Закрыть

Как измерить большую емкость конденсатора: Как измерить очень большую емкость, например, супер / ультра конденсаторы

Содержание

Как измерить очень большую емкость, например, супер / ультра конденсаторы

Недавно я приобрел пару таинственных ультра / супер конденсаторов у моего брата. Очевидно, он не помнит никаких спецификаций или даже марки … Чтобы еще больше усложнить ситуацию, у них нет значимой идентификационной информации, проштампованной или напечатанной на них. (Существует этикетка со штрих-кодом с буквенно-цифровым кодом, но быстрый поиск в Google по ней ничего не нашел.)

Похоже, пришло время запустить Mystery Buss Скуби-Ду, потому что собирались на приключения.

Сначала я решила измерить емкость. Поскольку мой измеритель LCR не предназначен для таких огромных конденсаторов, мне пришлось проявить творческий подход к своему испытательному оборудованию.

Принимая во внимание базовую физику, мы получаем, что емкость пропорциональна накопленному заряду на вольт на конденсаторе:

С= qВСзнак равноQВ

где накопленный заряд в конденсаторе является интегралом тока через конденсатор:

∫я ( т ) дt = q∫я(T)dTзнак равноQ

Используя источник тока для зарядки конденсатора, мы можем упростить вычисления, используя только дельта-измерения заряда и напряжения на конденсаторе.

С= Δ qΔ V= Я Δ тΔ VСзнак равноΔQΔВзнак равнояΔTΔВ

С моим источником тока Advantest R6144 я могу заряжать конденсатор с заданным током и просто измерять напряжение на конденсаторе, используя мой Tektronix DMM4050 в режиме графика.

Рисунки тестовой настройки

Однако здесь я начинаю видеть довольно большие цифры. Возможно, что конденсатор действительно составляет ~ 2200 фарад, но это кажется немного высоким. По общему признанию, конденсатор довольно большой на ~ 5,5 «в длину на ~ 1» радиус.

А теперь несколько вопросов для знатоков электротехнической биржи: является ли этот метод эффективным средством измерения суперконденсаторов? Или есть более подходящий метод, который я могу применить для их измерения? Кроме того, существенно ли изменяется емкость супер / ультра конденсаторов по сравнению с напряжением конденсатора? Например, являются ли эти результаты измерений прогнозирующими / показательными для более высоких зарядных напряжений. Я считаю, что емкость должна колебаться, но я сильно сомневаюсь в этом.

Возможно, в худшем случае это несколько сотен фарадов, но я не специалист по этому вопросу.

Кроме того, и, что более важно, как я могу найти максимальное зарядное напряжение, не разрушая конденсатор? Будет ли заряд постоянного тока, скажем, 100 мкА в течение нескольких недель, пока напряжение не достигнет своего рода равновесия с работой саморазряда. Затем отпустите пару сотен милливольт и назовите это максимальным зарядным напряжением. Или он просто достигнет точки отключения и самоуничтожится, распыляя электролит по всей моей лаборатории?

Наконец, как вы определяете ориентацию полярности конденсаторов? Они никак не обозначены, и оба терминала идентичны. Я сделал ставку с остаточным напряжением, хранящимся в конденсаторе. Я предполагаю, что эффект диэлектрического поглощения / памяти от предыдущей зарядки знает правильное направление …

В любом случае, забавно попытаться определить характеристики этих конденсаторов. Но это все еще немного отягчает, что на них нет полезных отметок, таких как ориентация полярности, производитель, т. Д.

Измерение емкости | Fluke

Чтобы провести измерение емкости, мультиметр выполняет зарядку конденсатора от известного источника тока, измеряет результирующее напряжение, а затем вычисляет емкость.

Предупреждение! Исправный конденсатор сохраняет электрический заряд и может оставаться под напряжением после отключения питания. Прежде чем коснуться его, а также перед выполнением измерений: а) отключите питание, б) с помощью мультиметра убедитесь, что питание отключено, в) осторожно разрядите конденсатор, подключив резистор к выводам (как указано в следующем абзаце). Обязательно используйте соответствующие средства индивидуальной защиты.

Для безопасной разрядки конденсатора: После отключения питания подключите резистор на 20 000 Ом, 5 Вт к клеммам конденсатора на пять секунд. С помощью мультиметра убедитесь, что конденсатор полностью разряжен.

  1. С помощью цифрового мультиметра (DMM) убедитесь, что в контуры не поступает питание. Если конденсатор встроен в цепь переменного тока, настройте мультиметр на измерение напряжения переменного тока. Если конденсатор встроен в цепь постоянного тока, настройте цифровой мультиметр на измерение напряжения постоянного тока.
  2. Осмотрите конденсатор. При наличии утечек, трещин, вздутий или других признаков износа замените конденсатор.
  3. Переведите поворотный переключатель в положение измерения емкости ( ). Этот символ на переключателе часто совмещен с символом другой функции. Для начала измерения обычно требуется не только перевести переключатель в нужное положение, но и нажать функциональную кнопку. Инструкции см. в руководстве пользователя мультиметра.
  4. Для правильного измерения необходимо отсоединить конденсатор от цепи. Разрядите конденсатор, как описано выше в предупреждении.

    Примечание. У некоторых мультиметров предусмотрен режим относительных измерений (REL). При измерении малых значений емкости можно использовать режим относительных измерений для устранения емкости измерительных проводов. Чтобы перевести мультиметр в режим относительных измерений, оставьте измерительные провода разомкнутыми и нажмите кнопку REL. Таким образом вы устраните остаточную емкость измерительных проводов.

  5. Подсоедините измерительные провода к клеммам конденсатора. Удерживайте измерительные провода подключенными в течение нескольких секунд, чтобы мультиметр автоматически выбрал подходящий диапазон.
  6. Прочитайте отображаемые значения. Если значение емкости находится в пределах диапазона измерения, мультиметр показывает значение емкости конденсатора. Символ OL отображается на экране в следующих случаях: a) значение емкости выше диапазона измерения или б) конденсатор неисправен.

Общая информация об измерении емкости

Поиск и устранение неисправностей в однофазных электродвигателях является одним из наиболее распространенных способов использования функции измерения емкости.

Невозможность запуска однофазного электродвигателя с конденсатором является признаком неисправности конденсатора. Такие электродвигатели продолжают работать после включения, что усложняет поиск и устранение неисправностей. Хорошим примером такой проблемы является неисправность конденсатора для жесткого запуска на компрессорах системы ОВКВ. Двигатель компрессора может запуститься, но вскоре он перегревается, что приводит к срабатыванию выключателя.

Для проверки состояния конденсатора на однофазных электродвигателях с такими проблемами и шумами требуется мультиметр. Почти на всех конденсаторах электродвигателей указано значение емкости в микрофарадах.

Трехфазные конденсаторы для коррекции коэффициента мощности обычно защищены предохранителями. В случае отказа одного или нескольких конденсаторов эффективность системы снижается, что с большой долей вероятности приводит к увеличению расходов на коммунальные услуги и произвольному отключению оборудования. В случае перегорания предохранителя необходимо измерить емкость в микрофарадах на предположительно неисправном конденсаторе и убедиться, что полученное значение находится в пределах диапазона, указанного на конденсаторе.

Полезно знать некоторые дополнительные обстоятельства, связанные с емкостью.

  • Конденсаторы имеют ограниченный срок службы и часто являются причиной неисправности.
  • Неисправность конденсатора может быть связана с коротким замыканием, разрывом цепи или физическим ухудшением состояния до точки отказа.
  • Короткое замыкание конденсатора может вызвать перегорание предохранителя или повреждение других компонентов.
  • В случае разрыва цепи или ухудшения состояния конденсатора возможен отказ цепи или ее компонентов.
  • Износ также может изменить значение емкости конденсатора и стать причиной неисправности.

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Подберите подходящий мультиметр

Работаем с цифровым мультиметром. Часть 3

Добрый день, друзья!
Не так давно мы с вами учились работать с  цифровым мультиметром и ознакомились с тем, как измерять ток и напряжение. Это две величины, с которыми чаще всего имеют дело. Но есть и другие параметры, которые могут измеряться цифровыми приборами.

Хорошо бы научиться измерять и их. Вы же хотите стать экспертом в измерениях, правда? Тогда давайте с вами посмотрим

Как измерить емкость конденсатора

Конденсаторы широко применяются в качестве накопителей энергии в источниках питания.

В компьютерном блоке питания их может быть более десятка.

И на материнской плате компьютера их натыкано видимо-невидимо.

За измерение емкости отвечает отдельная группа позиций (внизу слева, левее группы измерения тока). На корпусе вблизи этой области нанесена буква F (Farade, фарада, единица измерения емкости). Емкость измеряют в 5 поддиапазонах: 0 — 2 nF (нанофарад, нФ), 0 — 20 nF, 0 — 200 nF, 0 — 2 мкФ (микрофарад) , 0 — 20 мкФ.

Напомним, что 1 нФ = 1000 пФ (пикофарад), 1 мкФ = 1000 нФ. Отметим, что емкость в 1 Фарад очень велика. Электролитические конденсаторы в блоках питания и на материнской плате имеет емкость

в сотни и тысячи микрофарад. Керамические блокировочные конденсаторы имеют емкость в десятки и сотни нанофарад.

Конденсатор при измерении емкости присоединяют не к щупам, а вставляют выводами в специальное гнездо. Это не всегда удобно, так как конденсатор (особенно выпаянный), часто имеет короткие выводы.

Если вставить в гнезда короткие металлические пластинки, удобство пользования тестером возрастает.

Теперь при измерении емкости достаточно коснуться выводами конденсатора металлических пластинок.

Отметим, что хорошо было бы в таких мультиметрах расширить пределы измерения в верхнюю сторону. Большинство электролитических конденсаторов, устанавливаемых в компьютерные блоки питания или на материнские платы, имеет гораздо большую емкость.

Существуют специальные измерители

не только емкости, но и ESR (Equivalent Series Resistance, эквивалентное последовательное сопротивление) конденсаторов. Они позволяют оценить емкость в десятки и сотни тысяч микрофарад.

Измерения сопротивления

Следующая группа позиций — для измерения сопротивления (на 7 поддиаазонах): 0 — 200 Ом, 0 — 2 кОм, 0 — 20 кОм, 0 — 200 кОм, 0 — 2 МОм, 0 — 20 МОм, 0 — 200 МОм . Вблизи этой группы нанесен специальный значок (греческая буква Омега).

Деление на поддиапазоны обусловлено стремлением точнее измерить величину сопротивления.

Например, сопротивление в несколько Ом лучше  измерять на поддиапазоне 0 – 200 Ом, а не на верхних.

На верхних диапазонах будет либо пониженная точность, либо вообще «0» кОм (Мом). Если измерять большие значения сопротивления на нижних диапазонах, то прибор покажет превышение значения (минус и единицу в самом левом разряде).

На младшем поддиапазоне есть возможность «прозвонки» цепей, если их сопротивление не превышает некоей величины (для данного прибора — около 50 Ом).

При этом прибор издает звуковой сигнал. Это очень удобно, в частности, при поиске жил в кабельных соединениях. При этом можно не смотреть на табло прибора, что экономит время.

При измерении сопротивления на самом нижнем поддиапазоне надо учитывать, что щупы прибора также имеют некоторое сопротивление.

Если их замкнуть между собой, прибор покажет не «0» Ом, а некоторую небольшую величину (в диапазоне примерно 0,5 – 1 Ом). Эту величину надо вычесть из измеренного значения.

Отметим, что проводники из металлов имеют небольшое сопротивление. Лучшими проводниками являются медь и серебро. Поэтому, например, обмотки трансформаторов выполняют из медных проводов, а сильноточные контакты покрывают слоем серебра. Чем меньше сопротивление проводника, тем меньше он греется.

Сплавы металлов имеют повышенное сопротивление, соответственно, они сильнее греются, поэтому из них изготавливают различные нагреватели. Кстати сказать, в паяльниках, которые используют при пайке часто используется нихром (сплав НИкеля и ХРОМа).

Изоляторы, наоборот, имеют очень большое сопротивление, поэтому при прикладывании к ним напряжения ток через них практически не протекает. Пример изолятора – стеклотекстолит, из которого изготовлена материнская плата компьютера.

Заканчивая тему измерения сопротивления, отметим, что сопротивление тела человека лежит в пределах от нескольких килоом до нескольких десятков или сотен килоом и зависит от состояния его здоровья и кожных покровов.

Теперь вы знаете, как выполнять измерения и можете оценить сопротивление своего тела. И похвастаться этой величиной и своим умением перед товарищами :yes:

В заключение расскажем, как выполнить

Измерение температуры

Мультиметр может измерять и температуру.

При этом переключатель ставится напротив зеленой метки «Temp».

В гнездо выше переключателя ставится термопара типа К. Термопара — это два проводника из разных сплавов, спаянные в одной точке. При этом на противоположных концах возникает термоЭДС (электродвижущая сила).

Чем сильнее нагрето место спая, тем больше термоЭДС. Прибор измеряет это значение и выводит сразу температуру в привычных нам градусах Цельсия. Отметим, что термопара обладает некоторой инерционностью, особенно при измерении больших температур.

Термопарой можно измерить температуру жала паяльника. При этом важно обеспечить надежный тепловой контакт между нею (шариком спая) и жалом. Отметим, что паяльник в паяльных станциях имеет встроенный датчик, при этом температура жала показывается на специальном табло.

У нас осталась не рассмотренной важная тема – как проверять с помощью цифрового мультиметра полупроводниковые приборы. Этим мы займемся в следующих постах.

Всего наилучшего!

С вами бы Виктор Геронда. До встречи на блоге!


Как проверить конденсатор?

Простые советы – как проверить емкость конденсатора мультиметром. Поиск неисправностей, техника безопасности, инструкция и видео с описанием измерений

Принцип устройства

Конденсатор является приспособлением, имеющим способность копить определенный заряд электричества. Он представляет собой две пластины из металла, установленные параллельно, между которыми находится диэлектрик. Увеличение площади пластин увеличивает накопленный заряд в устройстве.

Конденсаторы бывают 2-х видов: полярные и неполярные. Все полярные приспособления – электролитические. Емкость их от 0.1 ÷ 100000 мкФ.

При проверке полярного приспособления важно соблюдение полярности, когда плюсовая клемма присоединена к плюсовому выводу, а минусовая к минусовому.

Высоковольтными являются именно полярные конденсаторы, у неполярных – малая емкость.

Микроволновка с указанием места расположения конденсатора

В цепь питания магнетрона микроволновки входит диод, трансформатор, конденсатор. Через них к катоду идет до 2-х, 3-х киловольт.

Конденсатор – это большая деталь весом до 100 гр. К нему присоединяется вывод диода, второй на корпусе. Вблизи блока размещается также цилиндр. Конкретно данный цилиндр представляет собой высоковольтный предохранитель. Он не должен допустить перегревание магнетрона.

Расположение конденсатора

Виды неисправностей

Основными неисправностями этих изделий, легко определяемыми посредством мультиметра, являются:

  • Электрический пробой.
  • Обрыв.
  • Высокие токи утечки на корпус.

Первая из них возникает в ситуации, когда при эксплуатации схемы превышено допустимое напряжение. Внутренний обрыв чаще всего случается из-за механических повреждений детали, связанных с ее встряской или с сильными вибрациями.

Обратите внимание: Редкой, но вполне допустимой причиной обрыва может стать заводской брак или нарушение правил транспортировки.

Наличие утечки указывает на пониженное сопротивление изоляции между обкладками конденсатора, что приводит к снижению его емкости и к не способности “держать” заряд. Каждая из указанных неисправностей является причиной непригодности его к дальнейшему применению.

Что такое конденсатор

Среди электронных компонентов, наиболее часто встречающихся в рекомендациях по ремонту оборудования наверно более 50% всех случаев поломки случаются из-за неисправности конденсаторов. Как электрический прибор конденсатор участвует во множестве электрических схем. Основа работы такого элемента основана на постепенном накоплении электричества разного потенциала между обкладками и его последующего резкого разряда.

Сегодня наиболее распространенными в схемотехнике являются два вида конденсаторов:

  • электролитические или полярные, называются так, потому что при включении в схему аппаратуры требуют установки согласно полярности: «плюс» к плюсу схемы, а вот «минус» к отрицательному;
  • неполярные все остальные типы конденсаторов.

Конструкция подобного рода электронных компонентов для элементарного представления довольно проста и состоит из двух проводящих электрический ток изолированных диэлектриком обкладок. В качестве диэлектрика используются различные вещества и материалы, не проводящие электрический ток – воздух, керамические пластины, специальная бумага, слюда.

На практике эти электронные компоненты являются небольшими по размерам приборами, но при этом имеют очень большую и довольно чувствительную емкость, поэтому при работе с ними необходимо максимально соблюдать осторожность и внимательность.

Принцип работы

Принцип работы, на котором основана работа этого радиоэлемента заключается в том, что при использовании его в электрических схемах он способен накапливать электрический заряд.

Это свойство, возможно только с переменным электрическим током – поэтому он применяется в схемах, где необходимо разделение двух составляющих тока – постоянной и переменной. А вот в схемах с постоянным электрическим током конденсатор будет выполнять роль диэлектрика, поскольку в таких условиях он не способен накапливать заряд.

Измерение емкости конденсатора мультиметром и специальными приборами

Некоторые мультиметры имеют функцию измерения емкости. Взять хотя бы эти распространенные модели: M890D, AM-1083, DT9205A, UT139C и т.д.Также в продаже есть цифровые измерители емкости, например, XC6013L или A6013L.

С помощью любого из этих приборов можно не только узнать точную емкость конденсатора, но и убедиться в отсутствии короткого замыкания между обкладками или внутреннего обрыва одного из выводов.

Некоторые производители даже уверяют, что их мультиметры способны проверить емкость конденсатора не выпаивая его с платы. Что, конечно же, противоречит здравому смыслу.

К сожалению, проверка конденсатора мультиметром не поможет определить такие наиважнейшие параметры, как ток утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Их измерить только с помощью специализированных тестеров. Например, с помощью весьма недорогого LC-метра.

Как разрядить конденсатор в микроволновке

Разрядить его возможно такими способами:

Отключив от электросети, конденсатор разряжают, осмотрительно замкнув отверткой его клеммы. Хороший разряд свидетельствует о его исправном состоянии. Такой способ разрядки самый распространенный, хотя некоторые считают его опасным, способным нанести вред и разрушить приспособление.

Разряд конденсатора отвертками

У высоковольтного конденсатора есть интегрированный резистор. Он работает для разряда детали. Приспособление располагается под высочайшим напряжением (2 кВ), и потому есть необходимость в его разряде в основном на корпус. Детали с ёмкостью более 100 мкФ и напряжением от 63V лучше разряжать через резистор 5-20 килоОм и 1 – 2 Вт. Для чего концы резистора объединяют с клеммами приспособления на некоторое количество секунд, чтобы снять заряд. Это необходимо для предотвращения возникновение сильной искры. Потому надо побеспокоиться об личной безопасности.

Прозвонка конденсатора мультиметром (аналоговые измерители)

Подобная процедура может быть проделана с помощью аналоговых (стрелочных) измерителей. Величина емкости электролитических конденсаторов определяется тем, с какой скоростью двигается стрелка на приборе в сторону максимального значения. В случае медленного движения стрелки, можно утверждать о большей продолжительности заряда конденсатора, что свидетельствует о его большей емкости. Если же диапазон емкости находится в диапазоне от 1 до 100 микрофарада (мкФ), то достижение стрелкой правой части на циферблате происходит моментально. Если емкость составляет 1000 мкФ, то достижение максимального значения стрелкой происходит за несколько секунд.

Как определить поломку по внешним признакам

Вышедший из строя электронный компонент, возможно определить, или во всяком случае поставить под сомнение его работоспособность возможно благодаря следующим внешним признакам:

  • нарушение герметичности корпуса – в виде разрыва внешнего корпуса и выступившего электролита;
  • раздутого корпуса элемента с видными повреждениями геометрии (чаще всего они имеют цилиндрическую форму, поэтому выпуклости на внешней оболочке говорят о его неисправности).

Определение рабочего напряжения конденсатора

Строго говоря, если на конденсаторе нет маркировки и не известна схема, в которой он стоял, то узнать его рабочее напряжение неразрушающими методами НЕВОЗМОЖНО.

Однако, имея некоторый опыт, можно оооочень приблизительно прикинуть “на глазок” рабочее напряжение исходя из габаритов конденсатора. Естественно, чем больше размеры конденсатора и чем меньше при этом его емкость, тем на большее напряжение он расчитан.

Способ №1: определение рабочего напряжения через напряжения пробоя

Если имеется несколько одинаковых конденсаторов и одним из них не жалко пожертвовать, то можно определить напряжение пробоя, которое обычно раза в 2-3 выше рабочего напряжения.

Напряжение пробоя конденсатора измеряется следующим образом. Конденсатор подключается через токоограничительный резистор к регулируемому источнику напряжения, способного выдавать заведомо больше, чем напряжение пробоя. Напряжение на конденсаторе контроллируется вольтметром.

Затем напряжение плавно повышают до тех пор, пока не произойдет пробой (момент, когда напряжение на конденсаторе резко упадет до нуля).

За рабочее напряжение можно принять значение, в 2-3 раза меньше, чем напряжение пробоя. Но это такое… Вы можете иметь свое мнение на этот счет.

Внимание! Обязательно соблюдайте все меры предосторожности! При проверке конденсатора на пробой необходимо использовать защищенный стенд, а также индивидуальные средства защиты зрения.

Энергии заряженного конденсатора бывает достаточно, чтобы устроить небольшой ядерный взрыв прямо на рабочем столе. Вот, можно посмотреть, как это бывает:

А некоторые типы керамических конденсаторов при электрическом пробое способны разлетаться на очень мелкие, но твердые осколки, без труда пробивающие кожу (не говоря уже о глазах).

Способ №2: нахождение рабочего напряжения конденсатора через ток утечки

Этот способ узнать рабочее напряжение конденсатора подходит для алюминиевых электролитических конденсаторов (полярных и неполярных). А таких конденсаторов большинство.

Суть заключается в том, чтобы отловить момент, при котором его ток утечки начинает нелинейно возрастать. Для этого собираем простейшую схему:

и делаем замеры тока утечки при различных значениях приложенного напряжения (начиная с 5 вольт и далее). Напряжение следует повышать постепенно, одинаковыми порциями, записывая показания вольтметра и микроампераметра в таблицу.

У меня получилась такая табличка (моя чуйка подсказала мне, что это довольно высоковольтный конденсатор, так что я сразу начал прибавлять по 10В):

Напряжение на
конденсаторе, В
Ток утечки,
мкА
Прирост тока,
мкА
10 1.1 1.1
20 2.2 1.1
30 3.3 1.1
40 4.5 1.2
50 5.8 1.3
60 7.2 1.4
70 8.9 1.7
80 11.0 2.1
90 13.4 2.4
100 16.0 2.6

Как только станет заметно, что одинаковый прирост напряжения каждый раз приводит к непропорционально бОльшему приросту тока утечки, эксперимент следует остановить, так как перед нами не стоит задача довести конденсатор до электрического пробоя.

Если из полученных значений построить график, то он будет иметь следующий вид:

Видно, что начиная с 50-60 вольт, график зависимости тока утечки от напряжения обретает явно выраженную нелинейность. А если принять во внимание стандартный ряд напряжений:

Стандартный ряд номинальных рабочих напряжений конденсаторов, В
6.3 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 350 400 450 500

то можно предположить, что для данного конденсатора рабочее напряжение составляет либо 50 либо 63 В.

Согласен, метод достаточно трудоемкий, но не сказать о нем было бы ошибкой.

Как проверить высоковольтный конденсатор микроволновки

Высоковольтный конденсатор проверяют его подключением вместе с лампой 15 Вт Х 220 В. Дальше выключают объединенные конденсатор и лампочку из розетки. При рабочем состоянии детали лампа станет светиться в 2 раза меньше, чем обычно. При нарушениях в работе лампочка ярко светит или не светится вообще.

Проверка с лампочкой

Конденсатор микроволновки имеет емкость 1.07 мф, 2200 в, потому испытать его с поддержкою мультиметра достаточно просто:

1. Необходимо подключить мультиметр так, чтобы измерять сопротивление, а именно наибольшее сопротивление. На устройстве сделать до 2000k.

2. Потом необходимо включить незаряженное приспособление к клеммам мультиметра, не дотрагиваясь их. При рабочем состоянии показания станут 10 кОм, переходящие в бесконечность (на мониторе 1).

3. Потом необходимо изменить клеммы.

4. Когда при включении его к устройству на мониторе мультиметра ничто не поменяется, это означает, приспособление в обрыве, когда будет нуль, означает, что в нем пробой. При показании в устройстве постоянного сопротивления, пусть небольшого значения, значит, в приспособлении есть утечка. Его необходимо сменить.

Проверка мультиметром

Проверка мультиметром

Эти испытания сделаны на невысоком напряжении. Часто неисправные приспособления не показывают нарушения на невысоком напряжении. Потому для испытания нужно применять или мегаомметр с напряжением одинаковым напряжению конденсатора, или будет нужен наружный источник высокого напряжения.

Мультиметром его элементарно так испытать невозможно. Он продемонстрирует лишь, что обрыва нет и короткое замыкание. Для этого необходимо в режиме омметра присоединить его к детали – в исправном состоянии он продемонстрирует невысокое сопротивление, которое за некоторое количество секунд вырастет по бесконечности.

Неисправный конденсатор имеет утечку электролита. Сделать определение емкости особым устройством не трудно. Надо его подключить, поставить на большее значение, и соприкоснуться клеммами к выводам. Сверить с нормативными. Когда отличия маленькие (± 15 %), деталь исправна, но когда их нет или значительно ниже нормы, значит, она пришло в негодность.

Для испытания детали омметром:

1. Надо снять наружную крышку и клеммы.

2. Разрядить его.

3. Переключить мультиметр для испытания сопротивления 2000 килоОм.

4. Исследуйте клеммы на присутствие механических дефектов. Плохой контакт станет негативно воздействовать на качество измерения.

5. Соедините клеммы с концами устройства и смотрите за числовыми измерениями. Когда числа начинают изменяться так: 1…10…102.1, означает, что деталь в рабочем состоянии. Когда значения не изменяются или появляется нуль, значит приспособление в нерабочем состоянии.

6. Для другого испытания приспособление надо разрядить и снова подтвердить.

Проверка омметром

Проверка омметром

Испытать конденсатор для обнаружения нарушений в работе возможно и тестером. Для этого надо настроить измерения в килоОм, и смотреть за испытанием. При соприкосновении клемм сопротивление должно снизиться практически до нулевой отметки, и за несколько секунд подрасти до показания на табло 1. Наиболее замедленным этот процесс будет, когда включить замеры на 10-ки и сотки килоОм.

Работа по проверке конденсатора

Проходные конденсаторы магнетрона в микроволновке проходят проверку тоже тестером. Надо тронуть выводами устройства вывод магнетрона и его корпуса. Когда на табло будет 1 — конденсаторы исправны. При появлении показаний сопротивления означает, что один из них пробит или в утечке. Их надо сменить на новые детали.

Проверка исправности проходных конденсаторов

Одной из причин нарушений работы конденсатора есть утрата части емкости. Она становится другой, не так, как на корпусе.

Найти это нарушение при поддержке омметра трудно. Нужен датчик, который есть не в каждом мультиметре. Обрыв в детали бывает при механических воздействиях не так часто. Значительно чаще происходит нарушения за счет пробоя и утраты емкости.

Микроволновка не производит нагревание микроволной из-за того, что в детали есть утечка, которая не обнаруживается обыкновенным омметром. Потому надо целенаправленно испытать деталь при поддержке мегомметра с использованием высокого напряжения.

Действия при испытании будут следующие:

  1. Нужно поставить наибольший предел измерения в режиме омметра.
  2. Щупами измерительного устройства дотрагиваемся до выводов детали.
  3. Когда на табло отражается «1», показывает нам, что сопротивление более 2-ух мегаом, следственно, в рабочем состоянии, в другом варианте мультиметр продемонстрирует меньшее значение, что значит, что деталь в нерабочем состоянии и пришла в негодность.

Перед тем как начинать починку всех электроустройств, нужно удостовериться, что нет питания.

После проверки деталей надо принимать меры к замене тех из них, которые находятся в нерабочем состоянии, новыми, более совершенными.

Разряд конденсатора на корпус

Как проверить не выпаивая

Одним из вариантов проверки работоспособности конденсаторов без демонтажа их из схемы является включение в схему параллельно испытуемому элементу исправного компонента соответствующего номинала. Такой вариант позволяет судить о работоспособности испытуемого электронного устройства и определить вариант его замены.

Данный метод во многом дает позитивный результат при проверке схем с небольшим напряжением, при проверке элементов работающих схем с высоким рабочим напряжением такой вариант недопустим.

Вообще чаще всего в рабочих устройствах выходят из строя в основном электролитические конденсаторы, реже полиэтилентерефталатные в высоковольтных цепях.

Выявление потери емкости конденсатора

Для определения потери емкости в первую очередь необходимо выполнить замер емкости. Для этого на тестере нужно выставить необходимый предел измеряемых емкостей, разрядить проверяемые устройства, подключить щуп от измерителя к соответствующему гнезду на нем, при соблюдении правильной полярности, и в итоге, прикоснуться щупом к выводу конденсаторов. Естественно, что придерживаясь последовательности действий, понять, как прозвонить конденсатор мультиметром на кондиционере или любом другом бытовом приборе не составит труда.

Как проверить емкость – видео ролики в Youtube

Отличное видео с описанием процесса проверки конденсаторов и поиска неисправностей от популярных ютуб-блогеров.

Еще одно видео:

Как проверить конденсатор, неисправности конденсаторов и их устранение

Рассмотрены возможные неисправности конденсаторов, способы проверки при помощи подручных средств и приборов. Как показывает практика ремонта за последние годы, наибольшее число отказов аппаратуры происходит по вине электролитических конденсаторов. При этом наблюдается снижение числа отказов по вине других компонентов.

Здесь будут перечислены основные виды неисправностей конденсаторов, и способы их выявления. Считается, что основными видами неисправностей конденсаторов являются пробой и обрыв, на самом деле их больше.

Обрыв электролитического конденсатора, снижение емкости

Обрыв характеризуется отсутствием емкости. Если номинальная емкость конденсатора (та, которая должна быть) ниже 20 мкФ, то единственным способом проверки будет измерение емкости. На этот случай желательно иметь мультиметр с функцией измерения емкости. Обычно такие мультиметры способны измерять емкость до 20 мкФ.

Пример мультиметра с измерением емкости из разряда «бюджетной цены» — DT9206A, но есть и масса других. Здесь все ясно, -измеряем емкость, прибором и делаем выводы:

Если емкости нет — конденсатор неисправен, — только выбросить. Если емкость понижена — конденсатор неисправен, и использовать его можно, но не желательно, потому что емкость может и еще снизиться.

Проверить наличие емкости электролитического конденсатора с номинальной емкостью более 20 мкФ в принципе можно с помощью любого мультиметра, на режиме измерения сопротивления. Выбираем предел измерения «200 кОм», сначала замыкаем выводы конденсатора чтобы снять возможно имеющийся в нем заряд, затем размыкаем выводы и подключаем к ним щупы мультиметра. На дисплее появится некоторая величина сопротивления, которая будет расти тем быстрее, чем меньше емкость

конденсатора, и через некоторое время достигнет «бесконечности». Это происходит потому что, в процессе зарядки емкости конденсатора ток через конденсатор снижается, а сопротивление, которое мультиметр определяет по функции обратной току, соответственно, растет. У полностью заряженного конденсатора сопротивление будет стремиться к бесконечности.

Если все именно так и происходит, значит, емкость у конденсатора имеется. Если же сразу «бесконечность» — увы, у конденсатора обрыв, и его можно только выкинуть. Измерить емкость электролитического конденсатора при помощи омметра в принципе то же можно.

Но весьма необычным способом. Кроме мультиметра для этого потребуется секундомер, лист бумаги, карандаш и большая кучка заведомо исправных конденсаторов разных емкостей.

Нужно расположить эти конденсаторы в порядке возрастания емкости и измеряя их сопротивление омметром, как написано выше, замерять секундомером сколько времени у каждого из них уходит от начала измерения до «бесконечности» сопротивления. Затем, эти данные записать в виде таблицы. При этом, не забыв указать на каком пределе измерения сопротивления данные были получены.

Теперь, чтобы определить емкость электролитического конденсатора, нужно измеряя его сопротивление мультиметром, определить секундомером сколько уйдет времени на достижение «бесконечности». А затем по этой таблице определить примерно емкость. Не забывайте перед каждым измерением разряжать конденсатор, временно замыкая его выводы.

Данный способ годится только для электролитических конденсаторов номинальной емкостью более 20 мкФ. У конденсаторов меньшей емкости процесс нарастания сопротивления до «бесконечности» будет происходить слишком быстро, — вы его просто не заметите.

Пробой электролитического конденсатора

Практически, пробой это замыкание внутри конденсатора. Классический пробой легко определяется омметром, потому что прибор либо показывает ноль сопротивления, либо некоторое небольшое сопротивление, которое не увеличивается или немного увеличивается, но не достигает «бесконечности».

Пробой можно определить и без приборов по внешнему виду конденсатора. Дело в том, что при пробое электролитического конденсатора внутри него электролит вскипает и выделяется газ. На верхушке корпуса современных электролитических конденсаторов есть крестообразные насечки, которые при избытке давления внутри конденсатора раскрываются, выбухают.

Внешне это очень заметно, особенно на фоне рядом находящихся исправных конденсаторов.

Впрочем, бывает, что пробой происходит как-то мягко, и «голову» конденсатору не разрывает. В любом случае — разрыв или выбухание насечек говорит о непригодности конденсатора, и его необходимо заменить.

Снижение максимального допустимого напряжения

Есть интересная неисправность конденсатора, при которой с ним происходит обратимый пробой, наступающий при превышении определенного напряжения на его обкладках. Обычно, максимально допустимое напряжение на обкладках конденсатора указано в его маркировке.

Но есть такая неисправность, при которой величина максимально допустимого напряжения снижается. При этом, конденсатор может казаться вполне исправным, -измеритель емкости покажет правильный результат, а сопротивление в заряженном состоянии будет «бесконечным». Но в схеме конденсатор ведет себя так, как будто он пробит.

Здесь дело именно в том, что понизилось максимально допустимое напряжение на обкладках конденсатора. И теперь конденсатор пробивает при значительно более низком напряжении. Но пробой этот обратимый, и при проверке омметром на напряжении ниже напряжения, вызывающего пробой, конденсатор кажется исправным.

Для проверки конденсатора на максимальное напряжение нужен лабораторный источник постоянного тока. Установите на его клеммах минимальное напряжение, подключите к ним испытуемый конденсатор (соблюдая полярность), и плавно увеличивайте напряжение до величины, немного ниже указанной на корпусе конденсатора.

Например, есть конденсатор, у которого на корпусе написано «40V», это значит, что пробоя при напряжении от нуля до 40V быть не должно. И вот выясняется, что уже при напряжении 25V у этого конденсатора начался пробой со всеми признаками, — увеличение тока, нагрев, вскипание… даже возможен переход лабораторного блока питания в режим защиты от короткого замыкания.

Все это говорит о том, что конденсатор не пригоден, потому что даже если вы планируете его использовать в цепи, где напряжение не более 25V, нет никакой гарантии, что его напряжение пробоя не опустится в любой момент еще ниже. Такой конденсатор будет вести себя нестабильно, — лучше его не паять в схему.

Увеличение внутреннего сопротивления конденсатора

Физически это выглядит так, как будто последовательно конденсатору подключили резистор. При увеличении данного параметра снижается пиковый ток через конденсатор при его заряде или разряде, вносится задержка в цепи, где этот конденсатор работает.

Данный параметр называется ЭПС (эквивалентное последовательное сопротивление) или в английской аббревиатуре — ESR. Для определения эквивалентного последовательного сопротивления нужен специальный прибор — измеритель ESR.

Андреев С.

Как прозвонить конденсатор мультиметром: инструкция и методы проверки

Самая распространенная причина поломки радиотехники — это неисправность конденсаторов, встроенных в плату устройства. В процессе ремонта важно определить работоспособность каждого из них и выяснить какой именно элемент вышел из строя. Чтобы точно и быстро определить неисправный элемент, важно знать, как прозвонить конденсатор мультиметром не выпаивая его и насколько это правильно. Стандартный метод проверки под силу не только профессионалам, но и рядовым радиолюбителям. Поэтому даже в домашних условиях можно самостоятельно прозвонить устройство.

Разновидности конденсаторов и способы их проверки

Если вы решили разобраться в том, как мультиметром проверить конденсатор, то необходимо выяснить какие разновидности этих устройств на сегодняшний день известны. Они могут быть как полярными, так и неполярными. Основным и очевидным их отличием является наличие полярности у полярных конденсаторов.

Проверка данных элементов выполняется по следующему принципу:  «+» к «+», «—» к «—», иначе, при несоблюдении условий, элементы могут поломаться и даже замкнуть, что приведет к взрыву.

Модели полярного типа относятся к электролитическим. Если устройства были изготовлены еще в советский период, то в случае их взрыва может произойти попадание электролита на поверхность кожи. Современные же изделия оснащены специальным сечением на поверхности, которое в случае разрыва направляет взрывную струю по определенному направлению, исключая разбрызгивание проводящего вещества в различные стороны.

Прежде всего способ проверки зависит от того, какой характер имеет неисправность. Прозвонить конденсаторы мультиметром можно посредством:

  • измерения сопротивлений в его диэлектрике;
  • замера его емкости.

Что делать в случае пробоя

Самая распространенная проблема, которая возникает с конденсаторами – это появление пробоя на диэлектрике. Диэлектрики являются своеобразным слоем изоляционного материала с большим сопротивлением, расположенного между одним и вторым проводником, препятствующего протеканию тока между ними.

У исправных элементов допускается небольшое просачивание тока сквозь изоляционное покрытие, именуемое как «ток утечки». Если в диэлектрике возникает пробой, то происходит резкое снижение сопротивления, и он становится обыкновенным проводником. Пробой может возникнуть в результате резкого перепада напряжения в электросети, от которой работает техника. Характерный признак пробоя: вздувшийся корпус устройства, потемневшая поверхность и черные пятна на нем. Перед тем, как проверить конденсаторы мультиметром на факт исправности, стоит осмотреть его визуальным методом, чтобы определить возможные внешние дефекты.

Как прозвонить мультиметром неполярный конденсатор

Чтобы проверить сопротивление диэлектрика с помощью мультиметра, необходимо перевести устройство в режим омметра. Для изготовления диэлектриков в неполярных моделях могут использоваться различные материалы и формы: стекло, керамика, бумага, воздушная прослойка. В результате этого можно достичь крайне высокого сопротивления, которое в исправных устройствах будет отображаться в виде бесконечной величины на мультиметре.  При наличии электрических пробоев, сопротивление будет находится на уровне нескольких десятков Ом.

До того момента, как прозванивать конденсаторы мультиметром, на приборе нужно выбрать специальный режим, который предусматривает максимально возможное измерение уровня сопротивления.

Для этого достаточно подвести к каждому выводу щуп тестера и посмотреть на дисплее прибора следующее:

  1. Если элемент исправен, то на экране отобразится единица, свидетельствующая о том, что сопротивление выше, нежели установленный максимум.
  2. Если же высвечивается определенный показатель, который ниже измерительного максимума, то это говорит про неисправность проверяемых устройств.

При этом, не стоит забывать про технику безопасности, чтобы случайно не взяться за щуп устройства и вывод конденсатора, поскольку меньшее сопротивление электрического тока у тела спровоцирует прохождение тока через него.

Как прозвонить полярный конденсатор тестером

В сравнении с неполярным типом в полярном сопротивление у диэлектриков в разы ниже, в связи с этим максимальное значение сопротивления на мультиметре должно быть выставлено соответствующем диапазоне. У большинства устройств сопротивление составляет около 100 кОм, у более мощных до 1 мОм. Прежде чем, померить конденсатор мультиметром, нужно замкнуть вывод накопителя, таким образом, чтобы он полностью разрядился.

Далее нужно установить соответствующие пределы измерений, и подключить щуп тестера к конденсатору, с учетом соблюдения полярности. У электролитических конденсаторов имеется достаточно большая емкость, в связи с чем в процессе их подключения сразу же начинается зарядка. На протяжении периода пока длится зарядка, значение сопротивления будет увеличиваться в прямой пропорции, что будет указываться на дисплее устройства.

Конденсаторы считаются исправными, в том случае если показатель сопротивления превышает значение в 100 кОм.

Прозвонка конденсатора мультиметром (аналоговые измерители)

Подобная процедура может быть проделана с помощью аналоговых (стрелочных) измерителей. Величина емкости электролитических конденсаторов определяется тем, с какой скоростью двигается стрелка на приборе в сторону максимального значения. В случае медленного движения стрелки, можно утверждать о большей продолжительности заряда конденсатора, что свидетельствует о его большей емкости. Если же диапазон емкости находится в диапазоне от 1 до 100 микрофарада (мкФ), то достижение стрелкой правой части на циферблате происходит моментально. Если емкость составляет 1000 мкФ, то достижение максимального значения стрелкой происходит за несколько секунд.

Проверка емкости накопителя

Среди большинства специалистов проверка конденсаторов осуществляется омметром, однако более надежный способ проверить пригодность изделия — это измерить его емкость. Из-за повышенной утечки в электролитических конденсаторах возникает частичная потеря емкости, в связи с чем значение ее реальной величины гораздо ниже нежели заявленной на корпусе устройства. При измерении сопротивления на конденсаторе достаточно проблематично найти проявление данного дефекта. 

Чтобы узнать это наверняка необходимо использование измерителя емкости. Важно учитывать, что не все мультиметры имеют данную функцию, поэтому заранее следует удостовериться, что устройство может выполнить такую работу.

Перед такой проверкой электролитического конденсатора, элемент должен быть полностью разряжен. Это обусловлено тем, что заряженные конденсаторы могут оказать негативное воздействие на тестер и вывести его из строя. В частности это относится к полярным накопителям, у которых имеется высокое рабочее напряжение и большая емкость. Зачастую установка подобных конденсаторов осуществляется в импульсные блоки в роли фильтрующего накопителя.

Как разрядить конденсатор

Чтобы разрядить низковольтные конденсаторы необходимо лишь закоротить каждый вывод. Однако для высоковольтных и тех, которые имеют большую емкость, к выводу следует подключать 5-10-килоомные резисторы. Резисторы необходимы, чтобы препятствовать возникновению искр при замыкании.

В процессе работы важно помнить про безопасность. Нельзя прикасаться к выводу на конденсаторе, поскольку это может спровоцировать замыкание через ваше тело.

Выявление обрыва конденсаторов

Неисправность в виде обрыва случается достаточно редко. Такое нарушение обусловлено механическими повреждениями на накопителе. После подобной поломки у устройства в полной мере теряется накопительная функция, его емкость становится равна нулю. Целостный элемент после повреждения оказывается в виде двух проводников, которые изолированы друг от друга. Выявить такие повреждения конструкции посредством омметра не представляется возможным.

Своеобразные симптомы обрыва у полярного электролитического конденсатора проявляются в том, что в случае изменения сопротивления никакие изменения на экране прибора не проявляются. Что касается неполярных типов, стоит отметить что он имеет малую емкость и обладает высоким сопротивлением, поэтому проверить его также невозможно. Единственным правильным выходом является возможность измерения емкости.

Выявление потери емкости конденсатора

Для определения потери емкости в первую очередь необходимо выполнить замер емкости. Для этого на тестере нужно выставить необходимый предел измеряемых емкостей, разрядить проверяемые устройства, подключить щуп от измерителя к соответствующему гнезду на нем, при соблюдении правильной полярности, и в итоге, прикоснуться щупом к выводу конденсаторов. Естественно, что придерживаясь последовательности действий, понять, как прозвонить конденсатор мультиметром на кондиционере или любом другом бытовом приборе не составит труда.

Как измерить напряжение на конденсаторе

Кроме того, чтобы определить исправен ли элемент, необходимо выполнить проверку соответствия его реального напряжения к номинальному. Чтобы это сделать следует использовать тестер в режиме вольтметра, а также необходимо наличие источника питания для зарядки устройств. Значение напряжения должно быть меньшим нежели, то под которое рассчитаны накопители. Чтобы измерить вам понадобится подсоединить щуп к выводу и чуть подождать, до момента полной зарядки. При переводе прибора в режим вольтметра, необходимо выполнить проверку выдаваемого накопителем напряжения. Величина, которая появится на дисплее устройства на начальном этапе замера, должна соответствовать заявленным показателям. 

Следует учитывать, что в процессе проверки у накопителя теряется заряд и, очевидно, что напряжение будет быстро снижаться, именно поэтому важна начальная величина замера.

Существует более доступный способ проверить конденсаторы, но он подходит только для изделий, имеющих гораздо большую емкость. После полноценной зарядки накопителя, нужно взять простую отвертку с изолированной ручкой, поднести ее металлической частью к выводам и замкнуть их. Если же после проделанных манипуляций произошло возникновение искры, то это свидетельствует о работоспособности элемента. Если же она отсутствовала или была слабой, то это говорит о невозможности устройства держать заряд.

Вывод

Среди многих начинающих мастеров-радиолюбителей бытует мнение, что можно прозвонить конденсатор мультиметром не выпаивая его, но мало кто знает, что такие измерения имеют очень большую погрешность. Единственным наиболее правильным методом проверки элемента является визуальная оценка его состояния, на наличие потемнения, взбухания и других дефектов.

Примечательно, что поломка такого характера зачастую происходит в стиральных машинах, телевизорах, микроволновых печах и других видах бытовой техники. В связи с этим, столкнувшись с подобной проблемой вы самостоятельно сможете прозвонить конденсаторы мультиметром, благодаря описанной выше инструкции.

Как проверить конденсатор мультиметром: пошаговый иструктаж

Одной из самых распространённых причин неисправности электронной техники, это выход из строя конденсатора. Любая электроника, бытовая техника и цифровые процессоры все имеют в своем оборудовании конденсаторы и достаточно одной незначительной неисправности конденсатора, что бы весь механизм прекратил выполнять свои функции.

Как проверить конденсатор мультиметром

Я рад снова видеть все вас на  страницах сайта «Электрик в доме».  Сегодня мы познакомимся и изучим одну из самых используемых деталей в электронике – конденсатор.  История создания первого конденсатора относит нас назад в 1745 год («лейденская банка»).

В наше время, в век технологий нас со всех сторон окружает электротехнические машины и оборудование. Вы конечно хорошо знакомы с конденсатором и если не сталкивались технически, то слышали о нем однозначно.

Одной из самых распространённых причин неисправности электронной техники, это выход из строя конденсатора. Любая электроника, бытовая техника и цифровые процессоры все имеют в своем оборудовании конденсаторы и достаточно одной незначительной неисправности конденсатора, что бы  весь механизм прекратил выполнять свои функции.

Вот почему, в случае  неисправности оборудования, первым делом необходимо обратить ваше внимание на работоспособность в схеме конденсаторов. И сделать это можно только при помощи электронного прибора, так как визуально определить состояние невозможно, если нет внешних повреждений.

Для этих целей и предназначен  недорогой прибор мультиметр, выполняющий многие функции. Об одной из них — проверки сопротивления, я уже знакомил вас в своей предыдущей статье. Этот же материал предназначен для изучения методики проверки конденсатора мультиметром.

С этой проблемой ко мне обратился один из моих подписчиков. Следуя уже своей традиции, я как всегда, буду излагать материал просто и доступно для легко понимания всем желающим.

Проверка конденсатора мультиметром

Для лучшего усвоения материала, начнем с небольшой теории:

  • Устройство и принцип работы мультиметра;
  • Виды и особенности конденсаторов.

Устройство (прибор) предназначенное для накопления электрического заряда – это основное определение конденсатора.

Конструктивно он состоит из определенного корпуса, внутри которого расположены две параллельные металлические пластины. Между пластинами установлена прокладка (диэлектрик).

Площадь пластин напрямую влияет на величину электрического заряда. Чем больше площадь пластин, тем больше величина накопленного заряда.

Конденсаторы могут быть двух видов: полярными и неполярными.

Определить какой вид конденсаторов достаточно не сложно, уже название вам дает подсказку, что «полярные» должны иметь полярность, то есть иметь (+ плюс) и (- минус). Их подключение в электросхему строго регламентировано в соответствие полярности. Плюс подключается к плюсу, минус к минусу. При нарушении этого правила — конденсатор не будет работать, а вместе с ним и вся схема.

Все полярные конденсаторы заполнены электролитом (твердым или жидким), поэтому их классифицируют как электролитические. Их физические параметры (емкость) находится в следующих параметрах  0.1 ÷ 100000 мкФ.

Неполярные конденсаторы, как вы уже поняли, не имеют полярности и не требуют строгого соблюдения условий подключений. У них нет ни плюса, ни минуса. Роль диэлектрика у них могут выполнять: бумага, стекло, керамика и слюда. Их физические параметры (емкость) незначительна и находится в следующем диапазоне (от нескольких микрофарад  до нескольких пикофарад).

Забегая вперед, сразу хочу ответить на ваши вопросы, зачем нам с вами необходимо знать эти технические тонкости. Это очень важно, так как к каждому типу конденсаторов применима своя методика проверки мультиметром. И пред началом проверки, мы должны первым делом, установить тип конденсатора. Это очень важный момент. Прошу вас обратить на это внимание!

Как проверить конденсатор с помощью приборов

Любую проверку конденсаторов необходимо начинать с внешнего осмотра, на наличие внешних признаков повреждений корпуса (трещин, вздутия). Достаточно часто происходит повреждение электролита, что приводит к повышению давления на внутреннюю поверхность оболочки  и последующее ее вздутие.

После того как визуальный осмотр окончен и мы не установили внешних повреждений конденсатора, необходимо продолжить проверку специальным прибором, в нашем случае мультиметром. Этот  простейший прибор поможет нам установить емкость конденсатора и обрывы внутри.

Перед проверкой незабываем, установить тип конденсатора, более подробно об этом написано выше. Продолжаем процесс проверки с соблюдением полярности, для этого подключаем плюсовой щуп к плюсовому контакту конденсатора и соответственно минусовой щуп к контакту минус.

Проверяя неполярный конденсатор, подключение мультиметра проводим произвольно без соблюдения правила полярности. Единственное, что здесь необходимо выполнить, это выставить переключатель  мультиметра на отметку 2 Мом. Это важно, так как при меньшем значении дисплей прибора отобразит  — «1» (единицу), что укажет на неисправность конденсатора.

Проверяем конденсатор мультиметром в режиме омметра
  • Для примера мы свами выполним проверку четырех конденсаторов: два полярных (диэлектрических) и два неполярных (керамических).
  • Но перед проверкой мы должны обязательно разрядить конденсатор, при этом достаточно замкнуть его контакты  при помощи любого металла.
  • Для того чтобы перейти в режим (омметра) сопротивления, мы перемещаем переключатель в группу измерения сопротивления, для того чтобы установить наличие обрыва или короткого замыкания.

Итак, первым делом проверим полярные кондиционеры (5.6 мкФ и 3.3 мкФ), установленных ранее у неработающих энергосберегающих лампочек

Разряжаем конденсаторы путем замыкания их контактов обычной отверткой. Вы можете использовать, удобный для вас, любой другой металлический предмет. Главное чтобы к нему плотно прилегали контакты. Это позволит нам получить точные показания прибора.

Следующим шагом выставляем переключатель на шкалу 2 МОм и соединяем контакты конденсатора и щупы прибора. Далее наблюдаем на дисплее быстро увиливающие параметры сопротивления.

Вы спросите меня, в чем дело и почему на дисплее мы наблюдаем «плавающие показатели» сопротивления? Это объяснить довольно просто, поскольку питание прибора (батарейка) имеет постоянное напряжение и за счет этого происходит зарядка конденсатора.

С течением времени конденсатор все больше и больше накапливает заряд (заряжается), тем самым увеличивая сопротивление. Емкость конденсатора влияет на скорость зарядки. Как только конденсатор получит полную зарядку, значение его сопротивления будет соответствовать значению бесконечности, а мультиметр на дисплее покажет «1». Это параметры рабочего конденсатора.

Нет возможности показать картинку на фотографии. Так для следующего экземпляра емкостью 5.6 мкФ,  показатели сопротивления начинаются с 200 кОм и плавно возрастают до тех пор, пока не преодолеют показатель 2 МОм. Эта процедура не занимает более -10 сек.

Для следующего конденсатора емкостью 3.3 мкФ происходит все аналогично, но время процесса занимает менее — 5 сек.

Проверить следующую пару неполярных конденсаторов можно точно также по аналогии с предыдущими конденсаторами. Соединяем щупы прибора и контакты, следим за состоянием сопротивления на дисплее прибора.

Рассмотрим первый «150nК». Вначале его сопротивление несколько снизится примерно до 900 кОм, затем следует его плавное увеличение до определенной отметки. Время процесса занимает — 30 сек.

  1. При этом на мультиметре модели МБГО переключатель устанавливаем на шкалу 20 МОм (сопротивление приличное, очень быстро идет зарядка)
  2. Процедура классическая, снимаем заряд при помощи замыкания контактов отверткой:
  3. Смотрим на дисплей, отслеживая показатели сопротивления:
  4. Делаем вывод, что в результате проверки все представленные конденсаторы исправны.

Как проверить емкость конденсатора

Главный показатель, основная характеристика всех конденсаторов — это «емкость».  Измеряя эту характеристику и сравнивая ее с указанными параметрами на корпусе, мы сможем выяснить, исправен кондиционер или нет. Есть приборы, которые легко позволят вам выполнить эту проверку.

Но можно ли проверить емкость конденсатора, как в нашем случае, мультиметром . Если вы будет проверять емкость при помощи щупов, вы не получите желаемого результата. Как же быть?

  • В этом нам помогут разъемы «гнезда» -CX+(«-» и «+» — это полярность подключения)
  • Для этого примера мы будем использовать кондер «150нФ». Маркировка 150nK:

Устанавливаем переключатель на отметку – ближайшее большее значение. В нашем случае это 200 нФ. Следующим шагом вставляем ножки конденсатора в разъемы  -CX+. (не обращаем внимание на полярность, наш кондер неполярный). Дисплей показывает значение емкости– 160.

3 нФ, что совпадает с номинальными показателями.

Продолжаем проверку  конденсатора с емкостью 4700 пФ. Устанавливаем переключатель на шкале в положение 20 n.

Теперь вставляем ножки в разъёмы прибора и наблюдаем на дисплее параметры 4750 пФ. Вы это можете увидеть на фото. Параметры точно соответствуют параметрам  заявленным производителем.

Запомните,  если показатели сильно отличаются от номинальных параметров или вообще равны нулю, это говорит нам, что конденсатор не рабочий и его необходимо заменить.

Недавно я приобрел ESR-METR  и я решил выполнить им ту же самую проверку.

Методика проверки очень проста. Прибор необходимо откалибровать, в моем случае в комплекте идет специальная перемычка, при помощи которой замыкается нужная группа контактов на колодке 1-4.

Нажимаем кнопку и прибор автоматический калибруется, сообщив нам об этом на своем экране. После калибровки  не забываем разрядить конденсатор и подключаем его к нужным нам разъемам.

и производим измерение.

Каждый конденсатор обладает и паразитными свойствами, например сопротивлением. Из фото видно, что емкость конденсатора соответствует заявленным характеристикам, а также присутствует паразитное последовательное сопротивление номиналом 1.2 Ом, из за этого потери на данном конденсаторе составляют 0,5%.

В нашем случает этот показатель великоват, что говорит о высыхании конденсатора, устанавливать его в схему не рекомендуется.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

Успехов!

Как проверить конденсатор мультиметром: инструкция и рекомендации

Самая распространенная причина поломки радиотехники — это неисправность конденсаторов, встроенных в плату устройства. В процессе ремонта важно определить работоспособность каждого из них и выяснить какой именно элемент вышел из строя.

Чтобы точно и быстро определить неисправный элемент, важно знать, как прозвонить конденсатор мультиметром не выпаивая его и насколько это правильно. Стандартный метод проверки под силу не только профессионалам, но и рядовым радиолюбителям.

Поэтому даже в домашних условиях можно самостоятельно прозвонить устройство.

Разновидности конденсаторов и способы их проверки

Если вы решили разобраться в том, как мультиметром проверить конденсатор, то необходимо выяснить какие разновидности этих устройств на сегодняшний день известны. Они могут быть как полярными, так и неполярными. Основным и очевидным их отличием является наличие полярности у полярных конденсаторов.

Проверка данных элементов выполняется по следующему принципу:  «+» к «+», «—» к «—», иначе, при несоблюдении условий, элементы могут поломаться и даже замкнуть, что приведет к взрыву.

Модели полярного типа относятся к электролитическим. Если устройства были изготовлены еще в советский период, то в случае их взрыва может произойти попадание электролита на поверхность кожи.

Современные же изделия оснащены специальным сечением на поверхности, которое в случае разрыва направляет взрывную струю по определенному направлению, исключая разбрызгивание проводящего вещества в различные стороны.

Прежде всего способ проверки зависит от того, какой характер имеет неисправность. Прозвонить конденсаторы мультиметром можно посредством:

  • измерения сопротивлений в его диэлектрике;
  • замера его емкости.

Что делать в случае пробоя

Самая распространенная проблема, которая возникает с конденсаторами – это появление пробоя на диэлектрике. Диэлектрики являются своеобразным слоем изоляционного материала с большим сопротивлением, расположенного между одним и вторым проводником, препятствующего протеканию тока между ними.

У исправных элементов допускается небольшое просачивание тока сквозь изоляционное покрытие, именуемое как «ток утечки». Если в диэлектрике возникает пробой, то происходит резкое снижение сопротивления, и он становится обыкновенным проводником.

Пробой может возникнуть в результате резкого перепада напряжения в электросети, от которой работает техника. Характерный признак пробоя: вздувшийся корпус устройства, потемневшая поверхность и черные пятна на нем.

 Перед тем, как проверить конденсаторы мультиметром на факт исправности, стоит осмотреть его визуальным методом, чтобы определить возможные внешние дефекты.

Как прозвонить мультиметром неполярный конденсатор

Чтобы проверить сопротивление диэлектрика с помощью мультиметра, необходимо перевести устройство в режим омметра.

Для изготовления диэлектриков в неполярных моделях могут использоваться различные материалы и формы: стекло, керамика, бумага, воздушная прослойка.

В результате этого можно достичь крайне высокого сопротивления, которое в исправных устройствах будет отображаться в виде бесконечной величины на мультиметре.  При наличии электрических пробоев, сопротивление будет находится на уровне нескольких десятков Ом.

До того момента, как прозванивать конденсаторы мультиметром, на приборе нужно выбрать специальный режим, который предусматривает максимально возможное измерение уровня сопротивления.

Для этого достаточно подвести к каждому выводу щуп тестера и посмотреть на дисплее прибора следующее:

  1. Если элемент исправен, то на экране отобразится единица, свидетельствующая о том, что сопротивление выше, нежели установленный максимум.
  2. Если же высвечивается определенный показатель, который ниже измерительного максимума, то это говорит про неисправность проверяемых устройств.

При этом, не стоит забывать про технику безопасности, чтобы случайно не взяться за щуп устройства и вывод конденсатора, поскольку меньшее сопротивление электрического тока у тела спровоцирует прохождение тока через него.

Как прозвонить полярный конденсатор тестером

В сравнении с неполярным типом в полярном сопротивление у диэлектриков в разы ниже, в связи с этим максимальное значение сопротивления на мультиметре должно быть выставлено соответствующем диапазоне.

У большинства устройств сопротивление составляет около 100 кОм, у более мощных до 1 мОм.

Прежде чем, померить конденсатор мультиметром, нужно замкнуть вывод накопителя, таким образом, чтобы он полностью разрядился.

Далее нужно установить соответствующие пределы измерений, и подключить щуп тестера к конденсатору, с учетом соблюдения полярности.

У электролитических конденсаторов имеется достаточно большая емкость, в связи с чем в процессе их подключения сразу же начинается зарядка.

На протяжении периода пока длится зарядка, значение сопротивления будет увеличиваться в прямой пропорции, что будет указываться на дисплее устройства.

Конденсаторы считаются исправными, в том случае если показатель сопротивления превышает значение в 100 кОм.

Прозвонка конденсатора мультиметром (аналоговые измерители)

Подобная процедура может быть проделана с помощью аналоговых (стрелочных) измерителей. Величина емкости электролитических конденсаторов определяется тем, с какой скоростью двигается стрелка на приборе в сторону максимального значения.

В случае медленного движения стрелки, можно утверждать о большей продолжительности заряда конденсатора, что свидетельствует о его большей емкости. Если же диапазон емкости находится в диапазоне от 1 до 100 микрофарада (мкФ), то достижение стрелкой правой части на циферблате происходит моментально.

Если емкость составляет 1000 мкФ, то достижение максимального значения стрелкой происходит за несколько секунд.

Проверка емкости накопителя

Среди большинства специалистов проверка конденсаторов осуществляется омметром, однако более надежный способ проверить пригодность изделия — это измерить его емкость.

Из-за повышенной утечки в электролитических конденсаторах возникает частичная потеря емкости, в связи с чем значение ее реальной величины гораздо ниже нежели заявленной на корпусе устройства.

При измерении сопротивления на конденсаторе достаточно проблематично найти проявление данного дефекта. 

Чтобы узнать это наверняка необходимо использование измерителя емкости. Важно учитывать, что не все мультиметры имеют данную функцию, поэтому заранее следует удостовериться, что устройство может выполнить такую работу.

Перед такой проверкой электролитического конденсатора, элемент должен быть полностью разряжен. Это обусловлено тем, что заряженные конденсаторы могут оказать негативное воздействие на тестер и вывести его из строя.

В частности это относится к полярным накопителям, у которых имеется высокое рабочее напряжение и большая емкость. Зачастую установка подобных конденсаторов осуществляется в импульсные блоки в роли фильтрующего накопителя.

Как разрядить конденсатор

Чтобы разрядить низковольтные конденсаторы необходимо лишь закоротить каждый вывод. Однако для высоковольтных и тех, которые имеют большую емкость, к выводу следует подключать 5-10-килоомные резисторы. Резисторы необходимы, чтобы препятствовать возникновению искр при замыкании.

Выявление обрыва конденсаторов

Неисправность в виде обрыва случается достаточно редко. Такое нарушение обусловлено механическими повреждениями на накопителе.

После подобной поломки у устройства в полной мере теряется накопительная функция, его емкость становится равна нулю. Целостный элемент после повреждения оказывается в виде двух проводников, которые изолированы друг от друга.

Выявить такие повреждения конструкции посредством омметра не представляется возможным.

Своеобразные симптомы обрыва у полярного электролитического конденсатора проявляются в том, что в случае изменения сопротивления никакие изменения на экране прибора не проявляются.

Что касается неполярных типов, стоит отметить что он имеет малую емкость и обладает высоким сопротивлением, поэтому проверить его также невозможно.

Единственным правильным выходом является возможность измерения емкости.

Выявление потери емкости конденсатора

Для определения потери емкости в первую очередь необходимо выполнить замер емкости.

Для этого на тестере нужно выставить необходимый предел измеряемых емкостей, разрядить проверяемые устройства, подключить щуп от измерителя к соответствующему гнезду на нем, при соблюдении правильной полярности, и в итоге, прикоснуться щупом к выводу конденсаторов.

Естественно, что придерживаясь последовательности действий, понять, как прозвонить конденсатор мультиметром на кондиционере или любом другом бытовом приборе не составит труда.

Как измерить напряжение на конденсаторе

Кроме того, чтобы определить исправен ли элемент, необходимо выполнить проверку соответствия его реального напряжения к номинальному. Чтобы это сделать следует использовать тестер в режиме вольтметра, а также необходимо наличие источника питания для зарядки устройств. Значение напряжения должно быть меньшим нежели, то под которое рассчитаны накопители.

Чтобы измерить вам понадобится подсоединить щуп к выводу и чуть подождать, до момента полной зарядки. При переводе прибора в режим вольтметра, необходимо выполнить проверку выдаваемого накопителем напряжения. Величина, которая появится на дисплее устройства на начальном этапе замера, должна соответствовать заявленным показателям.

 

Следует учитывать, что в процессе проверки у накопителя теряется заряд и, очевидно, что напряжение будет быстро снижаться, именно поэтому важна начальная величина замера.

Существует более доступный способ проверить конденсаторы, но он подходит только для изделий, имеющих гораздо большую емкость.

После полноценной зарядки накопителя, нужно взять простую отвертку с изолированной ручкой, поднести ее металлической частью к выводам и замкнуть их.

Если же после проделанных манипуляций произошло возникновение искры, то это свидетельствует о работоспособности элемента. Если же она отсутствовала или была слабой, то это говорит о невозможности устройства держать заряд.

Вывод

Среди многих начинающих мастеров-радиолюбителей бытует мнение, что можно прозвонить конденсатор мультиметром не выпаивая его, но мало кто знает, что такие измерения имеют очень большую погрешность. Единственным наиболее правильным методом проверки элемента является визуальная оценка его состояния, на наличие потемнения, взбухания и других дефектов.

Примечательно, что поломка такого характера зачастую происходит в стиральных машинах, телевизорах, микроволновых печах и других видах бытовой техники. В связи с этим, столкнувшись с подобной проблемой вы самостоятельно сможете прозвонить конденсаторы мультиметром, благодаря описанной выше инструкции.

Как проверить конденсатор мультиметром

Мультиметр – это  электроизмерительное устройство с различными функциями. С его помощью можно проверять напряжение, силу тока, а также производные от этих величин – сопротивление и емкость. С помощью мультиметра можно проверить и работоспособность различных электронных компонентов. В этой статье мы с вами узнаем, как проверить мультиметром конденсатор и его емкость.

Конденсатор и емкость

Конденсаторы используются практически во всех микросхемах и являются частой причиной ее неработоспособности. Так что в случае неисправности устройства следует проверять в первую очередь именно этот элемент.

Виды конденсаторов по типу диэлектрика:

  • вакуумные;
  • с газообразным диэлектриком;
  • с неорганическим диэлектриком;
  • с органическим диэлектриком;
  • электролитические;
  • твердотельные.

Обычно используются электролитические конденсаторы

Основные неисправности конденсаторов:

  • Электрический пробой. Обычно вызван превышением допустимого напряжения.
  • Обрыв. Связан с механическими повреждениями, встрясками, вибрациями. Причиной может служить некачественная конструкция и нарушение эксплуатационных условий.
  • Повышенные утечки. Сопротивление между обкладками изменяется, и это приводит к низкой емкости конденсатора, которая не способна сохранять заряд.

Все эти причины приводят к тому, кто конденсатор становится непригодным для дальнейшего использования.

В данном случае присутствует протечка электролита

Перед проверкой конденсатора

Т.к. конденсаторы накапливают электрический заряд, перед проверкой их следует разряжать. Это можно сделать отверткой – жалом нужно прикоснуться к выводам, чтобы образовалась искра.

Затем можно прозванивать компонент. Проверку конденсатора можно сделать как мультитестером, так и при помощи лампочек и проводов.

Первый способ является более надежным и дает более точные сведения об электронном элементе.

До начала проверки следует осмотреть конденсатор. Если он имеет трещины, нарушение изоляции, подтеки или вздутие, поврежден внутренний электролит и прибор сломан. Его нужно поменять на работающее устройство. При отсутствии внешних повреждений придется использовать мультиметр.

Перед проведением измерений нужно определить вид конденсатора – полярный или неполярный. У первого обязательно должна соблюдаться полярность, иначе прибор выйдет из строя. Во втором случае определение плюсового и минусового выходов не требуется, но измерения будут проводиться по другой технологии.

Определить полярность можно по метке на корпусе. На детали должна быть черная полоса с обозначением нуля. Со стороны этой ножки расположен отрицательный контакт, а с противоположной – положительный.

Измерение емкости в режиме сопротивления

Измерение в режиме сопротивления

Переключатель мультиметра следует установить в режим сопротивления (омметра). В этом режиме можно посмотреть, есть ли внутри конденсатора обрыв или короткое замыкание. Для проверки неполярного конденсатора выставляется диапазон измерений 2 МОм. Для полярного изделия ставится сопротивление 200 Ом, так как при 2 МОм зарядка будет производиться быстро.

Сам конденсатор нужно отпаять от схемы и поместить его на стол. Щупами мультиметра нужно коснуться выводов конденсатора, соблюдая полярность. В неполярной детали соблюдать плюс и минус не обязательно.

Измерение в режиме сопротивления

Когда щупы прикоснутся к ножкам, на дисплее появится значение, которое будет возрастать. Это вызвано тем, что мультитестер будет заряжать компонент.

Через некоторое время значение на экране достигнет единицы – это значит, что прибор исправен. Если при проверке сразу же загорается 1, внутри устройства произошел обрыв и его следует заменить.

Нулевое значение на дисплее говорит о том, что внутри конденсатора произошло короткое замыкание.

Если проверяется неполярный конденсатор, значение должно быть выше 2. В ином случае прибор является не рабочим.

Аналоговое устройство

Вышеописанный алгоритм подходит для цифрового тестера. При использовании аналогового устройства проверка производится еще проще – нужно наблюдать лишь за ходом стрелки. Щупы подключаются так же, режим – проверка сопротивления. Плавное перемещение стрелки свидетельствует о том, что конденсатор исправен. Минимальное и максимальное значение при подключении говорят о поломке электронной детали.

Важно отметить, что проверка в режиме омметра производится для деталей с емкостью выше 0Ю25 мкФ. Для меньших номиналов используются специальные LC-метры или тестеры с высоким разрешением.

Модели мультиметров на Aliexpress

Измерение емкости конденсатора

Измерение ёмкости

Емкость является основной характеристикой конденсатора. Она указывается на внешней оболочке прибора, и при наличии тестера можно замерить реальное значение и сравнить его с номиналом.

Переключатель мультиметра переводится в диапазон измерений. Значение ставится равное или близкое к номиналу, указанному на компоненте. Сам конденсатор устанавливается в специальные отверстия –CX+ (если они есть на мультиметре) или с помощью щупов. Подключаются щупы так же, как и при измерении в режиме сопротивления.

При подключении щупов на мониторе должно появиться значение сопротивления. Если оно близко к номинальной характеристике, конденсатор исправен. Когда расхождение полученного и номинального значений отличаются более чем на 20% , устройство пробито, и его нужно поменять.

Измерение емкости через напряжение

Проверка работоспособности детали может производиться и при помощи вольтметра. Значение на мониторе сравнивается с номиналом, и из этого делается вывод об исправности устройства. Для проверки нужен источник питания с меньшим напряжением, чем у конденсатора.

Соблюдая полярность, нужно подключить щупы к выводам на несколько секунд для зарядки. Затем мультиметр переводится в режим вольтметра и проверяется работоспособность. На дисплее тестера должно появиться значение, схожее с номинальным. В ином случае прибор сломан.

Важно! Напряжение проверяется в самом начале измерения. Это связано с тем, что при подключении конденсатор начинает терять заряд.

Другие способы проверки

Можно проверить конденсатор, не выпаивая его из микросхемы. Для этого нужно параллельно подключить заведомо исправный конденсатор с такой же емкостью. Если устройство будет работать, то проблема в первом элементе, и его следует поменять. Такой способ применим только в схемах с небольшим напряжением!

Иногда проверяют конденсатор на искру. Его нужно зарядить и металлическим инструментом с заизолированной рукояткой замкнуть выводы. Должна появиться яркая искра с характерным звуком.

При малом разряде можно сделать вывод, что деталь пора менять. Проводить данное измерение нужно в резиновых перчатках.

К этому методу прибегают для проверки мощных конденсаторов, в том числе пусковых, которые рассчитаны на напряжение более 200 Вольт.

Использовать способы проверки без специальных приборов нежелательно. Они небезопасны – при малейшей неосторожности можно получить электрический удар. Также будет нарушена объективность картины – точные значения не будут получены.

Сложности проверки

Основной сложностью при определении работоспособности конденсатора мультиметром является его выпаивание из схемы. Если оставить компонент на плате, на измерение будут влиять другие элементы цепи. Они будут искажать показания.

В продаже существуют специальные тестеры с пониженным напряжением на щупах, которые позволяют проверять конденсатор прямо на плате. Малое напряжение сводит к минимуму риск повреждения других элементов в цепи.

Как проверить емкость – видео ролики в Youtube

Отличное видео с описанием процесса проверки конденсаторов и поиска неисправностей от популярных ютуб-блогеров.

Еще одно видео:

Как проверить конденсатор мультиметром на работоспособность: пошаговая инструкция, как прозвонить электролитический, пусковой конденсатор, не выпаивая

С помощью такого инструмента, как мультиметр, измеряется напряжение, сила тока и другие важные параметры. Можно проверить работу электродеталей, емкость и сопротивление. В зависимости от типа и вида диэлектрика, проверить конденсатор мультиметром можно разными способами.

Особенности проверки

Конденсатор проверяется на исправность различными методами. Основной способ — с выпаиванием из схемы. Иногда можно проверить работоспособность без выпаивания. Но результаты исследования не будут точны — на него влияют прочие компоненты. Для проверки в цепи применяются тестеры с крохотным напряжением на щупах. Малое напряжение предотвращает повреждение остальных элементов платы.

Вне зависимости от особенностей моделей, все электролитические конденсаторы обладают высокой мощностью. При выполнении проверки происходит их подзарядка. Ее продолжительность составляет всего несколько секунд. В процессе зарядки наблюдается увеличение уровня сопротивления, с движением стрелки тестера или изменением цифровых показателей в электронном мультиметре.

Полярные конденсаторы

Эти электролитические кондеры обладают полярностью. При включении в сеть необходима проверка правильного подсоединения. Плюсы соединяем с плюсами, а минусы — с минусами. Игнорирование этого правила приводит к взрыву электролита.

Электролит бывает твердым или жидким. Емкость элементов составляет 0,1—100000 мкФ. Предназначение элементов — выравнивание и фильтрация сигналов. Метки «-» и «+» нанесены на корпусе. Положительный вывод имеет большую длину.

При перепутывании полярности происходит пробой диэлектрика, в результате чего электролит мгновенно испаряется и корпус разрывает. Диэлектриком является бумага, пропитанная электролитом. Современные корпуса сверху вдавлены и рассечены крестом. При взрыве распадается не весь, а только верхняя часть.

Учитывая специально ослабленные элементы, при неисправности видно вспучивание верхней части.

Неполярные конденсаторы

Отличить визуально неполярный от полярного просто — у него не будет маркировки полярности на корпусе. У неполярных материал диэлектрика другой. Состоит из керамики или стекла. Ток саморазрядки намного меньше, учитывая большую диэлектрическую сопротивляемость, чем у бумаги. Ток утечки тем ниже, чем выше сопротивляемость диэлектрической перегородки.

Соблюдать полярность при включении в схему совсем необязательно. Иногда такие кондеры изготавливают очень маленькими и включают в схему в больших количествах.

Емкость деталей небольшая — от микрофарадов до пикофарадов.

Как проверить конденсатор мультиметром

Промышленность выпускает несколько видов проверочного оборудования для измерения электрических параметров. Цифровые более удобны для измерений и дают точные показания. Стрелочные предпочитают за визуальное движение стрелки.

Если кондер с виду абсолютно цел, проверить его без приборов невозможно. Осуществлять проверку лучше с выпаиванием из схемы. Так показатели считываются точнее. Простые детали редко выходят из строя.

Зачастую механически повреждаются диэлектрики. Основная характеристика при проверке — пропуск только переменного тока. Постоянный проходит исключительно в самом начале в течение короткого промежутка времени.

Сопротивление детали зависит от существующей емкости.

Предпосылка проверки полярного электролитического конденсатора мультиметром на работоспособность — емкость более 0,25 мкФ.  Пошаговая инструкция проверки:

  1. Разряжают элемент. Для этого металлическим предметом закорачиваются его ножки. Замыкание характеризуется появлением искры и звука.
  2. Переключатель мультиметра ставится на значение сопротивления.
  3. Прикасаются щупами к ножкам конденсатора с учетом полярности. Красным к плюсовой ножке, черным тыкаем в минусовую. Это необходимо только при работе с полярным устройством.

Конденсатор начинает заряжаться при подключении щупов. Сопротивление растет до максимума. Если при щупов мультиметр запищит при нулевом значении, значит произошло короткое замыкание. Если сразу на циферблате высвечивается значение 1, то в элементе внутренний обрыв. Такие кондеры считаются неисправными — замыкание и обрыв внутри элемента неустранимы.

Если значение 1 появилось спустя некоторое время, элемент считается исправным.

Проверить неполярный конденсатор еще проще. На мультиметре выставляем измерение на мегаомы. После касания щупами смотрим на показания. Если они окажутся менее 2Мом — деталь неисправна. Более — исправна. Полярность соблюдать ни к чему.

Электролитический

Как следует из названия, электролитические кондеры в алюминиевом корпусе наполнены электролитом между обкладками. Габариты самые разные — от миллиметров до десятков дециметров. Технические характеристики могут превышать таковые у неполярных на 3 порядка и достигать больших величин — единиц mF.

В электролитических моделях появляется дополнительный дефект, связанный с ЭПС (эквивалентным последовательным сопротивлением). Этот показатель еще обозначают аббревиатурой ESR. Такие конденсаторы в схемах с высокими частотами отфильтровывают несущий сигнал от паразитных. Но возможно подавление ЭМП, сильно снижая уровень и играя роль резистора. Это ведет к перегреву конструкции детали.

Из чего складывается ESR:

  • сопротивление обкладок, выводов, узлов соединения;
  • неоднородность диэлектриков, влага, паразитные примеси;
  • сопротивление электролита за счет изменения химических параметров при нагреве, хранении, высыхании.

В сложных схемах показатель ЭПС особенно важен, но измеряется только специальными приборами. Некоторые мастера самостоятельно их изготавливают и используют в связке с обычными мультиметрами.

Керамический

Сначала осматриваем устройство визуально. Особенно внимательно, если в схеме использованы детали, бывшие в употреблении. Но и новые керамические материалы могут быть бракованными. Сразу заметны кондеры с пробоем — потемневшие, вздутые, прогоревшие, с растресканным корпусом.

Такие электродетали однозначно выбраковываются даже без инструментальной проверки — ясно, что они неработоспособны или не выдают назначенных параметров. Лучше озаботиться поиском причин пробоев.

Даже новые экземпляры с трещиной в корпусе являются «миной замедленного действия».

Пленочный

Пленочные устройства применяются в цепях постоянного тока, фильтрах, стандартных резонансных схемах. Основные неисправности устройств с малой мощностью:

  • снижение рабочих показателей в результате иссыхания;
  • увеличение параметров тока утечки;
  • повышение активных потерь внутри цепи;
  • замыкание на обкладках;
  • потеря контакта;
  • обрыв проводника.

Измерить емкость конденсатора возможно в режиме тестирования. Стрелочные модели реагируют отклонением стрелки со скачком и возвратом к нулю. При небольшом отклонении стрелки диагностируют утечку тока при малой емкости.

Малая эффективность с низким уровнем мощности при большом токе утечки мешает широкому применению данных конденсаторов и не позволяет его потенциалу полностью раскрыться. Поэтому использование этого вида кондеров нецелесообразно.

Как проверить не выпаивая

Прозвонить конденсатор мультиметром без выпаивания возможно. Для такой проверки подбираем исправный экземпляр с аналогичными характеристиками и впаиваем его в схему параллельно исследуемому. Рабочее устройство скажет о проблеме в первом элементе. Способ не применяется на схеме с высоким напряжением.

Проверить мощный пусковой конденсатор мультиметром можно не выпаивая на наличие искры. Заряженный кондер замыкается отверткой или иным инструментом с изолированной ручкой. Характерный звук с искрой покажут работоспособность прибора.

Замеривать без специальных приборов нежелательно. Легко получить удар током на высоковольтных образцах, да и точные значения не выявить.

Меры предосторожности при проверке

Разрядка конденсатора является обязательной. Особенно это касается высоковольтных деталей — могут вывести мультиметр из строя или поразить человека электротоком. Разряжают касанием ножек металлическим предметом или подключением лампы. Второй способ процесс разряда делает более плавным.

Во время измерения нельзя касаться руками открытых частей щупа — человеческое тело имеет малое сопротивление и высокий показатель утечки. В этом случае замер окажется неправильным. Ток пойдет по пути наименьшего сопротивления и показатели покажут значение, не имеющее отношения к конденсатору.

Измерение на высоковольтных конденсаторах выполняются в резиновых перчатках и изолированными приборами.

Штатно работающий электронный компонент способен накапливать и отдавать некоторое количество электричества. Поломки при работе определяются не только визуально, но и посредством мультиметра. Тестирование измерительным прибором способно прояснить пригодность элемента для дальнейшего использования.

Как измерить очень большую емкость, например. Супер / Ультра Конденсаторы

Недавно я приобрел у брата парочку загадочных ультра / суперконденсаторов. Очевидно, он не помнит ни спецификаций, ни даже бренда … Что еще больше усложняет ситуацию, на них нет значимой идентификационной информации, проштампованной или напечатанной на них. (Есть этикетка со штрих-кодом с буквенно-цифровым кодом, но быстрый поиск в Google ничего не нашел.)

Похоже, пора запустить «Таинственный автобус Скуби-Ду», потому что собирались отправиться в путешествие, ребята.

Сначала я решил попробовать измерить емкость. Поскольку мой измеритель LCR не предназначен для таких огромных конденсаторов, мне пришлось проявить творческий подход к моему испытательному оборудованию.

Принимая во внимание основы физики, мы имеем, что емкость пропорциональна накопленному заряду на вольт на конденсаторе:

$$ C = \ frac {q} {V} $$

, где накопленный заряд в конденсаторе является интегралом тока через конденсатор:

$$ \ int i (t) dt = q $$

Используя источник тока для зарядки конденсатора, мы можем упростить вычисления, используя только дельта-измерения заряда и напряжения на конденсаторе.

$$ C = \ frac {\ Delta q} {\ Delta V} = \ frac {i \ Delta t} {\ Delta V} $$

С помощью моего источника тока Advantest R6144 я могу затем зарядить конденсатор заданным током и просто измерить напряжение на конденсаторе с помощью моего Tektronix DMM4050 в режиме графика трендов.

Изображения испытательной установки

Однако именно здесь я начинаю видеть довольно большие числа. Возможно, емкость конденсатора действительно составляет ~ 2200 фарад, но это кажется немного завышенным. Правда, конденсатор довольно большой на ~ 5.5 дюймов в длину на ~ 1 дюйм радиуса.

А теперь несколько вопросов к прекрасным ребятам из электротехнической компании Stack Exchange: является ли этот метод жизнеспособным средством измерения суперконденсаторов? Или есть более подходящий метод, который я могу применить для их измерения? Кроме того, существенно ли изменяется емкость супер / ультра конденсаторов в зависимости от напряжения конденсатора? Например, являются ли эти результаты прогнозирующими / показательными для более высоких зарядных напряжений. Я бы подумал, что емкость должна немного колебаться, но я сомневаюсь, что это так.Вероятно, в худшем случае это несколько сотен фарад, но я не эксперт в этом вопросе.

Также, что несколько более важно, как мне найти максимальное напряжение заряда, не повредив конденсатор? Будет ли заряд постоянным током, скажем, 100 мкА в течение нескольких недель, пока напряжение не достигнет своего рода равновесия с работой саморазряда. Затем уменьшите пару сотен милливольт и назовите это максимальное напряжение заряда. Или он просто достигнет точки срабатывания и самоуничтожится, распыляя электролит по всей моей лаборатории?

Наконец, как определить полярность конденсаторов? Они никак не обозначены, и оба терминала идентичны.Я сделал ставку на остаточное напряжение, хранящееся в конденсаторе. Я предполагаю, что эффект диэлектрической абсорбции / памяти от предыдущей зарядки знает правильное направление …

В любом случае, попробовать определить характеристики этих конденсаторов — это своего рода развлечение. Но все же неприятно, что на них нет полезной маркировки, вроде ориентации полярности, производителя и т. Д.

Как измерить емкость цифровым мультиметром

Мультиметр определяет емкость, заряжая конденсатор известным током, измеряя результирующее напряжение и затем вычисляя емкость.

Предупреждение: Хороший конденсатор сохраняет электрический заряд и может оставаться под напряжением после отключения питания. Перед тем, как дотронуться до него или произвести измерение: а) выключите все питание, б) используйте мультиметр, чтобы убедиться, что питание отключено, и в) осторожно разрядите конденсатор, подключив резистор к его проводам (как указано в следующем абзаце). Обязательно используйте соответствующие средства индивидуальной защиты.

Для безопасной разрядки конденсатора: После отключения питания подключите 5-ваттный резистор 20 000 Ом к клеммам конденсатора на пять секунд.Используйте мультиметр, чтобы убедиться, что конденсатор полностью разряжен.

  1. Используйте цифровой мультиметр (DMM), чтобы убедиться, что питание цепи отключено. Если конденсатор используется в цепи переменного тока, настройте мультиметр на измерение переменного напряжения. Если он используется в цепи постоянного тока, установите цифровой мультиметр на измерение постоянного напряжения.
  2. Осмотрите конденсатор. Если утечки, трещины, вздутия или другие признаки износа очевидны, замените конденсатор.
  3. Переведите шкалу в режим измерения емкости.Символ часто разделяет точку на циферблате с другой функцией. В дополнение к регулировке шкалы обычно необходимо нажать функциональную кнопку, чтобы активировать измерение. За инструкциями обратитесь к руководству пользователя мультиметра.
  4. 4. Для правильного измерения необходимо удалить конденсатор из цепи. Разрядите конденсатор, как описано в предупреждении выше.

    Примечание. Некоторые мультиметры поддерживают относительный (REL) режим. При измерении малых значений емкости можно использовать относительный режим для удаления емкости измерительных проводов.Чтобы перевести мультиметр в относительный режим измерения емкости, оставьте измерительные провода открытыми и нажмите кнопку REL. Это удаляет значение остаточной емкости измерительных проводов.

  5. Подключите измерительные провода к клеммам конденсатора. Оставьте измерительные провода подключенными в течение нескольких секунд, чтобы мультиметр автоматически выбрал правильный диапазон.
  6. Прочтите отображаемое измерение. Если значение емкости находится в пределах диапазона измерения, мультиметр отобразит значение конденсатора.Он будет отображать OL, если а) значение емкости выше диапазона измерения или б) конденсатор неисправен.

Обзор измерения емкости

Устранение неисправностей однофазных двигателей — одно из наиболее практичных применений функции емкости цифрового мультиметра.

Однофазный двигатель с конденсаторным пуском, который не запускается, является признаком неисправного конденсатора. Такие двигатели будут продолжать работать после запуска, что затрудняет поиск и устранение неисправностей. Отказ конденсатора жесткого пуска компрессоров HVAC — хороший пример этой проблемы.Двигатель компрессора может запуститься, но вскоре перегреется, что приведет к срабатыванию прерывателя.

Однофазные двигатели с такими проблемами и шумные однофазные двигатели с конденсаторами нуждаются в мультиметре для проверки правильного функционирования конденсаторов. Почти все моторные конденсаторы имеют значение в микрофарадах, указанное на конденсаторе.

Трехфазные конденсаторы коррекции коэффициента мощности обычно защищены плавкими предохранителями. Если один или несколько из этих конденсаторов выйдут из строя, это приведет к неэффективности системы, скорее всего, увеличатся счета за коммунальные услуги и могут произойти непреднамеренные отключения оборудования.Если предохранитель конденсатора перегорел, необходимо измерить предполагаемое значение микрофарад конденсатора и убедиться, что оно находится в пределах диапазона, указанного на конденсаторе.

Стоит знать о некоторых дополнительных факторах, связанных с емкостью:

  • Конденсаторы имеют ограниченный срок службы и часто являются причиной неисправности.
  • Неисправные конденсаторы могут иметь короткое замыкание, разрыв цепи или могут физически выйти из строя до точки отказа.
  • При коротком замыкании конденсатора может перегореть предохранитель или повредить другие компоненты.
  • Когда конденсатор размыкается или выходит из строя, цепь или ее компоненты могут не работать.
  • Износ может также изменить значение емкости конденсатора, что может вызвать проблемы.

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

Связанные ресурсы

Как измерить электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы часто используются, потому что они обеспечивают относительно большие значения емкости в физически небольшом корпусе.Компактная упаковка возможна, потому что в них используется тонкий диэлектрический слой в сочетании с процессом травления или спекания, что значительно увеличивает площадь пластин и связанную с ними емкость.

Большинство конденсаторов имеют две токопроводящие пластины, разделенные диэлектрическим слоем. (В редких случаях конденсаторы состоят из трех или более пластин, а также существует такая вещь, как собственная емкость.) Емкость является неотъемлемым свойством устройства, электронного оборудования или системы связи или распределения энергии.Емкость обычно не меняется, за исключением варактора, переменного конденсатора или вследствие старения или отказа компонентов. В частности, в отличие от емкостного реактивного сопротивления, которое зависит от частоты, емкость постоянна безотносительно к электрической среде.

Конденсаторы

производятся с соответствующими допусками и имеют маркировку или цветовую кодировку с указанием емкости и рабочего напряжения. Однако поучительно посмотреть на уравнение:

C = ε r ε 0 A / d

где C — емкость в фарадах; A — площадь перекрытия двух пластин в квадратных метрах; ε r — диэлектрическая проницаемость материала между пластинами, безразмерная; ε 0 — электрическая постоянная, фарад / метр; d — расстояние между пластинами в метрах.

Как видите, определяющими показателями являются площадь пластины, расстояние между пластинами и диэлектрическая проницаемость материала, составляющего диэлектрический слой между пластинами. Этот материал — не просто изолятор, предохраняющий пластины от короткого замыкания. Кроме того, он поддерживает близкое расстояние между пластинами, а также является средой, удерживающей электрический заряд, который является сущностью емкости.

Конструкция алюминиевого электролитического конденсатора с нетвердым электролитом, как описано в Википедии.

Электролитический конденсатор сложнее других типов. Внутренняя пластина и диэлектрическая структура ad hoc позволяют значительно увеличить емкость в относительно небольшом корпусе. Вместо простого расположения двух параллельных пластин и диэлектрической ленты, обернутой в цилиндр, снабженный осевыми выводами, электролитик не имеет диэлектрического слоя до тех пор, пока не будет приложено формирующее напряжение, после чего он создается в электрохимическом процессе. Этот диэлектрический слой намного тоньше, чем это возможно при использовании традиционных технологий производства, что позволяет использовать емкости в диапазоне высоких микрофарад.

Электролитические конденсаторы существуют во множестве разновидностей, в основном электролитические алюминиевые, танталовые и ниобиевые. Каждый из них доступен в твердой или нетвердой конфигурации. Нетвердый тип используется почти исключительно в невоенных приложениях из-за его умеренной стоимости.

В обычных алюминиевых электролитических конденсаторах в качестве анода используется протравленная алюминиевая фольга. Образующийся диэлектрический слой представляет собой оксид алюминия. Целью травления является создание шероховатой поверхности с большей площадью поверхности, что приводит к увеличению площади пластины и, как следствие, более высокой емкости.Как правило, увеличение емкости в электролитическом конденсаторе двоякое: большая площадь пластины, созданная спеканием или травлением, и более тонкий диэлектрический слой.

Отличительным качеством танталовых конденсаторов является их небольшой размер и вес в сочетании с исключительно высокой емкостью. Как и другие электролиты, танталовый конденсатор изготавливается путем приложения формирующего напряжения к аноду. Танталовые конденсаторы с твердым электролитом появились в 1950-х годах, когда транзисторы стали доминировать практически во всем электронном оборудовании.Танталовый конденсатор хорошо подходил для этих целей из-за своего небольшого размера и высокой емкости, но проблема возникла, когда цена на металлический тантал резко возросла в 2000 году. Промышленность ответила разработкой ниобиевого электролитического конденсатора, в котором использовался электролит из диоксида марганца.

Япония в 1980-х годах была ареной важных разработок в области нетвердых электролитических конденсаторов, внедрения электролита на водной основе для алюминиевых электролитических конденсаторов. Это улучшение позволило получить более проводящий электролит.К сожалению, рынок наводнили некачественные пиратские устройства, и было много случаев взрыва конденсаторов блоков питания в компьютерах и других местах.

Большинство электролитических конденсаторов являются поляризованными устройствами, что означает, что они не допускают обратной полярности. Напряжение на аноде должно быть положительным по отношению к катоду. Твердотельные танталовые конденсаторы могут выдерживать обратную поляризацию в течение короткого времени, но только при небольшом проценте от номинального напряжения.

Некоторые электролитические конденсаторы предназначены для биполярной работы.Эти конденсаторы состоят из двух анодных пластин, соединенных с обратной полярностью. В последовательных частях цикла переменного тока один оксид действует как блокирующий диэлектрик. Он предотвращает разрушение противоположного электролита обратным током.

Одним из особых качеств электролитического конденсатора является тот факт, что электролит также служит катодом. Этот электролит точно соответствует шероховатой поверхности анода. Он разделен только очень тонким диэлектрическим слоем, что обеспечивает высокую емкость в относительно небольшом корпусе.

Следует подчеркнуть, что при работе с электронным оборудованием, содержащим один или несколько электролитических конденсаторов, необходимо позаботиться о том, чтобы должным образом разрядить устройство (а), прежде чем прикасаться к какой-либо части схемы. Это связано с тем, что электролитические конденсаторы часто сохраняют потенциально смертельное напряжение еще долгое время после отключения оборудования. Отключение устройства с помощью отвертки не является хорошей практикой по ряду причин, включая тот факт, что внезапный сильноточный разряд может пробить диэлектрический слой, разрушив компонент.

Предпочтительный метод разряда — использование силового резистора с низким сопротивлением, снабженного изолированными зажимами типа «крокодил». При выполнении такого рода работ рекомендуется надевать высоковольтные перчатки для коммунальных служб (их можно приобрести на Amazon.com примерно за 40 долларов) в качестве дополнительной защиты.

Электролитические конденсаторы хорошо работают, когда требуются высокая емкость и рабочее напряжение на уровне электросети. Они часто находят применение в цепях питания, и когда источник питания выходит из строя, обычно виноват электролитический конденсатор.К счастью, электролитические пробки легко диагностировать. Всякий раз, когда электролитический конденсатор протекает или вздувается, неисправность неизбежна, если она еще не произошла.

Электролитические конденсаторы могут выйти из строя по одной из двух основных причин: обрыв или короткое замыкание. В электролите, который вышел из строя, емкость уменьшается до небольшого значения из-за высыхания электролита. Короткое замыкание электролита приведет к перегоранию предохранителя блока питания, если он есть в оборудовании.

Кроме того, электролитические колпачки известны тем, что с течением времени развивают последовательное сопротивление, особенно при длительной работе при высокой температуре.Это сопротивление называется ESR, что означает эффективное последовательное сопротивление. Сложно проверить высокое СОЭ на простом оборудовании. В источнике питания высокое ESR будет проявляться в виде более сильной пульсации, хотя конденсатор будет хорошо тестировать с использованием простого оборудования.

Существует два основных способа проверки конденсаторов: с помощью измерителя LCR или с помощью цифрового вольтметра.

Многие измерители LCR подают выходной сигнал источника сигнала через истоковый резистор на неизвестное устройство Z X и резистор диапазона R r .Усилитель заставляет тот же ток, который течет через неизвестное устройство, течет через R r , приводя соединение неизвестного устройства и R r к 0 В. Напряжения V 1 и V 2 через
неизвестное устройство и через R r R соответственно подключены к селекторному переключателю. Выход переключателя подключен к дифференциальному усилителю. Действительная и мнимая составляющие сигналов напряжения и тока получаются путем умножения
этих напряжений на прямоугольную волну, когерентную со стимулом (в фазовом детекторе).Это дает выходной сигнал, пропорциональный
синфазной или квадратурной составляющей напряжения. Выходной сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь с двойным наклоном, который считывает MCU. Комплексное отношение напряжения к току равно комплексному сопротивлению
. Другие параметры, такие как L и C, вычисляются математически из скорректированного значения импеданса
.

Измеритель LCR применяет к конденсатору возбуждение синусоидальной волной некоторой выбираемой частоты, затем измеряет напряжение на конденсаторе и ток через него.По ним можно рассчитать емкость. Настольные измерители LCR могут иметь специальные настройки, такие как напряжение смещения постоянного тока, ток смещения постоянного тока и возможность изменять частоту, на которой происходят измерения. Электролитические колпачки необходимо проверять с той частотой, которую они увидят в конечном приложении. Это потому, что их емкость несколько зависит от частоты. Общие частоты измерения LCR: 50/60 Гц, 120 Гц, 1 кГц, 100 кГц и 1 МГц. Большинство измерителей LCR сегодня используют тестовый сигнал переменного тока в диапазоне частот от 10 Гц до 2 МГц.

Измерители

LCR также могут быть настроены для подачи различных уровней сигнала на тестируемую крышку. Это полезно, потому что электролитические конденсаторы следует испытывать при том напряжении, которое они увидят при фактическом использовании. Поскольку электролиты часто находят применение в цепях питания, подаваемое напряжение может быть порядка сотен вольт.

Цифровые мультиметры

можно использовать для проверки электролитических крышек, если измеритель LCR недоступен. Некоторые DM имеют настройки для измерения емкости. При настройке измерения емкости цифровой мультиметр использует концепцию постоянной времени RC для измерения емкости.Измеритель подает известный ток через известное сопротивление к конденсатору и измеряет, сколько времени требуется для повышения напряжения на конденсаторе. Затем измеритель находит C из отношения постоянной времени.

Однако следует отметить, что измерение емкости DVM происходит на одной частоте, которая не обязательно является частотой, на которой конденсатор будет работать. А измерение емкости с помощью цифрового вольтметра не будет проводиться при относительно высоких напряжениях, которые обычно наблюдаются на электролитических конденсаторах.

Также можно проверить электролитические колпачки с помощью цифрового вольтметра, в котором отсутствует настройка измерения емкости. В этой процедуре используется тот же расчет постоянной времени RC для определения емкости, который используется в счетчиках, содержащих настройку емкости. Разница в том, что оператор производит измерение и вычисляет вручную.

Одним из преимуществ ручного тестирования крышек таким способом является то, что измерения можно настроить на высокое напряжение, которое конденсатор будет видеть в реальной жизни.Но будьте осторожны: при высоковольтных испытаниях оператор находится в непосредственной близости от источника высокого напряжения и его выходных клемм. Так что осторожность необходима.

Входное сопротивление DVM обычно находится в диапазоне 10 МОм. Для тестирования крышек лучше всего использовать регулируемый блок питания. Если он установлен на 400 В, DVM будет установлен на диапазон 500 В. (Напомним, что сопротивление цифрового вольтметра изменяется в зависимости от настройки переключателя диапазонов. Измеритель всегда должен быть настроен на диапазон, превышающий напряжение источника питания, поэтому, если конденсатор полностью замкнут, счетчик не будет поврежден.)

Тестируемый конденсатор подключается от положительного выхода источника питания к положительному выводу цифрового мультиметра (соблюдайте маркировку полярности на крышке). Отрицательные клеммы источника питания и DVM подключаются напрямую друг к другу. Затем подключите резистор 220 кОм 2 Вт параллельно измерителю, установив измеритель на правильный диапазон, как описано выше. Включите блок питания. Измеритель на короткое время покажет высокое напряжение, но показания быстро упадут до нуля.

Время возврата к нулю составляет около восьми постоянных времени.Одна постоянная времени в секундах равна R в омах, умноженным на C в фарадах. Если вы используете измеритель с входным сопротивлением 10 МОм и тестируете конденсатор 0,1 мкФ, постоянная времени составляет одну секунду. Если конденсатор исправен, счетчик должен показывать ноль через восемь секунд.

Если вы проверяете электролитический конденсатор, рассчитайте постоянную времени, умножив 220 кОм на емкость в фарадах.

Если крышка полностью закорочена, измеритель считывает выходное напряжение источника питания и остается на нем.Более вероятный исход — негерметичная крышка. В этом случае показания счетчика резко возрастут и упадут обратно, но не до нуля. Используя измеритель 10 МОм, ток утечки в микроамперах определяется как I = V / 10.

Если измеритель не достигает высоких значений, это означает, что либо конденсатор открыт, либо емкость слишком мала, чтобы вызвать заметный всплеск. Колпачки в диапазоне от 0,01 до 0,0025 мкФ являются самыми маленькими, которые дают всплеск в зависимости от скорости срабатывания измерителя.

Если в этом режиме тестирования конденсатор становится немного теплым, значит он теплый снаружи и горячий внутри.Тепло исходит от тока утечки конденсатора. Если в этих условиях ток утечки достаточен для нагрева конденсатора, вероятно, неисправен конденсатор. Лучше не использовать конденсатор с такой утечкой.

Огромные неполяризованные алюминиевые электролитические конденсаторы с металлической пленкой используются для коррекции коэффициента мощности, когда ток отстает от напряжения из-за увеличения количества нелинейных нагрузок. Поскольку нагрузки обычно включаются и выключаются по мере необходимости, часто коэффициент мощности может изменяться.Это особенно актуально для большого объекта, где присутствует множество мощных несинхронных двигателей, множество мощных люминесцентных ламп и интенсивная обработка данных. Это основание для автоматической коррекции коэффициента мощности. Он состоит из батареи конденсаторов, которые могут индивидуально переключаться с помощью контакторов. Регулятор контролирует как коэффициент мощности, так и общую подключенную нагрузку, и подключает конденсаторы к сети по мере необходимости, чтобы поддерживать коэффициент мощности выше заданного уровня.

Другое применение электролитических конденсаторов — сглаживание на входе и выходе, если интересующей формой волны является сильный сигнал постоянного тока со слабой составляющей переменного тока.Но следует подчеркнуть, что некоторые электролитические конденсаторы не подходят для высокочастотных цепей из-за мощности, рассеиваемой на паразитном внутреннем сопротивлении, известном как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR).
Электролитические конденсаторы также широко используются в качестве фильтров в высококачественном аудиооборудовании для уменьшения 60-тактного шума от электросети.

Интересной особенностью электролитических конденсаторов является то, что они могут иметь ограниченный срок хранения, часто всего несколько месяцев.При отключении от цепи оксидный слой разрушается. Хорошая новость заключается в том, что его можно восстановить, подав на конденсатор стабильное, медленно увеличивающееся постоянное напряжение.

Методы измерения емкости, входящего тока, внутреннего сопротивления и ESR

% PDF-1.6 % 287 0 объект > / Метаданные 368 0 R / Страницы 284 0 R / StructTreeRoot 84 0 R / Тип / Каталог / Просмотрщик Настройки >>> эндобдж 321 0 объект > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 368 0 объект > поток Ложь 11.08.522018-11-06T16: 33: 30.078-05: 00Adobe PDF Library 11.0Eatonfbd8739bef2a157818271cab46c704a8027b31be221544Методы измерения емкости, входящего тока, внутреннего сопротивления и ESR | Техническая нота 5502 | Библиотека EatonAdobe PDF 11.0falseAdobe InDesign CC 2014 (Macintosh) 2018-10-30T09: 28: 33.000-07: 002018-10-30T12: 28: 33.000-04: 002015-06-11T11: 45: 02.000-04: 00application / pdf

  • и
  • 2018-11-13T14: 33: 10.066-05: 00
  • Eaton
  • Методы измерения емкости
  • приток тока
  • внутреннее сопротивление и СОЭ | Техническая нота 5502 | Eaton
  • Методы измерения емкости, входящего тока, внутреннего сопротивления и ESR
  • uuid: bd8487d8-7c34-4075-bb78-38d956775753uuid: e038444a-4348-4c69-ade4-9d2cf756a0b7
  • eaton: resources / Technical-resources / product-specguides
  • eaton: language / en-us
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство телевизоров
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство b-суперконденсаторов
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов hb
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов hv
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов kr
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов квт
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов m-supercapacitor
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство pb-supercapacitor
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство phb-суперконденсаторов
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов phv
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / семейство суперконденсаторов pm
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / суперконденсаторы xb
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / суперконденсаторы xl60
  • eaton: систематика продуктов / электроника / суперконденсаторы / xt-суперконденсаторы
  • eaton: систематизация продуктов / электроника / суперконденсаторы / xv-суперконденсаторы
  • конечный поток эндобдж 284 0 объект > эндобдж 84 0 объект > эндобдж 85 0 объект > / Pa1> / Pa10> / Pa2> / Pa3> / Pa4> / Pa5> / Pa6> / Pa8 >>> эндобдж 86 0 объект > эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект [279 0 R 278 0 R 278 0 R 278 0 R 247 0 R 277 0 R 276 0 R 275 0 R 271 0 R 270 0 R 269 0 R 265 0 R 264 0 R 263 0 R 259 0 R 258 ​​0 R 257 0 R 199 0 R 200 0 R 200 0 R 201 0 R 200 0 R 241 0 R 242 0 R 241 0 R 240 0 R 237 0 R 236 0 R 233 0 R 232 0 R 231 0 R 227 0 R 226 0 R 225 0 R 221 0 R 220 0 R 219 0 R 215 0 R 214 0 R 213 0 R 243 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 244 0 R 245 0 R 246 0 246 руб. 0 246 руб. 0 151 руб. 0 156 руб. 0 280 0 руб. 282 0 руб. 283 0 руб. 282 0 руб.] эндобдж 90 0 объект [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 91 0 R 92 0 R 93 0 R 94 0 R 95 0 R 96 0 R 97 0 R 98 0 R 99 0 R 100 0 R 101 0 R 102 0 R 103 0 R 104 0 105 0 R 106 0 R 107 0 R 108 0 R 109 0 R 110 0 R 111 0 R 110 0 R 112 0 R 113 0 R 114 0 R 115 0 R 115 0 R 115 0 R 116 0 R 117 0 R 118 0 R 119 0 R 120 0 R 121 0 R 121 0 R 122 0 R 123 0 R 124 0 R 125 0 R 126 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 128 0 R 129 0 R 128 0 R 130 0 R 131 0 R 130 0 R 132 0 R 133 0 R 134 0 R 133 0 R 135 0 R 133 0 R 136 0 R 137 0 R 136 0 R 138 0 R 136 0 R 139 0 R 140 0 R 141 0 R 142 0 143 0 рэнд] эндобдж 91 0 объект > / K 58 / P 145 0 R / Pg 1 0 R / S / Рисунок >> эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект

    Как проверить конденсатор?

    В этом руководстве мы увидим, как проверить конденсатор и выяснить, работает ли конденсатор должным образом или он неисправен.Конденсатор — это электронный / электрический компонент, который накапливает энергию в виде электрического заряда. Конденсаторы часто используются в печатных платах электроники или небольшом количестве электрических приборов и выполняют множество функций.

    Зачем нам тестировать конденсатор?

    Когда конденсатор помещается в активную цепь (цепь с протекающим активным током), в конденсаторе (на одной из его пластин) начинает накапливаться заряд, и как только пластина конденсатора больше не может принимать больше заряда, это означает, что конденсатор полностью заряжен.

    Теперь, если схема требует этого заряда (например, байпасный конденсатор), конденсатор возвращает заряд обратно в схему, и это продолжается до тех пор, пока заряд не будет полностью снят или цепь не перестанет требовать. Эти действия называются зарядкой и разрядкой конденсатора.

    В основном конденсаторы можно разделить на электролитические и неэлектролитические. Как и все электрические и электронные компоненты, конденсатор также чувствителен к скачкам напряжения, и такие колебания напряжения могут необратимо повредить конденсаторы.

    Электролитический конденсатор часто выходит из строя из-за разряда большего тока за короткий период времени или не может удерживать заряд из-за высыхания со временем. С другой стороны, неэлектролитические конденсаторы выходят из строя из-за утечек.

    Существуют разные методы проверки правильности работы конденсатора. Давайте посмотрим на некоторые методы проверки конденсатора.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые из упомянутых здесь методов могут быть не лучшими способами проверки конденсатора. Но мы включили эти методы, чтобы указать возможности.Будь очень осторожен.

    Как разрядить конденсатор?

    Прежде чем продолжить и рассмотреть различные методы тестирования конденсатора, давайте разберемся, как правильно разрядить конденсатор. Это очень важно, потому что конденсаторы могут удерживать заряд даже при отключении питания. Если конденсатор не разряжен должным образом и если вы случайно коснетесь выводов конденсатора, он разрядится через ваше тело и вызовет поражение электрическим током.

    Есть несколько способов разрядить конденсатор.Будет специальное руководство о том, как разрядить конденсатор, но пока давайте очень кратко рассмотрим оба этих метода.

    Использование отвертки

    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Этот метод не является предпочтительным (особенно если вы новичок), так как при разряде будут образовываться искры, которые могут вызвать ожоги или другие повреждения. Используйте этот метод в крайнем случае.

    Если конденсатор находится в цепи (на печатной плате), правильно распаяйте его и не прикасайтесь к клеммам конденсатора.Теперь возьмите изолированную отвертку (с более длинной ручкой) и возьмите ее в одну руку. Возьмите конденсатор другой рукой и прикоснитесь металлической частью отвертки к обоим выводам конденсатора.

    Вы увидите искры и услышите треск, указывающий на электрический разряд. Повторите несколько раз, чтобы убедиться, что конденсатор полностью разряжен.

    Использование разрядного резистора (стравливающего резистора)

    Теперь мы рассмотрим безопасный способ разрядки конденсатора.Этот метод часто используется в источниках питания и других подобных схемах, где резистор, известный как Bleeder Resistor, размещается параллельно выходному конденсатору, так что при отключении питания оставшийся заряд в конденсаторе разряжается через этот резистор. .

    Возьмите резистор большого номинала (обычно несколько килоом) с высокой номинальной мощностью (например, 5 Вт) и подключите его к клеммам конденсатора. Вместо прямого подключения можно использовать провода с зажимами типа «крокодил» на обоих концах.Конденсатор будет медленно разряжаться, и вы можете контролировать напряжение на выводах конденсатора с помощью мультиметра.

    Существует простой в использовании «Калькулятор безопасного разряда конденсатора» от Digi-Key. Используйте этот инструмент как отправную точку.

    Например, предположим, что у нас есть конденсатор емкостью 1000 мкФ, рассчитанный на 50 В, и мы хотим разрядить этот конденсатор до 1 В. При использовании резистора 1 кОм для разряда конденсатора потребуется почти 4 секунды. Также номинальная мощность резистора должна быть не менее 2.5Вт.

    ПРИМЕЧАНИЕ. Резисторы повышенной мощности обычно дороги по сравнению с обычными резисторами (1/4 или 1/2 Вт).

    Метод 1 Проверка конденсатора с помощью мультиметра с настройкой емкости

    Это один из самых простых, быстрых и точных способов проверки конденсатора. Для этого нам понадобится цифровой мультиметр с функцией измерителя емкости. Большинство цифровых мультиметров среднего и высокого уровня имеют эту функцию.

    Измеритель емкости на цифровых мультиметрах часто отображает емкость конденсатора, но несколько счетчиков отображают другие параметры, такие как ESR, утечку и т. Д.

    • Чтобы проверить конденсатор с помощью цифрового мультиметра с измерителем емкости, можно выполнить следующие шаги.
    • Отсоедините конденсатор от печатной платы и полностью разрядите его.
    • Если на его корпусе видны номиналы конденсатора, запишите это. Обычно емкость в фарадах (часто микрофарадах) печатается на корпусе вместе с номинальным напряжением.
    • В цифровом мультиметре установите ручку для измерения емкости.
    • Подключите щупы мультиметра к клеммам конденсатора.В случае поляризованного конденсатора подключите красный щуп к положительной клемме конденсатора (как правило, к более длинному проводу), а черный щуп к отрицательной клемме (обычно сбоку будет маркировка). В случае неполяризованного конденсатора, подключите его в любом случае, поскольку они не имеют полярности.
    • Теперь проверьте показания цифрового мультиметра. Если показания мультиметра ближе к реальным значениям (указанным на конденсаторе), то конденсатор можно считать хорошим конденсатором.
    • Если разница между фактическим значением и измеренным показанием значительно (или иногда равна нулю), то вам следует заменить конденсатор, так как он мертв.

    Используя этот метод, можно измерить емкость конденсаторов от нескольких нанофарад до нескольких сотен микрофарад.

    Метод 2 Проверка конденсатора с помощью мультиметра без настройки емкости

    Большинство недорогих и дешевых цифровых мультиметров не включают измеритель емкости или настройки емкости.Даже с этими мультиметрами мы можем проверить конденсатор.

    • Снимите конденсатор с схемы или платы и убедитесь, что он полностью разряжен.
    • Установите мультиметр на измерение сопротивления, т. Е. Установите ручку в положение «Ом» или «Настройки сопротивления». Если существует несколько диапазонов измерения сопротивления (на ручном мультиметре), выберите более высокий диапазон (часто от 20 кОм до 200 кОм).
    • Подключите щупы мультиметра к выводам конденсатора (красный к плюсу и черный к минусу в случае поляризованных конденсаторов).
    • Цифровой мультиметр покажет значение сопротивления на дисплее, и вскоре он отобразит сопротивление разомкнутой цепи (бесконечность). Запишите показания, отображаемые за этот короткий период.
    • Отсоедините конденсатор от мультиметра и повторите тест несколько раз.
    • Каждая попытка теста должна показывать на дисплее аналогичный результат для исправного конденсатора.
    • Если при дальнейших испытаниях сопротивление не изменилось, конденсатор неисправен.

    Этот метод тестирования конденсатора может быть неточным, но позволяет различать хорошие и плохие конденсаторы. Этот метод также не дает данных о емкости конденсатора.

    Метод 3 Тестирование конденсатора путем измерения постоянной времени

    Этот метод применим только в том случае, если известно значение емкости и если мы хотим проверить, исправен ли конденсатор или нет. В этом методе мы измеряем постоянную времени конденсатора и выводим емкость из измеренного времени.Если измеренная емкость и фактическая емкость одинаковы, то конденсатор исправен.

    ПРИМЕЧАНИЕ. Для этого метода лучше использовать осциллограф, чем мультиметр.

    Постоянная времени конденсатора — это время, необходимое конденсатору для зарядки до 63,2% приложенного напряжения при зарядке через известный резистор. Если C — емкость, R — известный резистор, то постоянная времени TC (или греческий алфавит Tau — τ) задается как τ = RC.

    • Сначала убедитесь, что конденсатор отсоединен от платы и должным образом разряжен.
    • Подключите известный резистор (обычно резистор 10 кОм) последовательно с конденсатором.
    • Завершите цепь, подключив источник питания известного напряжения.
    • Включите источник питания и измерьте время, за которое конденсатор заряжается до 63,2% напряжения питания. Например, если напряжение питания составляет 12 В, то 63,2% от этого значения составляет около 7,6 В.
    • Используя время и сопротивление, измерьте емкость и сравните ее со значением, указанным на конденсаторе.
    • Если они похожи или почти равны, конденсатор исправен. Если разница огромна, нам нужно заменить конденсатор.

    Также можно рассчитать время разряда. В этом случае можно измерить время, необходимое конденсатору для разряда до 36,8% от пикового напряжения.

    Метод 4 Проверка конденсатора с помощью простого вольтметра

    Все конденсаторы рассчитаны на максимальное напряжение, с которым они могут работать. Для этого метода проверки конденсатора мы будем использовать номинальное напряжение конденсатора.

    • Снимите конденсатор с платы или схемы и должным образом разрядите его. При желании можно удалить из цепи только один вывод.
    • Посмотрите номинальное напряжение на конденсаторе. Обычно он обозначается как 16 В, 25 В, 50 В и т. Д. Это максимальное напряжение, которое может выдерживать конденсатор.
    • Теперь подключите выводы конденсатора к источнику питания или батарее, но напряжение должно быть меньше максимального номинального значения. Например, на конденсаторе с максимальным номинальным напряжением 16 В вы можете использовать батарею 9 В.
    • Если у вас настольный блок питания, вы можете установить напряжение ниже номинального напряжения конденсатора.
    • Зарядите конденсатор на короткое время, скажем, 4–5 секунд и отключите питание.
    • Установите цифровой мультиметр в режим вольтметра постоянного тока и измерьте напряжение на конденсаторе. Подключите соответствующие клеммы вольтметра и конденсатора.
    • Начальное значение напряжения на мультиметре должно быть близко к подаваемому напряжению в исправном конденсаторе.Если разница большая, значит конденсатор неисправен.

    Следует учитывать только начальные показания мультиметра, так как значение будет медленно падать. Это нормально.


    Метод 5 Проверка конденсатора с помощью аналогового мультиметра (AVO Meter)

    Аналоговые мультиметры, как и цифровые мультиметры, могут измерять различные величины, такие как ток (A), напряжение (V) и сопротивление (O). Чтобы проверить конденсатор с помощью аналогового мультиметра, мы собираемся использовать его функцию омметра.

    • Как обычно, отключите конденсатор и разрядите его. Вы можете разрядить конденсатор, просто закоротив провода (очень опасно — будьте осторожны), но простой способ — использовать нагрузку, такую ​​как резистор высокой мощности или светодиод.
    • Установите аналоговый мультиметр в положение омметра и, если имеется несколько диапазонов, выберите более высокий диапазон.
    • Подсоедините выводы конденсатора к щупам мультиметра и наблюдайте за показаниями мультиметра.
    • Для хорошего конденсатора сопротивление вначале будет низким и постепенно будет увеличиваться.
    • Если сопротивление постоянно низкое, конденсатор закорочен, и его необходимо заменить.
    • Если стрелка не движется или сопротивление всегда имеет более высокое значение, конденсатор является открытым конденсатором.

    Этот тест может применяться как к сквозным, так и к поверхностным конденсаторам.

    Метод 6 Замыкание выводов конденсатора (традиционный метод — только для профессионалов)

    Описанный здесь метод является одним из старейших методов проверки конденсатора и проверки того, хороший он или плохой.

    Предупреждение: Этот метод очень опасен и предназначен только для профессионалов. Его следует использовать как последний вариант для проверки конденсатора.

    Безопасность: Метод описан для источника переменного тока 230 В. Но из соображений безопасности можно использовать источник питания 24 В постоянного тока. Даже при 230 В переменного тока нам необходимо использовать последовательный резистор (высокой номинальной мощности) для ограничения тока.

    • Проверяемый конденсатор должен быть отключен от цепи и должным образом разряжен.
    • Подключите выводы конденсатора к клемме питания. Для 230 В переменного тока необходимо использовать только неполяризованные конденсаторы. Для 24 В постоянного тока можно использовать как поляризованные, так и неполяризованные конденсаторы, но с правильным подключением поляризованных конденсаторов.
    • Включите источник питания на очень короткое время (обычно от 1 до 5 секунд), а затем выключите его. Отсоедините выводы конденсатора от источника питания.
    • Замкните клеммы конденсатора металлическим контактом.Убедитесь, что вы хорошо изолированы.
    • Искра от конденсатора может использоваться для определения состояния конденсатора. Если искра большая и сильная, значит конденсатор в хорошем состоянии.
    • Если искра малая и слабая, нужно заменить конденсатор.

    Этот метод можно использовать для конденсаторов с меньшей емкостью. Этот метод может только определить, может ли конденсатор удерживать заряд или нет.

    Заключение

    Полное руководство для начинающих по различным способам проверки конденсатора.Узнайте, как проверить конденсатор, как правильно разрядить конденсатор перед тестированием, какие методы безопасны для использования новичками.

    8.1 Конденсаторы и емкость — University Physics Volume 2

    Учебные цели

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Объясните понятие конденсатора и его емкости
    • Опишите, как оценить емкость системы проводников

    Конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрического заряда и электрической энергии.Конденсаторы обычно состоят из двух электрических проводников, разделенных расстоянием. (Обратите внимание, что такие электрические проводники иногда называют «электродами», но, точнее, они «обкладки конденсатора».) Пространство между конденсаторами может быть просто вакуумом, и в этом случае конденсатор будет известен как «Вакуумный конденсатор». Однако пространство обычно заполнено изолирующим материалом, известным как диэлектрик. (Вы узнаете больше о диэлектриках в разделах, посвященных диэлектрикам, далее в этой главе.) Объем памяти в конденсаторе определяется свойством, называемым емкостью , емкостью , о котором вы узнаете больше чуть позже в этом разделе.

    Конденсаторы

    имеют различные применения: от фильтрации статического электричества, радиоприема до накопления энергии в дефибрилляторах сердца. Обычно в промышленных конденсаторах две токопроводящие части расположены близко друг к другу, но не соприкасаются, как на рис. 8.2. В большинстве случаев между двумя пластинами используется диэлектрик. Когда клеммы батареи подключены к первоначально незаряженному конденсатору, потенциал батареи перемещает небольшое количество заряда величиной Q с положительной пластины на отрицательную.Конденсатор в целом остается нейтральным, но с зарядами + Q + Q и −Q − Q, находящимися на противоположных пластинах.

    Рисунок 8.2 Оба конденсатора, показанные здесь, были изначально разряжены перед подключением к батарее. Теперь у них на пластинах есть заряды + Q + Q и −Q − Q (соответственно). (a) Конденсатор с параллельными пластинами состоит из двух пластин противоположного заряда с площадью A , разделенных расстоянием d . (b) Катаный конденсатор имеет диэлектрический материал между двумя проводящими листами (пластинами).

    Система, состоящая из двух идентичных параллельно проводящих пластин, разделенных расстоянием, называется конденсатором с параллельными пластинами (рис. 8.3). Величина электрического поля в пространстве между параллельными пластинами равна E = σ / ε0E = σ / ε0, где σσ обозначает поверхностную плотность заряда на одной пластине (напомним, что σσ — это заряд Q на площадь поверхности A ). Таким образом, величина поля прямо пропорциональна Q .

    Рис. 8.3 Разделение зарядов в конденсаторе показывает, что заряды остаются на поверхности обкладок конденсатора.Линии электрического поля в конденсаторе с параллельными пластинами начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами. Величина электрического поля в пространстве между пластинами прямо пропорциональна количеству заряда на конденсаторе.

    Конденсаторы с разными физическими характеристиками (такими как форма и размер пластин) накапливают разное количество заряда для одного и того же приложенного напряжения В на своих пластинах. Емкость C конденсатора определяется как отношение максимального заряда Q , который может храниться в конденсаторе, к приложенному напряжению В на его пластинах.Другими словами, емкость — это наибольшая величина заряда на вольт, которая может храниться на устройстве:

    Единица измерения емкости в системе СИ — фарад (Ф), названная в честь Майкла Фарадея (1791–1867). Поскольку емкость — это заряд на единицу напряжения, один фарад равен одному кулону на один вольт, или

    .

    По определению, конденсатор емкостью 1,0 мкФ может сохранять заряд 1,0 К (очень большой заряд), когда разность потенциалов между его пластинами составляет всего 1,0 В. Следовательно, один фарад является очень большой емкостью.Типичные значения емкости варьируются от пикофарад (1пФ = 10−12Ф) (1пФ = 10−12Ф) до миллифарадов (1мФ = 10−3Ф) (1мФ = 10−3Ф), что также включает микрофарады (1мкФ = 10−6F1мкФ = 10− 6F). Конденсаторы могут быть разных форм и размеров (рис. 8.4).

    Рисунок 8.4 Это некоторые типичные конденсаторы, используемые в электронных устройствах. Размер конденсатора не обязательно зависит от его емкости. (кредит: Windell Oskay)

    Расчет емкости

    Мы можем рассчитать емкость пары проводов с помощью следующего стандартного подхода.

    Стратегия решения проблем

    Расчет емкости
    1. Предположим, что конденсатор заряжен Q .
    2. Определить электрическое поле E → E → между проводниками. Если в расположении проводников присутствует симметрия, вы можете использовать закон Гаусса для этого расчета.
    3. Найдите разность потенциалов между проводниками из VB − VA = −ABE → · dl →, VB − VA = −ABE → · dl →,

      8,2

      где путь интегрирования ведет от одного проводника к другому.Тогда величина разности потенциалов равна V = | VB-VA | V = | VB-VA |.
    4. Зная В , определите емкость непосредственно из уравнения 8.1.

    Чтобы показать, как работает эта процедура, мы теперь вычисляем емкости параллельных пластин, сферических и цилиндрических конденсаторов. Во всех случаях мы предполагаем вакуумные конденсаторы (пустые конденсаторы) без диэлектрического вещества в пространстве между проводниками.

    Конденсатор с параллельными пластинами

    Конденсатор с параллельными пластинами (рисунок 8.5) имеет две идентичные проводящие пластины, каждая с площадью поверхности A , разделенными расстоянием d . Когда на конденсатор подается напряжение В , он сохраняет заряд Q , как показано. Мы можем увидеть, как его емкость может зависеть от A и d , рассматривая характеристики кулоновской силы. Мы знаем, что сила между зарядами увеличивается с увеличением заряда и уменьшается с расстоянием между ними. Следует ожидать, что чем больше пластины, тем больше заряда они могут хранить.Таким образом, C должно быть больше для большего значения A . Точно так же, чем ближе пластины друг к другу, тем сильнее на них притяжение противоположных зарядов. Следовательно, C должно быть больше для меньшего d .

    Рис. 8.5 В конденсаторе с параллельными пластинами с пластинами, разнесенными на расстояние d , каждая пластина имеет одинаковую площадь поверхности A .

    Определим плотность поверхностного заряда σσ на пластинах как

    Из предыдущих глав мы знаем, что когда d мало, электрическое поле между пластинами довольно однородно (без учета краевых эффектов) и что его величина определяется как

    .

    где постоянная ε0ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, ε0 = 8.85 × 10–12Ф / м. Ε0 = 8,85 × 10–12Ф / м. Единица СИ в Ф / м эквивалентна C2 / N · m2.C2 / N · m2. Поскольку электрическое поле E → E → между пластинами однородно, разность потенциалов между пластинами составляет

    . V = Ed = σdε0 = Qdε0A.V = Ed = σdε0 = Qdε0A.

    Следовательно, уравнение 8.1 дает емкость конденсатора с параллельными пластинами как

    C = QV = QQd / ε0A = ε0Ad.C = QV = QQd / ε0A = ε0Ad.

    8,3

    Обратите внимание на это уравнение, что емкость является функцией только геометрии и того, какой материал заполняет пространство между пластинами (в данном случае вакуум) этого конденсатора.Фактически, это верно не только для конденсатора с параллельными пластинами, но и для всех конденсаторов: емкость не зависит от Q или В . Если заряд изменяется, соответственно изменяется и потенциал, так что Q / V остается постоянным.

    Пример 8.1

    Емкость и заряд в конденсаторе с параллельными пластинами
    (a) Какова емкость пустого конденсатора с параллельными пластинами с металлическими пластинами, каждая из которых имеет площадь 1,00 м 21.00м2, разделенных расстоянием 1,00 мм? (b) Сколько заряда хранится в этом конденсаторе, если к нему приложено напряжение 3,00 × 103 В3,00 × 103 В?
    Стратегия
    Определение емкости C является прямым применением уравнения 8.3. Найдя C , мы сможем найти накопленный заряд, используя уравнение 8.1.
    Решение
    1. Ввод заданных значений в уравнение 8.3 дает C = ε0Ad = (8.85 × 10−12Fm) 1.00m21.00 × 10−3m = 8.85 × 10−9F = 8.85nF.C = ε0Ad = (8.85 × 10−12Fm) 1.00m21.00 × 10−3m = 8 .85 × 10−9F = 8,85 нФ. Это небольшое значение емкости указывает на то, насколько сложно изготовить устройство с большой емкостью.
    2. Обращение уравнения 8.1 и ввод известных значений в это уравнение дает Q = CV = (8,85 × 10–9F) (3,00 × 103 В) = 26,6 мкКл. Q = CV = (8,85 × 10–9F) (3,00 × 103 В) = 26,6 мкКл.
    Значение
    Этот заряд лишь немного больше, чем в типичных приложениях для статического электричества. Поскольку воздух разрушается (становится проводящим) при напряженности электрического поля около 3.0 МВ / м, на этом конденсаторе больше нельзя накапливать заряд при увеличении напряжения.

    Пример 8.2

    Конденсатор с параллельными пластинами, 1 Ф
    Предположим, вы хотите сконструировать конденсатор с параллельными пластинами емкостью 1,0 F. Какую площадь вы должны использовать для каждой пластины, если пластины разделены на 1,0 мм?
    Решение
    Преобразуя уравнение 8.3, получаем A = Cdε0 = (1.0F) (1.0 × 10−3m) 8.85 × 10−12F / m = 1.1 × 108m2 A = Cdε0 = (1.0F) (1.0 × 10−3m) 8,85 × 10−12F / m = 1,1 × 108 м2.

    Каждая квадратная пластина должна быть 10 км в поперечнике.Раньше было обычным розыгрышем — попросить студента пойти в склад лаборатории и попросить конденсатор с параллельными пластинами 1F, пока обслуживающий персонал не устанет от шуток.

    Проверьте свое понимание 8.1

    Емкость конденсатора с параллельными пластинами составляет 2,0 пФ. Если площадь каждой пластины составляет 2,4 см 22,4 см2, каково расстояние между пластинами?

    Проверьте свое понимание 8.2

    Убедитесь, что у σ / Vσ / V и ε0 / dε0 / d одинаковые физические единицы.

    Сферический конденсатор

    Сферический конденсатор — это еще один набор проводников, емкость которых можно легко определить (Рисунок 8.dr) = Q4πε0∫R1R2drr2 = Q4πε0 (1R1−1R2).

    В этом уравнении разность потенциалов между пластинами равна V = — (V2 − V1) = V1 − V2V = — (V2 − V1) = V1 − V2. Мы подставляем этот результат в уравнение 8.1, чтобы найти емкость сферического конденсатора:

    C = QV = 4πε0R1R2R2 − R1.C = QV = 4πε0R1R2R2 − R1.

    8,4

    Рисунок 8.6 Сферический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих сфер. Обратите внимание, что заряды на проводнике находятся на его поверхности.

    Пример 8.3

    Емкость изолированной сферы
    Вычислите емкость одиночной изолированной проводящей сферы радиуса R1R1 и сравните ее с уравнением 8.dr) = Q4πε0∫R1 + ∞drr2 = 14πε0QR1.

    Таким образом, емкость изолированной сферы равна

    . C = QV = Q4πε0R1Q = 4πε0R1.C = QV = Q4πε0R1Q = 4πε0R1.
    Значение
    Тот же результат можно получить, взяв предел уравнения 8.4 при R2 → ∞R2 → ∞. Таким образом, одиночная изолированная сфера эквивалентна сферическому конденсатору, внешняя оболочка которого имеет бесконечно большой радиус.

    Проверьте свое понимание 8.3

    Радиус внешней сферы сферического конденсатора в пять раз превышает радиус его внутренней оболочки.Каковы размеры этого конденсатора, если его емкость 5,00 пФ?

    Цилиндрический конденсатор

    Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров (рисунок 8.7). Внутренний цилиндр радиуса R1R1 может быть либо оболочкой, либо полностью твердым. Внешний цилиндр представляет собой оболочку внутреннего радиуса R2R2. Мы предполагаем, что длина каждого цилиндра составляет l и что избыточные заряды + Q + Q и −Q − Q находятся на внутреннем и внешнем цилиндрах соответственно.dr) = Q2πε0l∫R1R2drr = Q2πε0llnr | R1R2 = Q2πε0llnR2R1.

    Таким образом, емкость цилиндрического конденсатора составляет

    C = QV = 2πε0lln (R2 / R1). C = QV = 2πε0lln (R2 / R1).

    8,6

    Как и в других случаях, эта емкость зависит только от геометрии расположения проводников. Важным применением уравнения 8.6 является определение емкости на единицу длины коаксиального кабеля , который обычно используется для передачи изменяющихся во времени электрических сигналов. Коаксиальный кабель состоит из двух концентрических цилиндрических проводников, разделенных изоляционным материалом.(Здесь мы предполагаем наличие вакуума между проводниками, но физика качественно почти такая же, когда пространство между проводниками заполнено диэлектриком.) Эта конфигурация защищает электрический сигнал, распространяющийся по внутреннему проводнику, от паразитных электрических полей, внешних по отношению к проводнику. кабель. Ток течет в противоположных направлениях во внутреннем и внешнем проводниках, при этом внешний проводник обычно заземлен. Теперь из уравнения 8.6 емкость коаксиального кабеля на единицу длины равна

    . Cl = 2πε0ln (R2 / R1).Cl = 2πε0ln (R2 / R1).

    В практических приложениях важно выбирать конкретные значения C / l . Это может быть достигнуто за счет соответствующего выбора радиусов проводников и изоляционного материала между ними.

    Проверьте свое понимание 8.4

    Когда цилиндрический конденсатор получает заряд 0,500 нКл, между цилиндрами измеряется разность потенциалов 20,0 В. а) Какова емкость этой системы? (b) Если цилиндры 1.Длина 0 м, каково соотношение их радиусов?

    Несколько типов конденсаторов, которые можно использовать на практике, показаны на рис. 8.4. Обычные конденсаторы часто состоят из двух небольших кусочков металлической фольги, разделенных двумя небольшими кусочками изоляции (см. Рисунок 8.2 (b)). Металлическая фольга и изоляция покрыты защитным покрытием, а два металлических вывода используются для подключения фольги к внешней цепи. Некоторые распространенные изоляционные материалы — это слюда, керамика, бумага и антипригарное покрытие Teflon ™.

    Другой популярный тип конденсатора — электролитический конденсатор.Он состоит из окисленного металла в проводящей пасте. Основным преимуществом электролитического конденсатора является его высокая емкость по сравнению с другими распространенными типами конденсаторов. Например, емкость одного типа алюминиевого электролитического конденсатора может достигать 1,0 F. Однако вы должны быть осторожны при использовании электролитического конденсатора в цепи, потому что он работает правильно только тогда, когда металлическая фольга находится под более высоким потенциалом, чем проводящая паста. Когда возникает обратная поляризация, электролитическое действие разрушает оксидную пленку.Этот тип конденсатора не может быть подключен к источнику переменного тока, потому что в половине случаев переменное напряжение будет иметь неправильную полярность, поскольку переменный ток меняет свою полярность (см. Схемы переменного тока в цепях переменного тока).

    Конденсатор переменного тока (рисунок 8.8) имеет два набора параллельных пластин. Один набор пластин закреплен (обозначен как «статор»), а другой набор пластин прикреплен к валу, который может вращаться (обозначается как «ротор»). Поворачивая вал, можно изменять площадь поперечного сечения в перекрытии пластин; следовательно, емкость этой системы может быть настроена на желаемое значение.Настройка конденсатора находит применение в любом типе радиопередачи и при приеме радиосигналов от электронных устройств. Каждый раз, когда вы настраиваете автомобильное радио на любимую станцию, думайте о емкости.

    Рисунок 8.8 В конденсаторе переменного тока емкость можно регулировать, изменяя эффективную площадь пластин. (кредит: модификация работы Робби Спроул)

    Символы, показанные на рисунке 8.9, представляют собой схемные изображения различных типов конденсаторов. Обычно мы используем символ, показанный на рисунке 8.9 (а). Символ на Рисунке 8.9 (c) представляет конденсатор переменной емкости. Обратите внимание на сходство этих символов с симметрией конденсатора с параллельными пластинами. Электролитический конденсатор представлен символом на рис. 8.9 (b), где изогнутая пластина обозначает отрицательный вывод.

    Рисунок 8.9 Здесь показаны три различных схемных представления конденсаторов. Символ в (а) является наиболее часто используемым. Символ в (b) представляет собой электролитический конденсатор. Символ в (c) представляет конденсатор переменной емкости.

    Интересный прикладной пример модели конденсатора взят из клеточной биологии и имеет дело с электрическим потенциалом в плазматической мембране живой клетки (рис. 8.10). Клеточные мембраны отделяют клетки от их окружения, но позволяют некоторым отобранным ионам проходить внутрь или из клетки. Разность потенциалов на мембране составляет около 70 мВ. Клеточная мембрана может иметь толщину от 7 до 10 нм. Рассматривая клеточную мембрану как наноразмерный конденсатор, оценка наименьшей напряженности электрического поля на его « пластинах » дает значение E = Vd = 70 × 10−3V10 × 10−9m = 7 × 106V / m> 3MV / mE. = Vd = 70 × 10−3V10 × 10−9m = 7 × 106V / m> 3MV / m.

    Этой величины электрического поля достаточно, чтобы вызвать электрическую искру в воздухе.

    Рис. 8.10. Полупроницаемая мембрана биологической клетки имеет разные концентрации ионов на внутренней поверхности, чем на внешней. Диффузия перемещает ионы K + K + (калий) и Cl – Cl– (хлорид) в показанных направлениях, пока кулоновская сила не остановит дальнейший перенос. Таким образом, внешняя поверхность мембраны приобретает положительный заряд, а ее внутренняя поверхность приобретает отрицательный заряд, создавая разность потенциалов на мембране.Мембрана обычно непроницаема для Na + (ионов натрия).

    4.1 Конденсаторы и емкость — Введение в электричество, магнетизм и схемы

    ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

    К концу этого раздела вы сможете:
    • Объясните понятие конденсатора и его емкости
    • Опишите, как оценить емкость системы проводников

    Конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрического заряда и электрической энергии.Он состоит как минимум из двух электрических проводников, разделенных расстоянием. (Обратите внимание, что такие электрические проводники иногда называют «электродами», но, точнее, они «обкладки конденсатора».) Пространство между конденсаторами может быть просто вакуумом, и в этом случае конденсатор будет известен как «Вакуумный конденсатор». Однако пространство обычно заполняется изолирующим материалом, известным как диэлектрик . (Вы узнаете больше о диэлектриках в разделах, посвященных диэлектрикам, далее в этой главе.) Объем памяти в конденсаторе определяется свойством, называемым емкостью , , о котором вы узнаете больше чуть позже в этом разделе.

    Конденсаторы

    имеют различные применения: от фильтрации статического электричества, радиоприема до накопления энергии в дефибрилляторах сердца. Обычно в промышленных конденсаторах две токопроводящие части расположены близко друг к другу, но не соприкасаются, как показано на рисунке 4.1.1. В большинстве случаев между двумя пластинами используется диэлектрик. Когда клеммы батареи подключены к первоначально незаряженному конденсатору, потенциал батареи перемещает небольшой заряд величины от положительной пластины к отрицательной.Конденсатор в целом остается нейтральным, но заряжается и находится на противоположных пластинах.

    (рисунок 4.1.1)

    Рисунок 4.1.1. Оба конденсатора, показанные здесь, были изначально разряжены перед подключением к батарее. Теперь у них есть заряды и (соответственно) на своих тарелках. (a) Конденсатор с параллельными пластинами состоит из двух пластин противоположного заряда с площадью A, разделенной расстоянием d. (b) Катаный конденсатор имеет диэлектрический материал между двумя проводящими листами (пластинами).

    Система, состоящая из двух идентичных параллельно проводящих пластин, разделенных расстоянием, называется конденсатором с параллельными пластинами (рисунок 4.1.2). Величина электрического поля в пространстве между параллельными пластинами равна, где обозначает поверхностную плотность заряда на одной пластине (напомним, что σσ — это заряд на площадь поверхности). Таким образом, величина поля прямо пропорциональна.

    (рисунок 4.1.2)

    Рисунок 4.1.2. Разделение зарядов в конденсаторе показывает, что заряды остаются на поверхности пластин конденсатора.Линии электрического поля в конденсаторе с параллельными пластинами начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами. Величина электрического поля в пространстве между пластинами прямо пропорциональна количеству заряда на конденсаторе.

    Конденсаторы с разными физическими характеристиками (такими как форма и размер пластин) накапливают разное количество заряда для одного и того же приложенного напряжения на своих пластинах. Емкость , конденсатора определяется как отношение максимального заряда, который может храниться в конденсаторе, к приложенному напряжению на его пластинах.Другими словами, емкость — это наибольшая величина заряда на вольт, которая может храниться на устройстве:

    (4.1.1)

    Единица измерения емкости в системе СИ — фарад (), названная в честь Майкла Фарадея (1791–1867). Поскольку емкость — это заряд на единицу напряжения, один фарад равен одному кулону на один вольт, или

    .

    По определению, конденсатор способен накапливать заряд (очень большой заряд), когда разность потенциалов между его пластинами равна всего.Следовательно, одна фарада — это очень большая емкость. Типичные значения емкости варьируются от пикофарад () до миллифарад (), включая микрофарады (). Конденсаторы могут изготавливаться различных форм и размеров (рисунок 4.1.3).

    (рисунок 4.1.3)

    Рисунок 4.1.3 Это некоторые типичные конденсаторы, используемые в электронных устройствах. Размер конденсатора не обязательно зависит от его емкости.

    Расчет емкости

    Мы можем рассчитать емкость пары проводов с помощью следующего стандартного подхода.


    Стратегия решения проблем: расчет емкости

    Чтобы показать, как работает эта процедура, мы теперь вычисляем емкости параллельных пластин, сферических и цилиндрических конденсаторов. Во всех случаях мы предполагаем вакуумные конденсаторы (пустые конденсаторы) без диэлектрического вещества в пространстве между проводниками.

    Конденсатор с параллельными пластинами

    Конденсатор с параллельными пластинами (рисунок 4.1.4) имеет две идентичные проводящие пластины, каждая из которых имеет площадь поверхности, разделенную расстоянием.Когда на конденсатор подается напряжение, он накапливает заряд, как показано на рисунке. Мы можем увидеть, как его емкость может зависеть от и , рассматривая характеристики кулоновской силы. Мы знаем, что сила между зарядами увеличивается с увеличением заряда и уменьшается с расстоянием между ними. Следует ожидать, что чем больше пластины, тем больше заряда они могут хранить. Таким образом, должно быть больше для большего значения. Точно так же, чем ближе пластины друг к другу, тем сильнее на них притяжение противоположных зарядов.Следовательно, должно быть больше за меньшее.

    (рисунок 4.1.4)

    Рисунок 4.1.4. В конденсаторе с параллельными обкладками, разделенными между собой обкладками, каждая обкладка имеет одинаковую площадь поверхности.

    Определим плотность поверхностного заряда σσ на пластинах как

    Из предыдущих глав мы знаем, что когда оно мало, электрическое поле между пластинами довольно однородно (без учета краевых эффектов) и что его величина определяется как

    .

    где постоянная ε0ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства,.Единица СИ эквивалентна. Поскольку электрическое поле между пластинами однородно, разность потенциалов между пластинами составляет

    .

    Следовательно, уравнение 4.1.3 дает емкость конденсатора с параллельными пластинами как

    (4.1.3)

    Обратите внимание на это уравнение, что емкость является функцией только геометрии и того, какой материал заполняет пространство между пластинами (в данном случае вакуум) этого конденсатора. Фактически, это верно не только для конденсатора с параллельными пластинами, но и для всех конденсаторов: емкость не зависит от или.Если заряд изменяется, соответственно изменяется и потенциал, так что он остается постоянным.

    ПРИМЕР 4.1.1


    Емкость и заряд в конденсаторе с параллельными пластинами

    (a) Какова емкость пустого конденсатора с параллельными пластинами с металлическими пластинами, каждая из которых имеет площадь, разделенную на? (б) Сколько заряда хранится в этом конденсаторе, если к нему приложено напряжение?

    Стратегия

    Определение емкости — это прямое приложение уравнения 4.1.3. Как только мы найдем, мы сможем найти накопленный заряд, используя уравнение 4.1.1.

    Решение

    а. Ввод данных значений в уравнение 4.1.3 дает

    Это небольшое значение емкости указывает на то, насколько сложно сделать устройство с большой емкостью.

    г. Обращение уравнения 4.1.1 и ввод известных значений в это уравнение дает

    Значение

    Этот заряд лишь немного больше, чем в типичных приложениях статического электричества.Поскольку воздух разрушается (становится проводящим) при напряженности электрического поля около, на этом конденсаторе больше не может храниться заряд при увеличении напряжения.

    ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.1


    Емкость конденсатора с параллельными пластинами составляет. Если площадь каждой пластины равна, каково расстояние между пластинами?

    ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.2


    Убедитесь, что у вас одинаковые физические единицы.

    Сферический конденсатор

    Сферический конденсатор — это еще один набор проводников, емкость которых можно легко определить (Рисунок 4.1.5). Он состоит из двух концентрических проводящих сферических оболочек радиусов (внутренняя оболочка) и (внешняя оболочка). Снарядам придаются равные и противоположные заряды и соответственно. Из-за симметрии электрическое поле между оболочками направлено радиально наружу. Мы можем получить величину поля, применив закон Гаусса к сферической гауссовой поверхности радиусом r , концентричной оболочкам. Вложенная плата есть; следовательно, у нас

    Таким образом, электрическое поле между проводниками равно

    .

    Мы подставляем это в уравнение 4.1.2 и интегрировать по радиальному пути между оболочками:

    В этом уравнении разность потенциалов между пластинами равна. Мы подставляем этот результат в уравнение 4.1.1, чтобы найти емкость сферического конденсатора:

    (4.1.4)

    (рисунок 4.1.5)

    Рисунок 4.1.5. Сферический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих сфер. Обратите внимание, что заряды на проводнике находятся на его поверхности.

    ПРИМЕР 4.1,3


    Емкость изолированной сферы

    Рассчитайте емкость одиночной изолированной проводящей сферы радиуса и сравните ее с уравнением 4.1.4 в пределе как.

    Стратегия

    Мы предполагаем, что на сфере есть заряд, и поэтому выполняем четыре шага, описанные ранее. Мы также предполагаем, что другой проводник представляет собой концентрическую полую сферу бесконечного радиуса.

    Решение

    На внешней стороне изолированной проводящей сферы электрическое поле задается уравнением 4.1.2. Величина разности потенциалов между поверхностью изолированной сферы и бесконечностью составляет

    .

    Таким образом, емкость изолированной сферы равна

    .

    Значение

    Тот же результат может быть получен, если взять предел уравнения 4.1.4 как. Таким образом, одиночная изолированная сфера эквивалентна сферическому конденсатору, внешняя оболочка которого имеет бесконечно большой радиус.

    ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.3

    Радиус внешней сферы сферического конденсатора в пять раз превышает радиус его внутренней оболочки.Какие размеры у этого конденсатора, если его емкость?

    Цилиндрический конденсатор

    Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров (рисунок 4.1.6). Внутренний цилиндр радиуса может быть либо оболочкой, либо полностью твердым. Внешний цилиндр представляет собой оболочку внутреннего радиуса. Мы предполагаем, что длина каждого цилиндра равна и что избыточные заряды и находятся на внутреннем и внешнем цилиндрах соответственно.

    (рисунок 4.1.6)

    Рисунок 4.1.6 Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров. Здесь заряд на внешней поверхности внутреннего цилиндра положительный (обозначен), а заряд на внутренней поверхности внешнего цилиндра отрицательный (обозначен).

    Без учета краевых эффектов электрическое поле между проводниками направлено радиально наружу от общей оси цилиндров. Используя гауссову поверхность, показанную на рисунке 4.1.6, мы имеем

    Следовательно, электрическое поле между цилиндрами равно

    (4.1,5)

    Здесь \ hat {\ mathrm {r}} — единичный радиальный вектор по радиусу цилиндра. Мы можем подставить в уравнение 4.1.2 и найти разность потенциалов между цилиндрами:

    Таким образом, емкость цилиндрического конденсатора составляет

    (4.1.6)

    Как и в других случаях, эта емкость зависит только от геометрии расположения проводников. Важным применением уравнения 4.1.6 является определение емкости на единицу длины коаксиального кабеля , который обычно используется для передачи изменяющихся во времени электрических сигналов.Коаксиальный кабель состоит из двух концентрических цилиндрических проводников, разделенных изоляционным материалом. (Здесь мы предполагаем наличие вакуума между проводниками, но физика качественно почти такая же, когда пространство между проводниками заполнено диэлектриком.) Эта конфигурация защищает электрический сигнал, распространяющийся по внутреннему проводнику, от паразитных электрических полей, внешних по отношению к проводнику. кабель. Ток течет в противоположных направлениях во внутреннем и внешнем проводниках, при этом внешний проводник обычно заземлен.Теперь из уравнения 4.1.6 емкость коаксиального кабеля на единицу длины равна

    .

    В практических приложениях важно выбрать конкретные значения. Это может быть достигнуто за счет соответствующего выбора радиусов проводников и изоляционного материала между ними.

    ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 4.4


    Когда цилиндрический конденсатор заряжается, между цилиндрами измеряется разность потенциалов.а) Какова емкость этой системы? б) Если цилиндры длинные, каково соотношение их радиусов?

    Несколько типов практических конденсаторов показаны на рисунке 4.1.3. Обычные конденсаторы часто состоят из двух небольших кусочков металлической фольги, разделенных двумя небольшими кусочками изоляции (см. Рисунок 4.1.1 (b)). Металлическая фольга и изоляция покрыты защитным покрытием, а два металлических вывода используются для подключения фольги к внешней цепи. Некоторые распространенные изоляционные материалы — это слюда, керамика, бумага и антипригарное покрытие Teflon ™.

    Другой популярный тип конденсатора — электролитический конденсатор . Он состоит из окисленного металла в проводящей пасте. Основным преимуществом электролитического конденсатора является его высокая емкость по сравнению с другими распространенными типами конденсаторов. Например, емкость одного типа алюминиевого электролитического конденсатора может достигать. Однако вы должны быть осторожны при использовании электролитического конденсатора в цепи, потому что он работает правильно только тогда, когда металлическая фольга находится под более высоким потенциалом, чем проводящая паста.Когда возникает обратная поляризация, электролитическое действие разрушает оксидную пленку. Этот тип конденсатора не может быть подключен к источнику переменного тока, потому что в половине случаев переменное напряжение будет иметь неправильную полярность, поскольку переменный ток меняет свою полярность (см. Схемы переменного тока в цепях переменного тока).

    Регулируемый воздушный конденсатор (рисунок 4.1.7) имеет два набора параллельных пластин. Один набор пластин закреплен (обозначен как «статор»), а другой набор пластин прикреплен к валу, который может вращаться (обозначается как «ротор»).Поворачивая вал, можно изменять площадь поперечного сечения в перекрытии пластин; следовательно, емкость этой системы может быть настроена на желаемое значение. Настройка конденсатора находит применение в любом типе радиопередачи и при приеме радиосигналов от электронных устройств. Каждый раз, когда вы настраиваете автомобильное радио на любимую станцию, думайте о емкости.

    (рисунок 4.1.7)

    Рисунок 4.1.7. В конденсаторе переменного тока емкость можно регулировать, изменяя эффективную площадь пластин.(кредит: модификация работы Робби Спроула)

    Символы, показанные на рисунке 4.1.8, представляют собой схемные изображения различных типов конденсаторов. Обычно мы используем символ, показанный на рис. 4.1.8 (а). Символ на Рисунке 4.1.8 (c) представляет конденсатор переменной емкости. Обратите внимание на сходство этих символов с симметрией конденсатора с параллельными пластинами. Электролитический конденсатор представлен символом на рис. 4.1.8 (b), где изогнутая пластина обозначает отрицательный вывод.

    (рисунок 4.1.8)

    Рисунок 4.1.8 Здесь показаны три различных схемных представления конденсаторов. Символ в (а) является наиболее часто используемым. Символ в (b) представляет собой электролитический конденсатор. Символ в (c) представляет конденсатор переменной емкости.

    Интересный прикладной пример модели конденсатора взят из клеточной биологии и имеет дело с электрическим потенциалом в плазматической мембране живой клетки (рис. 4.1.9). Клеточные мембраны отделяют клетки от их окружения, но позволяют некоторым отобранным ионам проходить внутрь или из клетки.Разность потенциалов на мембране составляет около. Клеточная мембрана может быть слишком толстой. Рассматривая клеточную мембрану как конденсатор наноразмеров, оценка наименьшей напряженности электрического поля на его «пластинах» дает значение.

    Этой величины электрического поля достаточно, чтобы вызвать электрическую искру в воздухе.

    (рисунок 4.1.9)

    Рисунок 4.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.