Vai strāva plūst caur kondensatoru? Interesanta radio tehnoloģija. Vai strāva plūst caur kondensatoru? Kur tiek izmantoti kondensatori?

Kondensators maiņstrāvas vai līdzstrāvas ķēdē, ko bieži sauc vienkārši par kondensatoru, sastāv no plākšņu pāra, kas pārklāts ar izolācijas slāni. Ja šai ierīcei tiek piegādāta strāva, tā saņems maksu un saglabās to kādu laiku. Tās ietilpība lielā mērā ir atkarīga no plaisas starp plāksnēm.

Kondensatoru var izgatavot dažādos veidos, taču darba būtība un tā galvenie elementi jebkurā gadījumā paliek nemainīgi. Lai saprastu darbības principu, ir jāapsver tā vienkāršākais modelis.

Vienkāršākajā ierīcē ir divas plāksnes: viena no tām ir pozitīvi uzlādēta, otra, gluži pretēji, negatīvi. Lai gan šīs maksas ir pretējas, tās ir vienādas. Tie piesaista ar noteiktu spēku, kas ir atkarīgs no attāluma. Jo tuvāk plāksnes atrodas viena otrai, jo lielāks ir pievilkšanās spēks starp tām. Pateicoties šai atrakcijai, uzlādētā ierīce neizlādējas.

Tomēr pietiek starp abām plāksnēm novietot jebkuru vadītāju, un ierīce uzreiz izlādēsies. Visi elektroni no negatīvi lādētās plāksnes nekavējoties pāries uz pozitīvi lādēto, kā rezultātā lādiņš izlīdzinās. Citiem vārdiem sakot, lai noņemtu lādiņu no kondensatora, nepieciešams tikai īssavienot divas tā plāksnes.

Elektriskās ķēdes ir divu veidu - pastāvīgs vai mainīgie. Viss atkarīgs no tā, kā tajos plūst elektriskā strāva. Ierīces šajās shēmās darbojas atšķirīgi.

Lai apsvērtu, kā kondensators darbosies līdzstrāvas ķēdē, jums ir nepieciešams:

1. Paņemiet līdzstrāvas barošanas avotu un nosakiet sprieguma vērtību. Piemēram, "12 volti".
2. Uzstādiet spuldzi, kas paredzēta tādam pašam spriegumam.
3. Uzstādiet tīklā kondensatoru.

Nekāda efekta nebūs: spuldze neiedegsies, bet, ja izņemsiet kondensatoru no ķēdes, gaisma parādīsies. Ja ierīce ir pievienota maiņstrāvas tīklam, tā vienkārši netiks aizvērta, un tāpēc šeit nevarēs iziet elektriskā strāva. Pastāvīgs - nevar iziet cauri tīklam, kurā ir pievienots kondensators. Tas viss ir šīs ierīces plākšņu, pareizāk sakot, dielektriķa dēļ, kas šīs plāksnes atdala.

Jūs varat pārliecināties, ka līdzstrāvas tīklā nav sprieguma citos veidos. Tīklam var pieslēgt jebko, galvenais, lai ķēdē būtu iekļauts pastāvīgas elektriskās strāvas avots. Elements, kas signalizēs par sprieguma neesamību tīklā vai, gluži pretēji, tā klātbūtni, var būt arī jebkura elektroierīce. Šiem nolūkiem vislabāk ir izmantot spuldzi: tā degs, ja ir elektriskā strāva, un neiedegsies, ja tīklā nebūs sprieguma.

Varam secināt, ka kondensators nav spējīgs caur sevi vadīt līdzstrāvu, taču šis secinājums ir nepareizs. Faktiski elektriskā strāva parādās uzreiz pēc sprieguma pieslēgšanas, bet uzreiz pazūd. Šajā gadījumā tas pāriet tikai dažu sekundes daļu laikā. Precīzs ilgums ir atkarīgs no ierīces ietilpības, taču tas parasti netiek ņemts vērā.

Lai noteiktu, vai plūst maiņstrāva, ierīcei jābūt savienotai ar atbilstošu ķēdi. Galvenajam elektroenerģijas avotam šajā gadījumā jābūt ierīcei, kas ģenerē maiņstrāvu.

Tiešā elektriskā strāva neplūst caur kondensatoru, bet maiņstrāva, gluži pretēji, plūst, un ierīce pastāvīgi pretojas caur to plūstošajai elektriskajai strāvai. Šīs pretestības lielums ir saistīts ar frekvenci. Atkarība šeit ir apgriezti proporcionāla: jo zemāka frekvence, jo lielāka pretestība. Ja lai maiņstrāvas avots pievienojiet kondensatoru, tad maksimālā sprieguma vērtība šeit būs atkarīga no strāvas stipruma.

Vienkārša shēma, kas sastāv no:

• Pašreizējais avots. Tam jābūt mainīgam.
• Elektriskās strāvas patērētājs. Vislabāk ir izmantot lampu.

Tomēr ir vērts atcerēties vienu lietu: lampa iedegsies tikai tad, ja ierīcei ir diezgan liela jauda. Maiņstrāvai ir tāda ietekme uz kondensatoru, ka ierīce sāk uzlādēt un izlādēties. Un strāva, kas uzlādes laikā iet caur tīklu, palielina lampas kvēldiega temperatūru. Rezultātā tas spīd.

Uzlādes strāva lielā mērā ir atkarīga no maiņstrāvas tīklam pievienotās ierīces jaudas. Atkarība ir tieši proporcionāla: jo lielāka jauda, ​​jo lielāka vērtība, kas raksturo uzlādes strāvas stiprumu. Lai to pārbaudītu, jums vienkārši jāpalielina jauda. Tūlīt pēc tam lampa sāks spīdēt spožāk, jo tās kvēldiegas būs vairāk uzkarsētas. Kā redzat, kondensators, kas darbojas kā viens no maiņstrāvas ķēdes elementiem, uzvedas savādāk nekā nemainīgs rezistors.

Kad ir pievienots maiņstrāvas kondensators, sākas sarežģītāki procesi. Rīks, piemēram, vektors, palīdzēs tos labāk izprast. Vektora galvenā ideja šajā gadījumā būs tāda, ka jūs varat attēlot laikā mainīga signāla vērtību kā kompleksa signāla reizinājumu, kas ir funkcija no ass, kas attēlo laiku, un komplekso skaitli, kas gluži otrādi, nav saistīts ar laiku.

Tā kā vektori tiek attēloti ar noteiktu lielumu un noteiktu leņķi, tos var uzzīmēt bultiņas formā, kas rotē koordinātu plaknē. Ierīces spriegums nedaudz atpaliek no strāvas, un abi vektori, ar kuriem tie ir apzīmēti, plaknē griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam.

Kondensatoru maiņstrāvas tīklā var periodiski uzlādēt: tas vai nu iegūst kādu lādiņu, vai, gluži pretēji, to atbrīvo. Tas nozīmē, ka vadītājs un maiņstrāvas avots tīklā pastāvīgi apmainās ar elektrisko enerģiju. Šo elektroenerģijas veidu elektrotehnikā sauc par reaktīvo.

Kondensators neļauj tiešai elektriskajai strāvai iet caur tīklu. Šajā gadījumā tā pretestība būs vienāda ar bezgalību. Maiņstrāva var iet caur šo ierīci. Šajā gadījumā pretestībai ir ierobežota vērtība.

Pastāvīgs spriegums un iestatiet viņa krokodilu spriegumu līdz 12 voltiem. Mēs ņemam arī 12 voltu spuldzi. Tagad mēs ievietojam kondensatoru starp vienu barošanas avota zondi un spuldzi:

Nē, tas nedeg.

Bet, ja jūs to darāt tieši, tas iedegas:

No tā izriet secinājums: Līdzstrāva neplūst caur kondensatoru!

Godīgi sakot, pašā sākotnējā sprieguma pielikšanas brīdī strāva joprojām plūst sekundes daļu. Tas viss ir atkarīgs no kondensatora kapacitātes.

Kondensators maiņstrāvas ķēdē

Tātad, lai noskaidrotu, vai caur kondensatoru plūst maiņstrāva, mums ir nepieciešams ģenerators. Es domāju, ka šis frekvences ģenerators darbosies lieliski:

Tā kā mans ķīniešu ģenerators ir ļoti vājš, spuldzes slodzes vietā izmantosim vienkāršu 100 omu. Ņemsim arī kondensatoru ar 1 mikrofaradu:

Mēs pielodējam kaut ko līdzīgu un nosūtām signālu no frekvences ģeneratora:

Tad viņš ķeras pie lietas. Kas ir osciloskops un ko ar to izmanto, lasiet šeit. Mēs izmantosim divus kanālus vienlaikus. Vienā ekrānā vienlaikus tiks parādīti divi signāli. Šeit ekrānā jau var redzēt traucējumus no 220 voltu tīkla. Nepievērsiet uzmanību.

Mēs pieliksim maiņspriegumu un skatīsimies signālus, kā saka profesionāli elektronikas inženieri, ieejā un izejā. Vienlaicīgi.

Tas viss izskatīsies apmēram šādi:

Tātad, ja mūsu frekvence ir nulle, tas nozīmē pastāvīgu strāvu. Kā mēs jau redzējām, kondensators neļauj iziet cauri līdzstrāvai. Šķiet, ka tas ir atrisināts. Bet kas notiek, ja lietojat sinusoīdu ar frekvenci 100 herci?

Osciloskopa displejā es parādīju tādus parametrus kā signāla frekvence un amplitūda: F ir frekvence Ma – amplitūda (šie parametri ir atzīmēti ar baltu bultiņu). Pirmais kanāls ir atzīmēts sarkanā krāsā, bet otrais kanāls dzeltenā krāsā, lai atvieglotu uztveri.

Sarkanais sinusoidālais vilnis parāda signālu, ko mums dod Ķīnas frekvences ģenerators. Dzeltenais sinusoidālais vilnis ir tas, ko mēs jau iegūstam pie slodzes. Mūsu gadījumā slodze ir rezistors. Nu, tas arī viss.

Kā redzat iepriekš redzamajā oscilogrammā, es piegādāju sinusoidālu signālu no ģeneratora ar frekvenci 100 Hz un amplitūdu 2 volti. Uz rezistora jau redzams signāls ar tādu pašu frekvenci (dzeltens signāls), bet tā amplitūda ir kādi 136 milivolti. Turklāt signāls izrādījās nedaudz “pinkains”. Tas ir saistīts ar tā saukto "". Troksnis ir signāls ar nelielu amplitūdu un nejaušām sprieguma izmaiņām. To var izraisīt paši radio elementi vai arī traucējumi, kas tiek uztverti no apkārtējās telpas. Piemēram, rezistors ļoti labi “rada troksni”. Tas nozīmē, ka signāla "pinkainība" ir sinusoīda un trokšņa summa.

Dzeltenā signāla amplitūda ir kļuvusi mazāka, un pat dzeltenā signāla grafiks nobīdās pa kreisi, tas ir, tas ir priekšā sarkanajam signālam vai zinātniskā valodā šķiet fāzes nobīde. Priekšā ir fāze, nevis pats signāls. Ja pats signāls būtu priekšā, tad signāls uz rezistora parādītos agrāk nekā signāls, kas tam tiek ievadīts caur kondensatoru. Rezultāts būtu kaut kāds ceļojums laikā :-), kas, protams, nav iespējams.

Fāzes maiņa-Šo atšķirība starp divu izmērīto lielumu sākuma fāzēm. Šajā gadījumā spriedze. Lai izmērītu fāzes nobīdi, ir jābūt nosacījumam, ka šie signāli tāda pati frekvence. Amplitūda var būt jebkura. Zemāk redzamajā attēlā parādīta šī fāzes nobīde vai, kā to sauc arī, fāzes atšķirība:

Palielināsim ģeneratora frekvenci līdz 500 Hz

Rezistors jau saņēmis 560 milivoltus. Fāzes nobīde samazinās.

Mēs palielinām frekvenci līdz 1 kilohercu

Pie izejas mums jau ir 1 volts.

Iestatiet frekvenci uz 5 kiloherci

Amplitūda ir 1,84 volti, un fāzes nobīde ir acīmredzami mazāka

Palieliniet līdz 10 kiloherciem

Amplitūda ir gandrīz tāda pati kā ieejā. Fāzes nobīde ir mazāk pamanāma.

Mēs uzstādījām 100 kiloherci:

Fāzes nobīdes gandrīz nav. Amplitūda ir gandrīz tāda pati kā ieejā, tas ir, 2 volti.

No šejienes mēs izdarām dziļus secinājumus:

Jo augstāka ir frekvence, jo mazāka ir kondensatora pretestība pret maiņstrāvu. Fāzes nobīde samazinās, palielinoties frekvencei, līdz gandrīz nullei. Bezgalīgi zemās frekvencēs tā lielums ir 90 grādi vaiπ/2 .

Ja plānojat diagrammas daļu, jūs iegūsit kaut ko līdzīgu:

Es uzzīmēju spriegumu vertikāli un frekvenci horizontāli.

Tātad, mēs esam iemācījušies, ka kondensatora pretestība ir atkarīga no frekvences. Bet vai tas ir atkarīgs tikai no frekvences? Ņemsim kondensatoru ar ietilpību 0,1 mikrofarads, tas ir, nominālvērtība ir 10 reizes mazāka nekā iepriekšējais, un darbiniet to vēlreiz ar tādām pašām frekvencēm.

Apskatīsim un analizēsim vērtības:

Uzmanīgi salīdziniet dzeltenā signāla amplitūdas vērtības tajā pašā frekvencē, bet ar dažādām kondensatora vērtībām. Piemēram, pie frekvences 100 Hz un kondensatora vērtības 1 μF dzeltenā signāla amplitūda bija 136 milivolti, un tajā pašā frekvencē dzeltenā signāla amplitūda, bet ar kondensatoru 0,1 μF, jau bija. 101 milivolts (reāli traucējumu dēļ pat mazāk). Ar frekvenci 500 herci - attiecīgi 560 milivolti un 106 milivolti, ar frekvenci 1 kiloherts - 1 volts un 136 milivolti utt.

No šejienes izriet secinājums: Samazinoties kondensatora vērtībai, tā pretestība palielinās.

Izmantojot fizikālās un matemātiskās transformācijas, fiziķi un matemātiķi ir atvasinājuši formulu kondensatora pretestības aprēķināšanai. Lūdzu, mīliet un cieniet:

kur, X C ir kondensatora pretestība, Ohm

P - konstante un ir aptuveni 3,14

F– frekvence, mērīta hercos

AR– kapacitāte, mēra Farados

Tātad, norādiet frekvenci šajā formulā uz nulli Hertz. Nulles hercu frekvence ir līdzstrāva. Kas notiks? 1/0 = bezgalība vai ļoti augsta pretestība. Īsāk sakot, pārtraukta ķēde.

Secinājums

Raugoties nākotnē, varu teikt, ka šajā eksperimentā mēs ieguvām (augstfrekvences filtru). Izmantojot vienkāršu kondensatoru un rezistoru un uzliekot šādu filtru skaļrunim kaut kur audio iekārtā, mēs skaļrunī dzirdēsim tikai čīkstošus augstus toņus. Bet basu frekvence tiks slāpēta ar šādu filtru. Kondensatora pretestības atkarība no frekvences tiek ļoti plaši izmantota radioelektronikā, īpaši dažādos filtros, kur nepieciešams nomākt vienu frekvenci un nodot citu.

Tika runāts par elektrolītiskajiem kondensatoriem. Tos galvenokārt izmanto līdzstrāvas ķēdēs, kā filtru tvertnes taisngriežos. Bez tiem nevar iztikt arī tranzistoru kaskāžu, stabilizatoru un tranzistoru filtru barošanas ķēžu atvienošanā. Tajā pašā laikā, kā teikts rakstā, tie neizlaiž līdzstrāvu un vispār nevēlas strādāt ar maiņstrāvu.

Maiņstrāvas ķēdēm ir nepolāri kondensatori, un to daudzie veidi norāda, ka darbības apstākļi ir ļoti dažādi. Gadījumos, kad nepieciešama augsta parametru stabilitāte un pietiekami augsta frekvence, tiek izmantoti gaisa un keramikas kondensatori.

Šādu kondensatoru parametriem tiek izvirzītas paaugstinātas prasības. Pirmkārt, tā ir augsta precizitāte (maza pielaide), kā arī nenozīmīgs TKE kapacitātes temperatūras koeficients. Parasti šādus kondensatorus ievieto radioiekārtu uztveršanas un raidīšanas svārstību ķēdēs.

Ja frekvence ir zema, piemēram, apgaismojuma tīkla frekvence vai audio diapazona frekvence, tad ir pilnīgi iespējams izmantot papīra un metāla-papīra kondensatorus.

Kondensatoriem ar papīra dielektriķi ir uzlikas, kas izgatavotas no plānas metāla folijas, visbiežāk alumīnija. Plākšņu biezums svārstās no 5...10 µm, kas ir atkarīgs no kondensatora konstrukcijas. Starp plāksnēm ir dielektriķis, kas izgatavots no kondensatora papīra, kas piesūcināts ar izolācijas sastāvu.

Lai palielinātu kondensatora darba spriegumu, papīru var ieklāt vairākos slāņos. Visa šī pakete ir sarullēta kā paklājs un ievietota apaļā vai taisnstūrveida korpusā. Šajā gadījumā, protams, tiek izdarīti secinājumi no plāksnēm, bet šāda kondensatora korpuss nav savienots ar neko.

Papīra kondensatori tiek izmantoti zemfrekvences ķēdēs ar augstu darba spriegumu un ievērojamu strāvu. Viens no šādiem ļoti izplatītiem lietojumiem ir trīsfāzu motora savienošana ar vienfāzes tīklu.

Metāla-papīra kondensatoros plākšņu lomu pilda plāns metāla slānis, tas pats alumīnijs, kas vakuumā izsmidzināts uz kondensatora papīra. Kondensatoru dizains ir tāds pats kā papīra kondensatoriem, lai gan izmēri ir daudz mazāki. Abu veidu piemērošanas joma ir aptuveni vienāda: tiešās, pulsējošās un maiņstrāvas ķēdes.

Papīra un metāla-papīra kondensatoru konstrukcija papildus kapacitātei nodrošina arī šiem kondensatoriem ievērojamu induktivitāti. Tas noved pie tā, ka ar noteiktu frekvenci papīra kondensators pārvēršas par rezonanses svārstību ķēdi. Tāpēc šādus kondensatorus izmanto tikai frekvencēs, kas nepārsniedz 1 MHz. 1. attēlā parādīti PSRS ražotie papīra un metāla-papīra kondensatori.

1. attēls.

Antīkajiem metāla-papīra kondensatoriem bija pašatveseļošanās īpašība pēc sabojāšanās. Tie bija MBG un MBGCh tipa kondensatori, taču tagad tie ir aizstāti ar kondensatoriem ar K10 vai K73 tipa keramikas vai organisko dielektriķi.

Dažos gadījumos, piemēram, analogajās atmiņas ierīcēs vai citādi, parauga un turēšanas ierīcēs (SSD), kondensatoriem tiek izvirzītas īpašas prasības, jo īpaši zema noplūdes strāva. Tad palīgā nāk kondensatori, kuru dielektriķi ir izgatavoti no materiāliem ar augstu pretestību. Pirmkārt, tie ir fluoroplastikas, polistirola un polipropilēna kondensatori. Vizlas, keramikas un polikarbonāta kondensatoriem ir nedaudz zemāka izolācijas pretestība.

Šie paši kondensatori tiek izmantoti impulsu ķēdēs, kad nepieciešama augsta stabilitāte. Primāri dažādu laika aizkavi, noteikta ilguma impulsu veidošanai, kā arī dažādu ģeneratoru darbības frekvenču iestatīšanai.

Lai ķēdes laika parametri būtu vēl stabilāki, dažos gadījumos ieteicams izmantot kondensatorus ar lielāku darba spriegumu: nav nekas slikts, ja ķēdē ar spriegumu ir uzstādīts kondensators ar darba spriegumu 400 vai pat 630 V. no 12V. Šāds kondensators, protams, aizņems vairāk vietas, taču palielināsies arī visas ķēdes stabilitāte kopumā.

Kondensatoru elektriskā kapacitāte tiek mērīta Farads F (F), taču šī vērtība ir ļoti liela. Pietiek pateikt, ka Zemes kapacitāte nepārsniedz 1F. Katrā ziņā fizikas mācību grāmatās rakstīts tieši tā. 1 Farad ir kapacitāte, pie kuras ar 1 kulona lādiņu q potenciālā starpība (spriegums) kondensatora plāksnēs ir 1 V.

No tikko teiktā izriet, ka Farad ir ļoti liela vērtība, tāpēc praksē biežāk tiek izmantotas mazākas vienības: mikrofarādes (μF, μF), nanofarādes (nF, nF) un pikofarādes (pF, pF). Šīs vērtības tiek iegūtas, izmantojot apakšvairākus un vairākus prefiksus, kas parādīti 2. attēla tabulā.

2. attēls.

Mūsdienu detaļas kļūst arvien mazākas, tāpēc ne vienmēr ir iespējams uz tām uzlikt pilnu marķējumu, arvien vairāk tiek izmantotas dažādas simbolu sistēmas. Visas šīs sistēmas tabulu veidā un to skaidrojumus var atrast internetā. Kondensatoriem, kas paredzēti SMD montāžai, visbiežāk nav nekādu marķējumu. To parametrus var izlasīt uz iepakojuma.

Lai noskaidrotu, kā kondensatori uzvedas maiņstrāvas ķēdēs, tiek piedāvāts veikt vairākus vienkāršus eksperimentus. Tajā pašā laikā kondensatoriem nav īpašu prasību. Visizplatītākie papīra vai metāla-papīra kondensatori ir diezgan piemēroti.

Kondensatori vada maiņstrāvu

Lai to redzētu savām acīm, pietiek ar vienkāršu ķēdes montāžu, kas parādīta 3. attēlā.

3. attēls.

Vispirms jums jāieslēdz lampa caur kondensatoriem C1 un C2, kas savienoti paralēli. Lampa spīdēs, bet ne īpaši spilgti. Ja tagad pievienosim vēl vienu kondensatoru C3, lampas mirdzums manāmi palielināsies, kas norāda, ka kondensatori pretojas maiņstrāvas pārejai. Turklāt paralēlais savienojums, t.i. Palielinot kapacitāti, šī pretestība samazinās.

No tā izriet secinājums: jo lielāka kapacitāte, jo mazāka ir kondensatora pretestība maiņstrāvas pārejai. Šo pretestību sauc par kapacitatīvu un formulās apzīmē kā Xc. Xc ir atkarīgs arī no strāvas frekvences; jo lielāks tas ir, jo mazāks Xc. Tas tiks apspriests nedaudz vēlāk.

Vēl vienu eksperimentu var veikt, izmantojot elektrības skaitītāju, vispirms atvienojot visus patērētājus. Lai to izdarītu, paralēli jāpievieno trīs 1 µF kondensatori un vienkārši jāpievieno tie strāvas kontaktligzdai. Protams, jums jābūt īpaši uzmanīgam vai pat pielodējiet standarta spraudni pie kondensatoriem. Kondensatoru darba spriegumam jābūt vismaz 400 V.

Pēc šī savienojuma pietiek vienkārši novērot skaitītāju, lai pārliecinātos, ka tas ir vietā, lai gan saskaņā ar aprēķiniem šāds kondensators pēc pretestības ir līdzvērtīgs kvēlspuldzei ar jaudu aptuveni 50 W. Jautājums ir, kāpēc skaitītājs negriežas? Tas tiks apspriests arī nākamajā rakstā.

Sīkāka informācija 2017. gada 16. aprīlī

Kungi, šodienas rakstā es vēlētos apsvērt tik interesantu jautājumu kā Maiņstrāvas kondensators. Šī tēma ir ļoti svarīga elektrībā, jo praksē kondensatori ir visuresoši ķēdēs ar maiņstrāvu, un šajā sakarā ir ļoti noderīgi skaidri saprast likumus, saskaņā ar kuriem šajā gadījumā mainās signāli. Mēs šodien izskatīsim šos likumus, un beigās mēs atrisināsim vienu praktisku problēmu ar strāvas noteikšanu caur kondensatoru.

Kungi, tagad mums visinteresantākais ir tas, kā kondensatora spriegums un strāva caur kondensatoru ir savstarpēji saistīti gadījumā, ja kondensators atrodas mainīgā signāla ķēdē.

Kāpēc uzreiz mainīgs? Jā, vienkārši tāpēc, ka kondensators ir ķēdē līdzstrāva neievērojams. Caur to strāva plūst tikai pirmajā brīdī, kamēr kondensators ir izlādējies. Tad kondensators tiek uzlādēts un viss, nav strāvas (jā, jā, dzirdu jau sākuši bļaut, ka kondensatora uzlāde teorētiski ilgst bezgala ilgu laiku, un tam var būt arī noplūdes pretestība, bet tagad mēs to atstājam novārtā). Uzlādēts kondensators priekš pastāvīgs strāva - Kā tas ir atvērta ķēde. Kad mums ir iespēja mainīgs strāva - šeit viss ir daudz interesantāk. Izrādās, ka šajā gadījumā strāva var plūst caur kondensatoru un kondensators šajā gadījumā ir it kā līdzvērtīgs rezistors ar zināmu labi definētu pretestību (ja pagaidām aizmirstat par visādām fāzu nobīdēm, vairāk par to tālāk). Mums kaut kā jāiegūst attiecība starp strāvu un spriegumu pāri kondensatoram.

Pagaidām mēs pieņemsim, ka maiņstrāvas ķēdē ir tikai kondensators, un tas arī viss. Bez citām sastāvdaļām, piemēram, rezistoriem vai induktoriem. Atgādināšu, ka gadījumā, ja ķēdē ir tikai rezistori, šāda problēma tiek atrisināta ļoti vienkārši: strāva un spriegums ir savstarpēji savienoti, izmantojot Ohma likumu. Mēs par to esam runājuši vairāk nekā vienu reizi. Tur viss ir ļoti vienkārši: sadaliet spriegumu ar pretestību un iegūstiet strāvu. Bet kā ar kondensatoru? Galu galā kondensators nav rezistors. Tur notiekošo procesu fizika ir pilnīgi atšķirīga, tāpēc nav iespējams vienkārši savienot strāvu un spriegumu savā starpā. Tomēr tas ir jādara, tāpēc mēģināsim argumentēt.

Vispirms atgriezīsimies. Tālu atpakaļ. Pat ļoti tālu. Uz manu pašu pirmo rakstu šajā vietnē. Vecie cilvēki var atcerēties, ka šis bija raksts par pašreizējo spēku. Šajā pašā rakstā bija viens interesants izteiciens, kas savienoja strāvas stiprumu un lādiņu, kas plūst caur vadītāja šķērsgriezumu. Šī ir pati izpausme

Kāds varētu iebilst, ka tajā rakstā par pašreizējo stiprumu ieraksts bija cauri Δq Un Δt- daži ļoti nelieli lādiņa daudzumi un laiks, kurā šis lādiņš iziet cauri vadītāja šķērsgriezumam. Tomēr šeit mēs izmantosim apzīmējumu via dq Un dt- caur diferenciāļiem. Šāda pārstāvniecība mums būs vajadzīga vēlāk. Ja neiedziļināties matanas savvaļā, tad būtībā dq Un dtšeit nav īpašas atšķirības no Δq Un Δt. Protams, cilvēki, kas ir dziļi zinoši augstākajā matemātikā, var strīdēties ar šo apgalvojumu, taču šobrīd es nevēlos koncentrēties uz šīm lietām.

Tātad, mēs atcerējāmies pašreizējā spēka izteicienu. Tagad atcerēsimies, kā kondensatora kapacitāte ir saistīta viena ar otru AR, maksa q, ko viņš sevī sakrājis, un spriedzi U uz kondensatora, kas tika izveidots šajā gadījumā. Nu, mēs atceramies, ka, ja kondensators ir uzkrājis kādu lādiņu, tad uz tā plāksnēm neizbēgami radīsies spriegums. Par to visu mēs runājām arī iepriekš, šajā rakstā. Mums būs nepieciešama šī formula, kas tikai savieno lādiņu ar spriegumu

Izteiksim kondensatora lādiņu no šīs formulas:

Un tagad ir ļoti liels kārdinājums aizstāt šo kondensatora lādiņa izteiksmi ar iepriekšējo strāvas stipruma formulu. Paskatieties tuvāk - tad strāvas stiprums, kondensatora kapacitāte un spriegums uz kondensatora būs savstarpēji saistīti! Nekavējoties veiksim šo aizstāšanu:

Mūsu kapacitāte ir daudzums nemainīgs. Tas ir noteikts tikai no paša kondensatora, tā iekšējā struktūra, dielektriskais tips un visas citas lietas. Mēs par to visu detalizēti runājām vienā no iepriekšējiem rakstiem. Tāpēc jauda AR kondensatoru, jo tas ir nemainīgs, var droši izņemt kā diferenciāļa zīmi (šie ir noteikumi darbam ar tiem pašiem diferenciāļiem). Bet ar spriedzi U Jūs to nevarat darīt! Spriegums pāri kondensatoram laika gaitā mainīsies. Kāpēc tas notiek? Atbilde ir elementāra: strāvai plūstot pāri kondensatora plāksnēm, acīmredzot lādiņš mainīsies. Un uzlādes maiņa noteikti izraisīs kondensatora sprieguma izmaiņas. Tāpēc spriegumu var uzskatīt par noteiktu laika funkciju, un to nevar noņemt no diferenciāļa. Tātad, veicot iepriekš norādītās transformācijas, mēs iegūstam šādu ierakstu:

Kungi, es steidzos jūs apsveikt - mēs tikko saņēmām ļoti noderīgu izteicienu, kas attiecas uz kondensatora spriegumu un strāvu, kas plūst caur to. Tādējādi, ja mēs zinām sprieguma izmaiņu likumu, mēs varam viegli atrast likumu par strāvas izmaiņu caur kondensatoru, vienkārši atrodot atvasinājumu.

Bet kā ir ar pretējo gadījumu? Pieņemsim, ka mēs zinām likumu, kas maina strāvu caur kondensatoru, un mēs vēlamies atrast likumu par sprieguma izmaiņām pāri tam. Matemātikā zinoši lasītāji droši vien jau ir uzminējuši, ka šīs problēmas risināšanai pietiek vienkārši integrēt iepriekš rakstīto izteiksmi. Tas ir, rezultāts izskatīsies apmēram šādi:

Faktiski abi šie izteicieni ir par vienu un to pašu. Tas ir tikai tas, ka pirmais tiek izmantots gadījumā, ja mēs zinām likumu par sprieguma izmaiņu pāri kondensatoram un mēs vēlamies atrast likumu, kas maina strāvu caur to, un otro, ja mēs zinām, kā strāva mainās caur kondensatoru. un mēs vēlamies atrast sprieguma izmaiņu likumu. Lai labāk atcerētos visu šo lietu, kungi, esmu jums sagatavojis paskaidrojošu attēlu. Tas ir parādīts 1. attēlā.

1. attēls - paskaidrojošs attēls

Tas būtībā attēlo secinājumus saīsinātā formā, ko būtu labi atcerēties.

Kungi, lūdzu, ņemiet vērā - iegūtās izteiksmes ir derīgas jebkuram strāvas un sprieguma izmaiņu likumam. Nav obligāti jābūt sinusam, kosinusam, meanderam vai kam citam. Ja jums ir kāds pilnīgi patvaļīgs, pat pilnīgi mežonīgs, nevienā literatūrā neaprakstīts, sprieguma maiņas likums U(t), kas tiek piegādāts kondensatoram, jūs, to diferencējot, varat noteikt strāvas izmaiņu likumu caur kondensatoru. Un līdzīgi, ja jūs zināt likumu par strāvas izmaiņām caur kondensatoru es(t) tad, atrodot integrāli, varat uzzināt, kā mainīsies spriegums.

Tātad, mēs noskaidrojām, kā savienot strāvu un spriegumu savā starpā absolūti jebkurai, pat trakākajām to maiņas iespējām. Bet daži īpaši gadījumi ir ne mazāk interesanti. Piemēram, gadījums ar kādu, kurš mūs visus jau ir iemīlējis sinusoidāls strāva Tagad tiksim ar to galā.

Ļaujiet spriegumam pāri kapacitātes kondensatoram C mainās saskaņā ar sinusa likumu šādā veidā

Nedaudz agrāk mēs detalizēti apspriedām, kāds fiziskais daudzums slēpjas aiz katra burta šajā izteiksmē. Kā šajā gadījumā mainīsies pašreizējais? Izmantojot jau iegūtās zināšanas, vienkārši muļķīgi aizstāsim šo izteiksmi mūsu vispārējā formulā un atradīsim atvasinājumu

Vai arī varat to uzrakstīt šādi

Kungi, es vēlos jums atgādināt, ka vienīgā atšķirība starp sinusu un kosinusu ir tā, ka viens ir nobīdīts fāzē attiecībā pret otru par 90 grādiem. Nu vai, matemātikas valodā sakot, tad . Nav skaidrs, no kurienes radās šis izteiciens? Google to samazināšanas formulas. Tā ir noderīga lieta, par ko nenāktu par ļaunu zināt. Vēl labāk, ja esat iepazinies ar trigonometriskais aplis, uz tā tas viss ir ļoti skaidri redzams.

Kungi, es uzreiz atzīmēšu vienu punktu. Savos rakstos es nerunāšu par atvasinājumu atrašanas un integrāļu ņemšanas noteikumiem. Es ceru, ka jums ir vismaz vispārēja izpratne par šiem jautājumiem. Tomēr, pat ja jūs nezināt, kā to izdarīt, es centīšos materiālu pasniegt tā, lai lietas būtība būtu skaidra arī bez šiem starpaprēķiniem. Tātad, tagad esam saņēmuši svarīgu secinājumu - ja spriegums uz kondensatora mainās saskaņā ar sinusa likumu, tad strāva caur to mainīsies saskaņā ar kosinusa likumu. Tas ir, strāva un spriegums uz kondensatora tiek nobīdīti viens pret otru fāzē par 90 grādiem. Turklāt mēs varam salīdzinoši viegli atrast strāvas amplitūdas vērtību (tie ir faktori, kas parādās sinusa priekšā). Nu, tas ir, tā virsotne, tas maksimums, ko sasniedz strāva. Kā redzat, tas ir atkarīgs no jaudas C kondensators, tam pieliktā sprieguma amplitūda U m un frekvences ω . Tas ir, jo lielāks ir pielietotais spriegums, jo lielāka ir kondensatora kapacitāte un lielāka sprieguma maiņas frekvence, jo lielāka ir strāvas amplitūda caur kondensatoru. Izveidosim grafiku, vienā laukā attēlojot strāvu caur kondensatoru un spriegumu pāri kondensatoram. Bez konkrētiem skaitļiem mēs tikai parādīsim varoņa kvalitāti. Šis grafiks ir parādīts 2. attēlā (attēlā var noklikšķināt).

2. attēls - Strāva caur kondensatoru un spriegums pāri kondensatoram

2. attēlā zilais grafiks ir sinusoidālā strāva caur kondensatoru, bet sarkanais grafiks ir sinusoidālais spriegums pāri kondensatoram. No šī attēla ir ļoti skaidri redzams, ka strāva ir priekšā spriegumam (atrodas strāvas sinusoīda maksimumi pa kreisi atbilstošās sprieguma sinusoīda virsotnes, tas ir, tās nāk agrāk).

Tagad veiksim darbu otrādi. Ļaujiet mums uzzināt pašreizējo pārmaiņu likumu es(t) caur kondensatoru ar jaudu C. Un lai šis likums ir arī sinusoidāls

Noteiksim, kā šajā gadījumā mainīsies spriegums uz kondensatora. Izmantosim mūsu vispārējo formulu ar integrāli:

Pēc absolūtas analoģijas ar jau rakstītajiem aprēķiniem spriedzi var attēlot šādā veidā

Šeit mēs atkal izmantojām interesantu informāciju no trigonometrijas . Un atkal samazināšanas formulas viņi tev nāks palīgā, ja nebūs skaidrs, kāpēc tā notika.

Kādus secinājumus mēs varam izdarīt no šiem aprēķiniem? Un secinājums joprojām ir tāds pats kā jau izdarīts: strāva caur kondensatoru un spriegums uz kondensatora tiek novirzīti fāzē attiecībā pret otru par 90 grādiem. Turklāt tie tiek pārvietoti kāda iemesla dēļ. Pašreizējais uz priekšu spriegums. Kāpēc tas tā ir? Kāda ir procesa fizika aiz tā? Izdomāsim.

Iedomāsimies to neuzlādēts Mēs pievienojām kondensatoru sprieguma avotam. Pirmajā brīdī kondensatorā vispār nav lādiņu: tas ir izlādējies. Un tā kā nav lādiņu, tad nav arī sprieguma. Bet ir strāva, tā parādās uzreiz, kad kondensators ir pievienots avotam. Vai jūs ievērojat, kungi? Sprieguma vēl nav (nav bijis laika palielināties), bet strāva jau ir. Un turklāt tieši šajā savienojuma brīdī strāva ķēdē ir maksimālā (izlādēts kondensators būtībā ir līdzvērtīgs īssavienojumam ķēdē). Tik daudz par nobīdi starp spriegumu un strāvu. Strāvai plūstot, uz kondensatora plāksnēm sāk uzkrāties lādiņš, tas ir, spriegums sāk pieaugt un strāva pakāpeniski samazinās. Un pēc kāda laika uz plāksnēm uzkrāsies tik daudz lādiņu, ka spriegums uz kondensatora būs vienāds ar avota spriegumu un strāva ķēdē pilnībā apstāsies.

Tagad paņemsim šo uzlādēts Mēs atvienojam kondensatoru no avota un izveidojam īssavienojumu. Ko mēs iegūsim? Bet praktiski tas pats. Pirmajā brīdī strāva būs maksimāla, un spriegums uz kondensatora paliks tāds pats kā tas bija bez izmaiņām. Tas ir, atkal strāva ir priekšā, un spriegums mainās pēc tā. Strāvai plūstot, spriegums sāks pakāpeniski samazināties un, kad strāva pilnībā apstājas, tā arī kļūs par nulli.

Lai labāk izprastu notiekošo procesu fiziku, varat vēlreiz izmantot santehnikas analoģija. Iedomāsimies, ka uzlādēts kondensators ir tvertne, kas pilna ar ūdeni. Šīs tvertnes apakšā ir krāns, caur kuru var iztukšot ūdeni. Atvērsim šo pieskārienu. Tiklīdz mēs to atveram, ūdens tūlīt tecēs. Un spiediens tvertnē pakāpeniski samazināsies, kad ūdens izplūst. Tas ir, rupji runājot, ūdens strūkla no jaucējkrāna pārsniedz spiediena izmaiņas, tāpat kā strāva kondensatorā pārsniedz sprieguma izmaiņas tajā.

Līdzīgu argumentāciju var veikt sinusoidālajam signālam, kad strāva un spriegums mainās saskaņā ar sinusa likumu, un patiešām jebkuram signālam. Lieta, ceru, ir skaidra.

Paēdīsim mazliet praktisks aprēķins maiņstrāva caur kondensatoru un grafikus.

Lai mums būtu sinusoidālā sprieguma avots, efektīvā vērtība ir 220 V, un biežumu 50 Hz. Nu, tas ir, viss ir tieši tāds pats kā mūsu rozetēs. Kondensators ar jaudu 1 µF. Piemēram, plēves kondensators K73-17, kas paredzēts maksimālajam spriegumam 400 V (un kondensatorus zemākiem spriegumiem nekad nedrīkst pieslēgt 220 V tīklam), ir pieejams ar jaudu 1 μF. Lai sniegtu jums priekšstatu par to, ar ko mēs nodarbojamies, 3. attēlā esmu ievietojis šī dzīvnieka fotogrāfiju (paldies Dimantam par fotoattēlu)

3. attēls — tiek meklēta strāva caur šo kondensatoru

Ir nepieciešams noteikt, kāda strāvas amplitūda plūst caur šo kondensatoru, un izveidot strāvas un sprieguma grafikus.

Vispirms mums ir jāpieraksta sprieguma izmaiņu likums kontaktligzdā. Ja atceries, amplitūda sprieguma vērtība šajā gadījumā ir aptuveni 311 V. Kāpēc tas tā ir, no kurienes tas nāca un kā pierakstīt likumu par sprieguma izmaiņām kontaktligzdā, var izlasīt šajā rakstā. Mēs nekavējoties iepazīstināsim ar rezultātu. Tātad spriegums kontaktligzdā mainīsies saskaņā ar likumu

Tagad mēs varam izmantot iepriekš iegūto formulu, kas saistīs spriegumu kontaktligzdā ar strāvu caur kondensatoru. Rezultāts izskatīsies šādi

Mēs vienkārši aizstājām vispārējā formulā stāvoklī norādīto kondensatora kapacitāti, sprieguma amplitūdas vērtību un tīkla sprieguma apļveida frekvenci. Rezultātā pēc visu faktoru reizināšanas mēs iegūstam šādu pašreizējo izmaiņu likumu:

Tas tā, kungi. Izrādās, ka strāvas amplitūdas vērtība caur kondensatoru ir nedaudz mazāka par 100 mA. Vai tas ir daudz vai maz? Jautājumu nevar saukt par pareizu. Pēc rūpniecisko iekārtu standartiem, kur parādās simtiem ampēru strāvas, tas ir ļoti maz. Un sadzīves tehnikai, kur desmitiem ampēru nav nekas neparasts - arī. Tomēr pat šāda straume rada lielas briesmas cilvēkiem! No tā izriet, ka nevajadzētu satvert šādu kondensatoru, kas savienots ar 220 V tīklu. Tomēr pēc šī principa ir iespējams ražot tā sauktos barošanas avotus ar dzesēšanas kondensatoru. Nu, šī ir atsevišķa raksta tēma, un mēs to šeit neskarsim.

Tas viss ir labi, bet mēs gandrīz aizmirsām par grafikiem, kas mums jāveido. Mums tas steidzami jālabo! Tātad, tie ir parādīti 4. un 5. attēlā. 4. attēlā var novērot kontaktligzdas sprieguma grafiku, bet 5. attēlā - strāvas izmaiņu likumu caur kondensatoru, kas savienots ar šādu kontaktligzdu.

4. attēls - izejas sprieguma grafiks

5. attēls - strāvas grafiks caur kondensatoru

Kā redzam no šiem attēliem, strāva un spriegums ir nobīdīts par 90 grādiem, kā tam vajadzētu būt. Un varbūt lasītājam ir nojausma - ja strāva plūst caur kondensatoru un pāri tam krītas kāds spriegums, iespējams, arī tam vajadzētu izlaist kādu jaudu. Tomēr es steidzos brīdināt - kondensatoram situācija ir absolūti ne šādā veidā. Ja mēs uzskatām par ideālu kondensatoru, tad tajā vispār netiks atbrīvota jauda, ​​pat ja strāva plūst un spriegums tam krītas. Kāpēc? Kā tā? Par to - turpmākajos rakstos. Tas šodienai viss. Paldies, ka lasījāt, veiksmi un tiekamies nākamreiz!

Pievienojieties mūsu

Par kondensatoriem ir rakstīts daudz, vai ir vērts pievienot vēl pāris tūkstošus vārdu jau esošajiem miljoniem? Es pievienošu! Ticu, ka mana prezentācija būs noderīga. Galu galā tas tiks darīts, ņemot vērā.

Kas ir elektriskais kondensators

Krievu valodā runājot, kondensatoru var saukt par “glabāšanas ierīci”. Tas ir vēl skaidrāk šādā veidā. Turklāt tieši šādi šis nosaukums tiek tulkots mūsu valodā. Stiklu var saukt arī par kondensatoru. Tikai tas sevī uzkrāj šķidrumu. Vai soma. Jā, soma. Izrādās, ka tā ir arī atmiņas ierīce. Tas uzkrāj visu, ko mēs tur ievietojam. Kāds sakars ar to elektriskajam kondensatoram? Tas ir tas pats, kas stikls vai maisiņš, bet tas tikai uzkrāj elektrisko lādiņu.

Iedomājieties attēlu: elektriskā strāva iet caur ķēdi, tās ceļā sastopas rezistori un vadītāji, un, bam, parādās kondensators (stikls). Kas notiks? Kā jūs zināt, strāva ir elektronu plūsma, un katram elektronam ir elektriskais lādiņš. Tādējādi, kad kāds saka, ka caur ķēdi iet strāva, jūs iedomājaties miljoniem elektronu, kas plūst caur ķēdi. Tie paši elektroni, kad viņu ceļā parādās kondensators, uzkrājas. Jo vairāk elektronu ievietosim kondensatorā, jo lielāks būs tā lādiņš.

Rodas jautājums: cik elektronu var uzkrāt šādā veidā, cik daudz ietilps kondensatorā un kad tam “pietiek”? Noskaidrosim. Ļoti bieži vienkāršu elektrisko procesu vienkāršotam skaidrojumam tiek izmantots salīdzinājums ar ūdeni un caurulēm. Izmantosim arī šo pieeju.

Iedomājieties cauruli, pa kuru plūst ūdens. Vienā caurules galā ir sūknis, kas ar spēku sūknē ūdeni šajā caurulē. Tad garīgi novietojiet gumijas membrānu pāri caurulei. Kas notiks? Ūdens spiediena ietekmē caurulē (sūkņa radītais spiediens) membrāna sāks stiept un sasprindzināt. Tā stiepsies, stiepsies, stiepsies, un galu galā membrānas elastīgais spēks vai nu līdzsvaros sūkņa spēku un ūdens plūsma apstāsies, vai arī membrāna pārtrūks (ja tas nav skaidrs, iedomājieties balonu, kas pārsprāgt, ja tas tiek sūknēts pārāk daudz)! Tas pats notiek elektriskajos kondensatoros. Tikai tur membrānas vietā tiek izmantots elektriskais lauks, kas kondensatora uzlādes laikā pieaug un pamazām līdzsvaro strāvas avota spriegumu.

Tādējādi kondensatoram ir noteikts ierobežojošs lādiņš, ko tas var uzkrāties, un pēc kura pārsniegšanas tas notiks Dielektriskais sadalījums kondensatorā tas salūzīs un pārstās būt kondensators. Iespējams, ir pienācis laiks pastāstīt, kā darbojas kondensators.

Kā darbojas elektriskais kondensators?

Skolā jums teica, ka kondensators ir lieta, kas sastāv no divām plāksnēm un tukšuma starp tām. Šīs plāksnes sauca par kondensatora plāksnēm, un tām tika pievienoti vadi, lai nodrošinātu kondensatora spriegumu. Tātad mūsdienu kondensatori daudz neatšķiras. Viņiem visiem ir arī plāksnes, un starp plāksnēm ir dielektriķis. Pateicoties dielektriķa klātbūtnei, tiek uzlaboti kondensatora raksturlielumi. Piemēram, tā kapacitāte.

Mūsdienu kondensatoros tiek izmantoti dažāda veida dielektriķi (vairāk par to tālāk), kas tiek ievietoti starp kondensatora plāksnēm vismodernākajos veidos, lai sasniegtu noteiktas īpašības.

Darbības princips

Vispārējais darbības princips ir pavisam vienkāršs: tiek pielikts spriegums un uzkrāts lādiņš. Šobrīd notiekošajiem fiziskajiem procesiem nevajadzētu jūs īpaši interesēt, bet, ja vēlaties, varat izlasīt par to jebkurā fizikas grāmatā sadaļā elektrostatika.

Kondensators līdzstrāvas ķēdē

Ja ievietosim savu kondensatoru elektriskajā ķēdē (Zīm. zemāk), savienosim ar to virknē ampērmetru un pievadīsim ķēdei līdzstrāvu, ampērmetra adata īsi raustīsies, un pēc tam sasalst un parādīs 0A - ķēdē nav strāvas. Kas notika?

Mēs pieņemsim, ka pirms strāvas pieslēgšanas ķēdei kondensators bija tukšs (izlādējies), un, kad tika pielietota strāva, tas sāka ļoti ātri uzlādēties, un, kad tas tika uzlādēts (elektriskais lauks starp kondensatora plāksnēm līdzsvaroja strāvas avotu ), tad strāva apstājās (šeit ir kondensatora uzlādes grafiks).

Tāpēc viņi saka, ka kondensators neļauj iziet cauri līdzstrāvai. Faktiski tas pāriet, bet ļoti īsu laiku, ko var aprēķināt, izmantojot formulu t = 3*R*C (kondensatora uzlādes laiks līdz 95% no nominālā tilpuma. R ir ķēdes pretestība, C ir kondensatora kapacitāte) Šādi kondensators darbojas līdzstrāvas ķēdes strāvā Mainīgā ķēdē tas uzvedas pavisam savādāk!

Kondensators maiņstrāvas ķēdē

Kas ir maiņstrāva? Tas ir tad, kad elektroni “skrien” vispirms tur, tad atpakaļ. Tie. to kustības virziens visu laiku mainās. Tad, ja maiņstrāva iet cauri ķēdei ar kondensatoru, tad uz katras tās plāksnes uzkrāsies “+” vai “-” lādiņš. Tie. Maiņstrāva faktiski plūdīs. Tas nozīmē, ka maiņstrāva "netraucēti" plūst caur kondensatoru.

Visu šo procesu var modelēt, izmantojot hidrauliskās analoģijas metodi. Zemāk esošajā attēlā parādīts maiņstrāvas ķēdes analogs. Virzulis spiež šķidrumu uz priekšu un atpakaļ. Tas liek lāpstiņritenim griezties uz priekšu un atpakaļ. Izrādās, ka tā ir mainīga šķidruma plūsma (mēs lasām maiņstrāvu).

Tagad novietosim kondensatora medeli membrānas veidā starp spēka avotu (virzuli) un lāpstiņriteni un analizēsim, kas mainīsies.

Izskatās, ka nekas nemainīsies. Tāpat kā šķidrums veica svārstības kustības, tā arī turpina to darīt, tāpat kā lāpstiņritenis šī iemesla dēļ svārstījās, tā arī turpinās svārstīties. Tas nozīmē, ka mūsu membrāna nav šķērslis mainīgai plūsmai. Tas pats attiecas uz elektronisko kondensatoru.

Fakts ir tāds, ka, lai arī elektroni, kas darbojas ķēdē, nešķērso dielektriķi (membrānu) starp kondensatora plāksnēm, ārpus kondensatora to kustība ir svārstīga (uz priekšu un atpakaļ), t.i. plūst maiņstrāva. Eh!

Tādējādi kondensators šķērso maiņstrāvu un bloķē līdzstrāvu. Tas ir ļoti ērti, ja signālā ir jānoņem līdzstrāvas komponents, piemēram, audio pastiprinātāja izejā/ieejā vai ja jāskatās tikai signāla mainīgā daļa (līdzstrāvas izejas pulsācija sprieguma avots).

Kondensatora pretestība

Kondensatoram ir pretestība! Principā to varētu pieņemt no tā, ka līdzstrāva tai neiet cauri, it kā tas būtu rezistors ar ļoti lielu pretestību.

Maiņstrāva ir cita lieta - tā pāriet, bet piedzīvo kondensatora pretestību:

f - frekvence, C - kondensatora kapacitāte. Ja paskatās uzmanīgi formulā, jūs redzēsiet, ka, ja strāva ir nemainīga, tad f = 0 un tad (lai kareivīgie matemātiķi man piedod!) X c = bezgalība. Un caur kondensatoru nav līdzstrāvas.

Bet pretestība pret maiņstrāvu mainīsies atkarībā no tās frekvences un kondensatora kapacitātes. Jo augstāka ir strāvas frekvence un kondensatora kapacitāte, jo mazāk tas iztur šo strāvu un otrādi. Jo ātrāk mainās spriegums
spriegums, jo lielāka ir strāva caur kondensatoru, tas izskaidro Xc samazināšanos, palielinoties frekvencei.

Starp citu, vēl viena kondensatora iezīme ir tā, ka tas neizlaiž strāvu un nesasilda! Tāpēc dažreiz to izmanto, lai slāpētu spriegumu vietās, kur rezistors smēķē. Piemēram, lai samazinātu tīkla spriegumu no 220V uz 127V. Un tālāk:

Strāva kondensatorā ir proporcionāla tā spailēm pievadītā sprieguma ātrumam

Kur tiek izmantoti kondensatori?

Jā, visur, kur nepieciešamas to īpašības (neļaujot iziet cauri līdzstrāvai, spēja uzkrāt elektrisko enerģiju un mainīt to pretestību atkarībā no frekvences), filtros, svārstību ķēdēs, sprieguma reizinātājos utt.

Kādi kondensatoru veidi pastāv?

Nozare ražo daudz dažādu veidu kondensatorus. Katram no tiem ir noteiktas priekšrocības un trūkumi. Dažiem ir zema noplūdes strāva, citiem ir liela jauda, ​​bet citiem ir kaut kas cits. Atkarībā no šiem indikatoriem tiek izvēlēti kondensatori.

Radio amatieri, īpaši iesācēji, piemēram, mēs, pārāk neuztraucas un liek derības uz to, ko viņi var atrast. Tomēr jums vajadzētu zināt, kādi galvenie kondensatoru veidi pastāv dabā.

Attēlā parādīta ļoti parasta kondensatoru atdalīšana. Es to sastādīju pēc savas gaumes un man patīk, jo uzreiz ir skaidrs vai pastāv mainīgie kondensatori, kādi pastāvīgo kondensatoru veidi ir un kādi dielektriķi tiek izmantoti parastajos kondensatoros. Vispār viss, kas vajadzīgs radioamatierim.

Tiem ir zema noplūdes strāva, mazi izmēri, zema induktivitāte un tie spēj darboties augstās frekvencēs un līdzstrāvas, pulsējošas un maiņstrāvas ķēdēs.

Tie tiek ražoti plašā darba spriegumu un jaudu diapazonā: no 2 līdz 20 000 pF un, atkarībā no konstrukcijas, iztur spriegumu līdz 30 kV. Bet visbiežāk jūs atradīsit keramiskos kondensatorus ar darba spriegumu līdz 50 V.

Godīgi sakot, es nezinu, vai viņi tagad tiek atbrīvoti. Bet iepriekš vizla tika izmantota kā dielektrisks šādos kondensatoros. Un pats kondensators sastāvēja no vizlas plākšņu pakas, uz kurām katras no abām pusēm tika uzliktas plāksnes, un pēc tam šādas plāksnes tika savāktas “iepakojumā” un iepakotas korpusā.

Parasti to jauda bija no vairākiem tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu pikoforu, un tie darbojās sprieguma diapazonā no 200 V līdz 1500 V.

Papīra kondensatori

Šādiem kondensatoriem ir kondensatora papīrs kā dielektriķis un alumīnija sloksnes kā plāksnes. Garas alumīnija folijas sloksnes ar papīra sloksni starp tām tiek sarullētas un iepakotas korpusā. Tāda ir viltība.

Šādu kondensatoru jauda ir no tūkstošiem pikoforadu līdz 30 mikroforu, un tie var izturēt spriegumu no 160 līdz 1500 V.

Klīst baumas, ka tagad tos novērtē audiofili. Nebrīnos - viņiem ir arī vienpusēji vadu vadi...

Principā parastie kondensatori ar poliesteru kā dielektriķi. Kapacitātes diapazons ir no 1 nF līdz 15 mF pie darba sprieguma no 50 V līdz 1500 V.

Šāda veida kondensatoriem ir divas nenoliedzamas priekšrocības. Pirmkārt, tos var izgatavot ar ļoti mazu pielaidi tikai 1%. Tātad, ja tas saka 100 pF, tad tā kapacitāte ir 100 pF +/- 1%. Un otrs ir tas, ka to darba spriegums var sasniegt līdz 3 kV (un kapacitāte no 100 pF līdz 10 mF)

Elektrolītiskie kondensatori

Šie kondensatori atšķiras no visiem citiem ar to, ka tos var savienot tikai ar līdzstrāvas vai pulsējošas strāvas ķēdi. Tie ir polāri. Viņiem ir pluss un mīnuss. Tas ir saistīts ar to dizainu. Un, ja šāds kondensators ir ieslēgts pretējā virzienā, tas, visticamāk, uzbriest. Un pirms tam viņi arī jautri, bet nedroši sprāga. Ir elektrolītiskie kondensatori, kas izgatavoti no alumīnija un tantala.

Alumīnija elektrolītiskie kondensatori ir veidoti gandrīz kā papīra kondensatori, ar vienīgo atšķirību, ka šāda kondensatora plāksnes ir papīra un alumīnija sloksnes. Papīrs ir piesūcināts ar elektrolītu, un uz alumīnija sloksnes tiek uzklāts plāns oksīda slānis, kas darbojas kā dielektrisks. Ja jūs pieslēdzat šādam kondensatoram maiņstrāvu vai pagriežat to atpakaļ uz izejas polaritāti, elektrolīts uzvārīsies un kondensators neizdosies.

Elektrolītiskajiem kondensatoriem ir diezgan liela jauda, ​​tāpēc tos, piemēram, bieži izmanto taisngriežu ķēdēs.

Tas laikam arī viss. Aizkulisēs ir atstāti kondensatori ar dielektriķi, kas izgatavoti no polikarbonāta, polistirola un, iespējams, daudziem citiem veidiem. Bet es domāju, ka tas būs lieki.

Turpinājums sekos...

Otrajā daļā es plānoju parādīt kondensatoru tipisku lietojumu piemērus.