечнополосатая 58
скин 33–44
язычок 38

пробой диэлектрика

Любой изолятор можно заставить проводить электричество.Это явление известно как пробой диэлектрика .

Пробой диэлектрика в избранных материалах

материал поле (МВ / м)
воздух 3
янтарь 90
бакелит 12, 24
алмаз типа IIa 10
стекло, пирекс 7740 13, 14
слюда, мусковит 160
нейлон 14
масло силиконовое 15
масло трансформаторное 12, 27
материал поле (МВ / м)
бумага 14, 16
полиэтилен 50, 500–700, 18
полистирол 24, 25, 400–600
поливинилхлорид (ПВХ) 40
фарфор 4, 12
кварц плавленый 8
резина, неопрен 12, 12
титанат стронция 8
тефлон 60
диоксид титана (рутил) 6

пьезоэффект

Произнесите все гласные.Пьезоэлектричество — это эффект преобразования энергии между механической и электрической формами.

  • Пьезо — греческое слово, обозначающее давление (πιεζω).
  • Обнаружен в 1880-х годах братьями Кюри.
  • Дешевые пьезоэлектрические микрофоны. Когда поляризованный кристалл подвергается напряжению, напряжение создает разность потенциалов. Эта разность потенциалов пропорциональна напряжению, которое пропорционально акустическому давлению.
  • Обратный пьезоэлектрический микрофон — это пьезоэлектрический динамик: зуммер будильника, звонок наручных часов, всевозможные электронные гудки.Когда к поляризованному кристаллу прикладывается электрический потенциал, кристалл подвергается механической деформации, которая, в свою очередь, может создавать акустическое давление.
  • Коллаген пьезоэлектрический. «Когда к [костному] коллагену прикладывается сила, создается небольшой электрический потенциал постоянного тока. Коллаген проводит ток в основном за счет отрицательных зарядов. Минеральные кристаллы кости (апатит), расположенные рядом с коллагеном, проводят ток с помощью положительных зарядов. На стыке из этих двух типов полупроводников ток легко течет в одном направлении, но не в другом….Считается, что силы, действующие на кости, создают потенциалы за счет пьезоэлектрического эффекта и что соединения коллаген-апатит создают токи, которые вызывают и контролируют рост костей. Токи пропорциональны напряжению (сила на единицу площади), поэтому повышенное механическое напряжение костей приводит к усилению роста «. Physics of the Body (255).
Микрофоны и принцип их работы
тип звуков производят
изменений в…
, что вызывает
изменений в…
, что приводит к
изменениям…
углеродистый Плотность гранул сопротивление напряжение
конденсатор разделительная пластина емкость напряжение
динамический расположение змеевика флюс напряжение
пьезоэлектрический компрессия поляризация напряжение

Как конденсатор работает с постоянным током

В предыдущем посте мы рассмотрели концепцию, конструкцию и работу конденсатора как источника постоянного напряжения.Этот пост о Как конденсатор работает с DC . Конденсаторы широко используются в электронике постоянного тока. Когда мы думаем о постоянном токе и конденсаторе, возникают следующие вопросы:

.
  1. Как конденсатор работает с входом постоянного тока?
  2. Какое конечное напряжение конденсатора после зарядки?
  3. Сколько времени требуется для зарядки / разрядки конденсатора?

Давайте обсудим решение вышеперечисленных вопросов.

Как конденсатор работает с постоянным током

Конденсатор выполняет три задачи в цепях постоянного тока i.е. взятие на себя, удержание заряда и доставка заряда в определенное время. Когда конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения, конденсатор начинает процесс получения заряда. Это повысит напряжение на конденсаторе. Как только конденсатор набирает достаточный заряд, начинает течь ток, и вскоре напряжение на конденсаторе достигает значения, примерно равного напряжению источника постоянного тока. Когда на конденсаторе почти полное напряжение, через конденсатор больше не течет ток. Это займет некоторое время. Но есть интересный факт.Конденсатор не получит 100% заряда в тот же момент, когда на него будет подано постоянное напряжение. Конденсатор быстро получает первую часть от общего заряда, вторую часть медленно, третью часть медленнее и так далее. Следовательно, можно сказать, что конденсатор заряжается нелинейно.

Эту ситуацию можно представить на примере шины по аналогии с . Сравните автобус с конденсатором, свободное место с пространством и людей с электронами. В автобусе каждый старается занять место. Если остается меньше мест, людям нужно больше времени, чтобы найти свободное место.Точно так же электроны пытаются занять место на пластине конденсатора. Здесь электронам требуется время, чтобы попасть на пластины. Перемотайте конструкцию конденсатора. Для входного постоянного напряжения первая пластина заряжается до входного напряжения. Поскольку между двумя пластинами нет проводящего пути, второй пластине требуется некоторое время, чтобы зарядиться.

Это время определяет время зарядки конденсатора. Итак, нам необходимо выяснить параметры, от которых зависит время зарядки конденсатора. Согласно закону Ома, если сопротивление цепи увеличивается, меньше тока для зарядки конденсатора.Это увеличивает время, необходимое для зарядки конденсатора. Поскольку емкость и напряжение обратно пропорциональны друг другу, увеличение емкости требует больше времени для зарядки конденсатора. Таким образом, с помощью этих соотношений можно сказать, что время зарядки конденсатора зависит как от сопротивления цепи, так и от емкости конденсатора. Это постоянная времени конденсатора. Но процесс измерения времени зарядки конденсатора сложен, поскольку конденсатор никогда не будет заряжаться с одинаковой скоростью.

Время зарядки или постоянная времени обозначается как τ (тау). Он определяет время, необходимое конденсатору емкостью «C», последовательно включенным с сопротивлением «R» Ом, для получения первой части полного заряда. Постоянная времени может быть математически определена как

.

Время зарядки = сопротивление x емкость
τ = R x C

Постоянная времени — это время, необходимое конденсатору для повышения напряжения или тока до 63,21% от максимума или уменьшения до 36,79% от начального значения.

Почему конденсатор заряжается до 63% приложенного напряжения?

Вот уравнение для напряжения на конденсаторе в любой момент времени во время зарядки.

В c = В i (1 — e -τ / RC )

Где В c = напряжение конденсатора, В i = входное напряжение, t = время зарядки, R = сопротивление, C = емкость

Цепь зарядки конденсатора

E.грамм. для R = 10 МОм и C = 0,1 мкФ постоянная времени составляет 1 секунду. Это не означает, что конденсатор полностью зарядится за 1 секунду. Это означает, что конденсатор будет заряжен до 63% входного напряжения за 2 секунды. Если мы продолжим подавать напряжение, конденсатор займет 63% разницы между текущим напряжением и входным напряжением. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока конденсатор не зарядится полностью. Мы получаем значение 63% или 0,63, когда добавляем одну постоянную времени в уравнение выше. Мы можем рассчитать ток в конденсаторе в любой момент (время), используя закон Ома.Рассмотрим ту же схему, что обсуждалась ранее. Вот уравнение тока при зарядке конденсатора.

I c = ( V i V c ) R

В таблице ниже приведены значения напряжения и тока заряда конденсатора для соответствующей постоянной времени.

Положение переключателя Постоянная времени (τ) (в секундах) Напряжение зарядки конденсатора ( В c ) (в вольтах) Ток зарядки конденсатора ( I c )
ВЫКЛ. 0 0 10 мкА
НА 1RC 63.2120 3,6787 мкА
НА 2RC 86.4664 1,3533 мкА
НА 3RC 95.0212 0,4978 мкА
НА 4RC 98.1684 0,1831 мкА
НА 5RC 99.3262 0,0673 мкА
НА 8RC 99.9664 3,3546 нА
НА 11RC 99.9983 0,1670 нА
НА 14RC 99,9999 8,3152 па
НА 17RC 99.9999 0,4139 па

Термин 1RC, 2RC и т. Д. Определяет, сколько раз постоянное напряжение должно быть приложено к конденсатору. Таблица выше напоминает важный факт, связанный с конденсатором i.е. : конденсатор никогда не накопит полный заряд. . Каждый раз постоянное напряжение конденсатора медленно увеличивается (кроме первого), но никогда не будет равно входному напряжению. Ток, протекающий через цепь резисторного конденсатора, уменьшается с увеличением времени (τ). Вот график, показывающий поведение зарядного напряжения и тока конденсатора.

График зарядного тока и напряжения конденсатора

График напряжения и тока зарядки конденсатора экспоненциально растет и падает по своей природе соответственно.Кривая показывает, сколько времени нужно конденсатору для почти полного заряда. Экспоненциальный рост напряжения и экспоненциальное затухание тока в емкостной цепи не одинаковы или не совпадают с фазой и . Обратите внимание, что ось x графика изменяется относительно значения на оси y, чтобы иметь четкое представление об изменении напряжения или тока. График не соответствует конкретному масштабу. Через 5RC секунд зарядный ток I c ≈ 0 и напряжение зарядки V c ≈ входное напряжение.

Разряд конденсатора в цепях постоянного тока

Есть несколько способов разрядить заряженный конденсатор. Самый простой способ — использовать светодиод или резистор последовательно с конденсатором. Мы должны проявлять особую осторожность при выборе резистора или светодиода для разряда конденсатора. Перед использованием рекомендуется указать такие характеристики, как мощность, значение в случае резистора и прямой ток, напряжение в случае светодиода. Схема разрядки конденсатора показана ниже.

Схема разряда конденсатора

Вот уравнения для напряжения на конденсаторе и тока в конденсаторе в любой момент времени во время разряда.

V d = V i ( e -τ / RC ) I d = V d R

В таблице ниже показаны значения напряжения и тока разряда конденсатора для соответствующей постоянной времени. Во время разряда напряжение, с которого конденсатор начинает разряжаться, составляет последний заряд

.
Положение переключателя Постоянная времени (τ) (в секундах) Напряжение зарядки конденсатора ( В d ) Ток зарядки конденсатора ( I d )
ВЫКЛ. 0 ≈ 100 В 10 мкА
НА 1RC 36.7879 В 3,6787 мкА
НА 2RC 13,5335 В 1,3533 мкА
НА 3RC 4,9877 В 0,4978 мкА
НА 4RC 1.8315 В 0,1831 мкА
НА 5RC 0,6737 В 0,0673 мкА
НА 8RC 0,0335 В 3.3546 нА
НА 11RC 1,6701 мВ 0,1670 нА
НА 14RC 30,5902 мкВ 8,3152 па
НА 17RC 4,1399 мкВ 0,4139 па

Во время разрядки напряжение и ток конденсатора быстро уменьшаются на 1RC-секунду, а после этого происходит медленное уменьшение обеих величин. Вот график напряжения и тока разряда конденсатора.Оба графика экспоненциально падают в природе. За 5RC секунд ток разряда I d ≈ 0 и напряжение разряда В d ≈ 0.

График тока и напряжения разряда конденсатора

На этом все. Надеюсь, теперь вы знаете, как конденсатор работает с постоянным током. В следующем посте мы узнаем о конденсаторах в цепях переменного тока. Спасибо, что прочитали, и не забудьте оставить комментарий.

Часть 3: Конденсатор — это скрытая звезда электронных схем — Роль № 2: Блокировка постоянного и пропускающего переменного тока | Понимание типов и роли конденсаторов в пяти статьях

Может ли ток течь через диэлектрик (изолятор) конденсатора?

Нетрудно понять, как конденсатор блокирует постоянный ток.Например, если вы подключите конденсатор к сухой батарее — источнику питания постоянного тока, — ток будет течь на мгновение, но быстро прекратится. Как только источник питания полностью заряжает конденсатор, через него больше не протекает постоянный ток. Поскольку электродные пластины конденсатора разделены изолятором (воздухом или диэлектриком), постоянный ток не может течь, если изоляция не разрушится. Другими словами, конденсатор блокирует постоянный ток. Почему же тогда конденсатор пропускает переменный ток?

Изменения электрических полей эквивалентны протеканию тока

В переменном токе полярность регулярно меняется с положительной на отрицательную.Конденсаторы многократно заряжаются и разряжаются по мере смены полярности тока, позволяя протекать переменному току.

Давайте объясним это, используя основные законы электромагнетизма. Когда электрический ток течет по проводнику, линии магнитного потока генерируются по часовой стрелке в направлении тока (магнитный эффект электрического тока, обнаруженный Гансом Эрстедом). Когда направление тока меняется на противоположное, меняется и направление силовых линий.

Итак, что происходит, когда вы подключаете конденсатор к источнику переменного тока? При изменении направления тока направление электрического поля, создаваемого между пластинами электродов конденсатора, также меняется.Колеблющиеся электрические поля создают колеблющиеся магнитные поля, которые считаются эквивалентными потоку электрического тока (теории электромагнетизма Джеймса Максвелла). Поэтому допустимо считать, что переменный ток «течет» внутри диэлектрика конденсатора, хотя диэлектрик является изолятором. Так мы объясняем способность конденсаторов «проводить» переменный ток. Однако это не означает, что ток течет через диэлектрик конденсатора так же, как через проводник.Точнее, ток, протекающий через проводник, называется проводимым током, а ток, протекающий через изолятор, известен как ток смещения.

Конденсаторы легче пропускают переменный ток на высоких частотах

Напряжение ( В, ) = сопротивление ( R ) x ток ( I ).Это знаменитый закон Ома, который мы изучаем на уроках естествознания в школе. Закон также применяется к переменному току, протекающему через резистор. Конденсатор также ведет себя как резистор против переменного тока — свойство, известное как емкостное реактивное сопротивление. Однако конденсатор не проводит все формы переменного тока одинаково: его емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте переменного тока.

Емкостное реактивное сопротивление ( Xc ) выражается как 1 / (2πfC) , где f — частота переменного тока, а C — емкость конденсатора.Другими словами, чем выше частота и больше емкость, тем меньше сопротивление (емкостное реактивное сопротивление) переменному току и, следовательно, тем легче току проходить.

Причина использования конденсаторов для подавления шума

Конденсаторы

, используемые для подавления шума, используют свойство более легкого пропускания высокочастотных переменного тока.Поскольку шум в значительной степени представляет собой совокупность переменного тока на высоких частотах, компонент, который плавно передает высокие частоты, может быть использован для уменьшения шума.

Например, когда включен люминесцентный светильник, в радиоприемнике может быть слышен шум. Для освещения люминесцентной лампы требуется высокое напряжение (называемое импульсным напряжением); он создается катушкой балласта и повторяющимся размыканием и замыканием контактов пускателя выключателя накаливания. Когда включается свет и пускатель начинает открываться и закрываться, ток течет и быстро останавливается.Эти резкие изменения включают токи высокой частоты, которые мешают радиоприему и вызывают слышимые шумы. Чтобы решить эту проблему, параллельно пускателю подключают конденсатор для подавления шума. Собственное свойство конденсатора направляет шумы, проходящие через конденсатор, уменьшая их внешнюю утечку.

Однако существует много различных типов шума, и конденсаторы не могут устранить их все. Особенно в цепях, которые работают с малыми токами и низкими напряжениями, шум может вызвать сбои в работе или даже повреждение.Вот почему используется сложный набор мер противодействия шуму, например использование шумовых фильтров в сочетании с индукторами и электромагнитным экранированием.

Разнообразные LC-фильтры образованы объединением катушек индуктивности и конденсаторов

В электронных схемах свойство конденсаторов более плавно пропускать высокочастотные переменные токи используется множеством способов.Самая простая форма — это схема, в которой сочетаются конденсатор и резистор.

В цепи, когда конденсатор соединен параллельно, а резистор — последовательно, высокочастотные компоненты переменного тока текут на землю (землю). По сути, это поведение фильтра нижних частот (ФНЧ) , который отсекает высокочастотные компоненты и пропускает низкочастотные компоненты (см. Левую часть рисунка ниже).

И наоборот, когда конденсатор подключен последовательно, а резистор — параллельно, компоненты постоянного тока блокируются, в то время как компоненты переменного тока более высокой частоты проходят через цепь, эффективно создавая фильтр верхних частот (HPF) , который отсекает низкие частоты. частотные составляющие и пропускает более высокие частоты (см. правую часть рисунка ниже).

В реальных ФНЧ и ФВЧ катушки индуктивности используются вместо резисторов для улучшения частотных характеристик и получения более крутых кривых отклика. Все они вместе называются LC-фильтрами, включая полосовые фильтры (BPF) , которые пропускают только определенные частотные диапазоны, потому что все они объединяют в себе катушки индуктивности (обозначенные как L ) и конденсаторы ( C ).

Конденсаторы связи, байпаса и развязки

В схемах, включающих ИС, широко используются конденсаторы, позиционируемые как конденсаторы связи, шунтирующие конденсаторы и конденсаторы развязки.

На рисунке ниже показан пример общей аналоговой схемы, в которой ток усиливается транзистором — ток слабого сигнала (AC) накладывается на напряжение постоянного тока и подается в следующий каскад. Однако, поскольку отдельные блоки схемы имеют разные рабочие условия, необходимо пропускать только сигнальный ток, блокируя постоянный ток — вот почему используется конденсатор. Такое использование называется конденсатором связи.

Обходной конденсатор

А используется для отвода (обхода) шума и других компонентов переменного тока на землю.На схеме ниже он расположен между источником питания и землей. Он обходит шум, наложенный на источник питания постоянного тока, и подает стабильное напряжение на транзистор. Если напряжение, подаваемое на ИС, колеблется, схема может работать нестабильно. Чтобы предотвратить это, между выводом питания ИС и землей помещается конденсатор (см. Рисунок ниже). Это тоже пример шунтирующего конденсатора. Его также называют разделительным конденсатором, потому что он отделяет переменный ток от постоянного, позволяя проходить только постоянному току.Иногда для улучшения характеристик в широком диапазоне частот конденсатор высокой емкости подключают параллельно многослойному керамическому конденсатору микросхемы с надежными высокочастотными характеристиками.

Новичкам может быть сложно усвоить терминологию в этой статье, но не стоит переживать. Все они представляют собой одно и то же основное свойство конденсатора: блокирование постоянного тока и пропускание переменного тока — и более легко на более высоких частотах.

Тем не менее, в высокочастотном диапазоне резистивные и индуктивные (катушки) компоненты проводки и внутренних электродов становятся заметными, а конденсатор сам по себе начинает вести себя как LC-фильтр. Другими словами, конденсатор открывает другое лицо в области высоких частот — предмет, который мы рассмотрим в следующей статье.

Емкость | Энциклопедия.com

Фарад, единица емкости

Накопление энергии в конденсаторах

Емкость и переменный ток

Емкость и постоянный ток

Диэлектрики

Диэлектрическая прочность

Рабочее напряжение

Конденсаторы выходят из строя как причина

электронного оборудования

Значение емкости

Ресурсы

Емкость — это способность системы проводящих поверхностей, разделенных изолятором, накапливать электрический заряд.Емкостное устройство называется конденсатором. Напряжение между двумя проводящими частями конденсатора и количество энергии, запасенной в конденсаторе, остается постоянным до тех пор, пока количество накопленного заряда не изменится. В этом смысле конденсатор сродни аккумуляторной батарее.

Единица измерения емкости — фарад (Ф), в честь работы Майкла Фарадея с электростатикой. Когда емкость в 1 фарад хранит 1 кулон, результат будет 1 вольт. Кулон (С) — основная единица электрического заряда, равная 6.2422 → × 10 18 зарядов размером с электрон или протон.

Практические конденсаторы могут иметь значение от нескольких триллионных долей F до нескольких F.

Выполняется работа по накоплению заряда в конденсаторе. Каждый дополнительный накопленный электрон должен преодолевать силу отталкивания, вызванную ранее накопленным зарядом. Накопление энергии увеличивается пропорционально квадрату напряжения на конденсаторе. Эту значительную энергию часто можно использовать позже.

Конденсаторы, используемые в качестве резервуаров энергии, могут передавать очень крошечные или очень мощные импульсы энергии, в зависимости от их размера.Конденсатор также может разряжаться или перезаряжаться быстро или медленно, в зависимости от области применения. Конденсатор, будучи пассивным устройством, может заряжаться только от какого-либо источника питания. Источник питания должен быть достаточно большим, чтобы обеспечивать среднюю энергию, необходимую для цикла заряда-разряда рассматриваемого конденсатора. В недорогих усилителях звука могут использоваться конденсаторы большой емкости для обеспечения пиковых значений мощности, требуемых время от времени при возникновении громких звуков. Тихие интервалы позволяют конденсатору перезарядиться до следующего скачка напряжения.

Конденсатор эффективно проводит переменный ток, даже если электроны не переходят с одной пластины на другую. Переменный ток, который проходит через конденсатор, на самом деле является током заряда и разряда, возникающим в результате постоянно меняющегося напряжения на конденсаторе. Сопротивление конденсатора АА переменному току называется реактивным сопротивлением. Более высокая емкость приводит к меньшему реактивному сопротивлению, а более высокие частоты приводят к более низкому реактивному сопротивлению. Идеальная емкость проявляется как чисто реактивная (не резистивная) нагрузка в цепи переменного тока.Однако все реальные конденсаторы имеют индуктивность и сопротивление, а также емкость.

В цепи постоянного тока последовательный конденсатор пропускает только один импульс зарядного тока при изменении напряжения цепи. Зарядный ток быстро падает почти до нуля, когда конденсатор заряжается от источника постоянного напряжения. Конденсаторы иногда используются в цепях, чтобы противостоять постоянному току. Они могут блокировать постоянный ток, одновременно пропуская наложенные переменные токи.Блокировочный конденсатор обычно используется для разделения компонентов переменного и постоянного тока.

Диэлектрики — это изоляционные материалы, используемые между проводящими пластинами конденсаторов. Диэлектрики увеличивают емкость или обеспечивают лучшую изоляцию между пластинами. Диэлектрические материалы обладают очень низкой способностью проводить электрический заряд. Обычно используемые диэлектрики — майлар, бумага, слюда и керамика. Когда требуется чрезвычайно высокая емкость, в качестве диэлектрика используется тонкая пленка оксида алюминия на протравленных алюминиевых пластинах.

Диэлектрики обладают свойством, называемым поляризуемостью. Диэлектрик, помещенный в электрическое поле, кажется, имеет электрический заряд на своей поверхности, даже если изолятор остается электрически нейтральным. Каждая из молекул диэлектрика растягивается, когда электрическое поле заставляет ее отрицательные заряды притягиваться к положительно заряженной пластине конденсатора, а положительные заряды молекулы притягиваются к отрицательной пластине. Эта поляризационная деформация заставляет каждую молекулу диэлектрика действовать как источник напряжения.Эти напряжения добавляются последовательно, как и напряжение от нескольких ячеек, составляющих батарею в фонарике. Фантомный заряд появляется на каждой поверхности диэлектрика, компенсируя большую часть электрического поля, создаваемого настоящими зарядами. Чем больше поляризация, создаваемая диэлектриком, тем большее количество реального заряда конденсатор должен хранить для развития заданного напряжения. Емкость увеличивается в результате диэлектрической поляризации.

Множитель емкости для любого диэлектрика называется его диэлектрической проницаемостью.Диэлектрическая проницаемость идеального вакуума равна 1. Обычные диэлектрики имеют диэлектрическую проницаемость в диапазоне

КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

Переменный ток — Электрический ток, который течет сначала в одном направлении, затем в другом; сокращенно AC.

Постоянный ток (DC) — Электрический ток, который всегда течет в одном и том же направлении.

Электрическое поле — Понятие, используемое для описания того, как один электрический заряд воздействует на другой, удаленный электрический заряд.

Электрон — Отрицательно заряженная частица, обычно являющаяся частью атома. Электроны атома образуют вокруг ядра своего рода облако.

Фарад— Единица емкости, равная 1 вольту на кулон.

Нейтраль — Нет чистого заряда, когда положительный и отрицательный заряды отменяются.

Обрыв цепи — Физический разрыв цепи, прекращающий прохождение тока.

Поляризуемость — Возможное асимметричное распределение заряда в молекуле.

Источник питания — Источник электроэнергии, используемый для питания цепи.

Протон— Положительно заряженная частица в атомах.

Короткое замыкание — Нежелательное шунтирование ожидаемого пути тока в цепи.

Напряжение — Отношение электрической потенциальной энергии к количеству заряда.

от 2 до 4. Использование диэлектрика более высокого качества увеличивает емкость в раз, равном диэлектрической проницаемости.

Диэлектрическая прочность — это мера способности диэлектрика противостоять электрическому напряжению без потери изолирующих свойств. Высокая диэлектрическая проницаемость не всегда соответствует высокой диэлектрической прочности. Дистиллированная вода имеет довольно высокую диэлектрическую проницаемость, но плохую диэлектрическую прочность. Следовательно, вода не является полезным диэлектриком для конденсаторов, потому что она слишком легко разрушается. Некоторые керамические изделия имеют диэлектрическую проницаемость до 10 000. Эти материалы были бы чрезвычайно ценными, если бы имели лучшую диэлектрическую прочность.

Если напряжение на конденсаторе увеличивается до тех пор, пока заряды не переходят с одной пластины на другую, конденсатор, вероятно, выйдет из строя, мгновенно или навсегда. Конденсаторы рассчитаны на максимальное постоянное напряжение, которое может быть приложено к диэлектрику, прежде чем конденсатор выйдет из строя.

Выход из строя конденсаторов — частая причина поломки электронного оборудования. Когда диэлектрик конденсатора разрушается, возникающее короткое замыкание может вызвать выход из строя других компонентов.Конденсаторы также образуют разомкнутые цепи, вызывая потерю емкости.

Электролитические конденсаторы, как правило, менее надежны, чем другие типы, компромисс, связанный с обеспечением очень высокой емкости в небольшом корпусе. Они имеют тенденцию выходить из строя, если хранятся без напряжения на их клеммах. Электролитическая паста может со временем высохнуть, что приведет к потере емкости. Опытные специалисты по электронике считают выход из строя электролитического конденсатора вероятной причиной неисправности оборудования, которая не сразу очевидна.

Емкость, индуктивность и сопротивление — это пассивные электрические свойства электрических цепей. Понимание емкости — важная часть изучения электричества и электроники.

КНИГИ

Маквортер, Джин и Алвис Дж. Эванс. Базовая электроника. Линкольнвуд, Иллинойс: Master Publishing, Inc., 2004.

Майерс, Расти. Основы физики. Сан-Франциско: Greenwood Press, 2005.

Дональд Бити

Разница между конденсатором и индуктором (с таблицей)

Электрические устройства совершенствуются день ото дня с технологическим прогрессом.Электрические устройства используют сотни крошечных электрических блоков, встроенных в него.

Каждое из этих устройств имеет определенную цель, каждое из них работает по разным принципам, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки. Эти небольшие единицы собраны вместе, чтобы работать заранее определенным образом и соответственно давать результаты.

Два важных электрических компонента, используемых в различных устройствах, — это конденсатор и катушка индуктивности. Конденсатор и катушка индуктивности имеют большое значение. Они предназначены для определенных целей.

Конденсатор против индуктора

Разница между конденсаторами и индукторами заключается в том, что конденсатор сопротивляется любому изменению напряжения и сохраняет энергию в электрическом поле, тогда как индуктор сопротивляется изменению тока и сохраняет энергию в виде магнитное поле.

И конденсаторы, и катушки индуктивности являются электрическими компонентами, которые используются для сопротивления изменениям в электрических цепях. Конденсатор — это электрический блок, состоящий из соединения параллельных проводящих пластин, разделенных изолятором, а индуктор состоит из изолированного провода, сформованного в катушку на центральном сердечнике.


Сравнительная таблица между конденсатором и индуктором

.
Параметр сравнения Конденсатор Катушка индуктивности
Сопротивление резистора изменяет напряжение на Катушка индуктивности сопротивляется изменению тока.
Область хранения Конденсатор накапливает энергию в электрическом поле. Катушка индуктивности накапливает энергию в магнитном поле.
Проводимость тока Конденсатор не проводит ток. Катушка индуктивности проводит ток.
Предпочтительные частоты Конденсатор лучше всего работает на высоких частотах. Катушка индуктивности лучше всего работает на низких частотах.
Применения Конденсаторы в основном используются в источниках питания высокого напряжения, в ситуациях большой емкости и т. Д. Катушки индуктивности используются в ситуациях, когда разрешены важные частоты, присутствует резонанс и т. Д.

Устройство с двумя выводами, изобретенное Эвальдом Георгом фон Клейстом, которое сопротивляется любому изменению напряжения и хранит электрическую энергию в электрическом поле, называется конденсатором. Эффект, производимый конденсатором, называется емкостью и измеряется в фарадах и обозначается F.

Конденсатор состоит из двух или более пластин, размещенных параллельно в небольшом зазоре между проводящими пластинами. Эти пластины отделены друг от друга изоляционным материалом или воздухом.Изолирующий слой между двумя пластинами называется диэлектриком.

Конденсатор не может проводить ток из-за наличия изоляционного слоя. Он действует как изолятор для постоянного тока и ведет себя как короткое замыкание для переменного тока. Конденсатор показывает свою работоспособность на высоких частотах.

Обычно используемые типы конденсаторов — керамические конденсаторы, танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы.

Конденсаторы используются в источниках высокого напряжения, в накопителях энергии, используются для поддержания питания, когда батареи находятся в процессе зарядки, в цепях, зависящих от времени, при преобразовании переменного тока в постоянный, в схемах настройки, в схемах вспышек камер, используемых в качестве датчиков. , так далее.

Электрический компонент с двумя выводами, который сопротивляется любому изменению тока и накапливает энергию в магнитном поле, известен как индуктор. Эффект, производимый катушкой индуктивности, называется индуктивностью и измеряется в единицах Генри.

Индуктор иногда также называют дросселем или реактором. Это делается путем наматывания изолированного провода на материал сердечника, сконструированного таким образом, что при протекании тока он создает магнитное поле в самом себе или в сердечнике.

Катушка индуктивности проводит через нее ток.Он проводит переменный ток, но при подаче постоянного тока ведет себя как короткое замыкание. Катушка индуктивности лучше всего работает на низких частотах и ​​когда важные частоты применяются при наличии резонанса.

Существуют различные типы индукторов, такие как спаренный индуктор, многослойный индуктор, индуктор с керамическим сердечником и литой индуктор. Когда две катушки индуктивности соединены вместе, они действуют как трансформатор.

Они используются для фильтрации тока в аналоговых сигналах, для предотвращения радиочастотных помех, в качестве накопителей энергии в импульсных источниках питания, в системах электропередачи и т. Д.


Основные различия между Конденсатор и индуктор
  1. Конденсатор — это устройство, которое сопротивляется любому изменению напряжения, тогда как индуктор — это устройство, которое сопротивляется любому изменению тока.
  2. Конденсатор накапливает энергию в виде электрического поля, а катушка индуктивности сохраняет энергию в виде магнитного поля.
  3. Конденсатор не проводит ток, а катушка индуктивности проводит ток.
  4. Конденсатор ведет себя как короткое замыкание при приложении переменного тока, а катушка индуктивности ведет себя как короткое замыкание при приложении постоянного тока.
  5. Конденсатор работает с полной эффективностью, когда разрешены высокие частоты, тогда как катушка индуктивности работает с полной эффективностью на низких частотах.
  6. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, а индуктивность — в Генри.
  7. Конденсатор используется в источниках питания высокого напряжения с большой емкостью, а катушка индуктивности используется, когда важные заданные частоты применяются при наличии резонанса.

Катушки индуктивности и конденсаторы — это два разных электрических компонента. У них разные рабочие процессы и разные функции. Оба имеют большое значение в электрических устройствах. У них много преимуществ.

Но, когда конденсатор и катушка индуктивности используются вместе в электрической цепи, сопротивление в цепи становится равным нулю.Когда ток проходит по цепи, ток достигает бесконечности, следовательно, изменяется электрический потенциал индуктора.

Когда потенциал катушки индуктивности больше, чем у конденсатора, тогда ток течет в обратном направлении, заряжая конденсатор. Этот процесс повторяется бесконечно из-за отсутствия сопротивления.

Когда конденсатор и катушка индуктивности используются вместе, они работают как фильтр тока. Есть много других применений этих двух вместе.Вместе они используются для создания фильтра для аналоговых схем, а также используются в схемах LC, где схема работает как резонатор.

Эти схемы используются в усилителях, генераторах, смесителях, системах наблюдения и т. Д. Они используются для генерации сигналов на определенных частотах. Таким образом, использование конденсаторов и катушек индуктивности по отдельности или их соединение в цепи играют важную роль


Ссылки

  1. https://ieeexplore.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.