Конденсатор пример: назначение, характеристики, виды. Примеры использования

Применение конденсаторов и их видов кратко – в физике и технике, примеры (10 класс)

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 150.

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 150.

Одним из видов электротехнических деталей является конденсатор. Он находит применение во многих электрических и практически во всех радиоэлектронных схемах. Кратко рассмотрим различные виды конденсаторов и их применение в технике.

Работа конденсатора

Из курса физики в 10 классе известно, что как электрическое устройство конденсатор способен накапливать некоторый заряд и потом отдавать его. При накоплении заряда через конденсатор проходит ток, и на нём растет напряжение. Когда оно сравняется с внешним напряжением, ток через конденсатор прекратится. Для дальнейшей зарядки внешнее напряжение необходимо увеличить.

Если внешнее напряжение уменьшить, конденсатор сможет отдавать накопленный заряд, при этом ток через него будет протекать в обратном направлении, а напряжение — уменьшаться.

Если приложить к конденсатору переменное напряжение, ток через конденсатор будет проходить постоянно, то заряжая, то разряжая его, хотя конденсатор фактически является разрывом цепи и не проводит постоянный ток.

Все эти особенности предопределили сферы применения конденсаторов.

Сферы применения конденсаторов и их виды

Способность накапливать и очень быстро отдавать заряд находит применение там, где требуются редкие, но мощные импульсы тока. Примеры таких устройств — лампы-вспышки и электрические разрядники.

Способность накапливать заряд важна в «сглаживающих» элементах схем. Если напряжение в схеме имеет пульсации, то подключение конденсатора позволяет значительно их уменьшить: в момент роста напряжения ток будет не только поступать к нагрузке, но и заряжать конденсатор. А в момент снижения напряжения нагрузка получит дополнительное электричество из заряженного конденсатора. Особенно широко сглаживание пульсаций применяется в блоках питания: переменное напряжение из сети после выпрямления имеет «чисто пульсирующий» вид, и, чтобы получить постоянное напряжение, нужен конденсатор с относительно большой емкостью — сотни и тысячи микрофарад.

{-14}$ Ф (в зависимости от технологии) и очень малые размеры, что позволяет иметь в микросхемах сотни миллионов таких запоминающих ячеек.

Рис. 3. Интегральный конденсатор в микросхеме.

Что мы узнали?

Конденсаторы большой емкости применяются там, где необходимо быстро отдавать заряд: во вспышках, разрядниках, блоках питания. В радиоэлектронных устройствах используются резонансные и разделительные свойства конденсаторов средних и малых емкостей. Интегральные конденсаторы используются в микросхемах памяти компьютеров.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 150.

---

А какая ваша оценка?

Типы конденсаторов, теория и примеры

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Главная Справочник Физика Типы конденсаторов

Определение и типы конденсаторов

Причем проводники (обкладки конденсатора) имеют такую форму и расположены так, по отношению друг к другу, что поле, создаваемое данной системой, в основном расположено во внутренней области пространства конденсатора. У реального конденсатора обкладки не являются полностью замкнутыми, однако, следует отметить, что приближение к идеальной картине довольно большое. На практике независимости внутреннего поля между обкладками конденсатора от внешних полей достигают тем, что пластины конденсатора располагают на очень малом расстоянии. В таком случае заряды находятся на внутренних поверхностях обкладок.

Основное назначение конденсатора состоит в накоплении электрического заряда. Способность конденсатора накапливать заряд связана с основной характеристикой конденсатора электроемкостью (C). Электрическая емкость конденсатора – это взаимная емкость принадлежащих ему обкладок:

   

q – величина заряда на обкладке; – разность потенциалов между обкладками. Емкость конденсатора зависит от размеров и устройства конденсатора.

Подходы к классификации конденсаторов могут быть разными. Выделяют, например:

1. Конденсаторы имеющие постоянную или переменную емкость, подстроечные конденсаторы.
2. Тип диэлектрика, заполняющий пространство между обкладками конденсатора, может влиять на то, к какому типу отнесут тот или иной конденсатор. (Электролит – электролитический конденсатор (см. раздел «Электролитический конденсатор»), воздух – воздушный конденсатор, тефлон – тефлоновый конденсатор и т.д).
3. Керамические (подробно о керамических конденсаторах см. раздел «Керамические конденсаторы»), пластиковые, металлические конденсаторы в зависимости от материала, который применяется в изготовлении корпуса конденсатора
4. Плоские, цилиндрические, шаровые (сферические) конденсаторы в соответствии с геометрией (строением) конденсатора.

Кроме этого конденсаторы можно разделить по их предназначению (см., например раздел «Пусковой конденсатор»), способу монтажа (для печатного, навесного, поверхностного монтажа; с защелкивающимися выводами; выводами под винт), принципам защиты от внешних воздействий (с защитой и без нее; изолированные и неизолированные; уплотненные и герметизированные).

Типы конденсаторов в разделе общая физика

В задачах по общей физике рассматривают обычно три типа конденсаторов: плоские, цилиндрические и сферические. Кроме того могут варьироваться типы диэлектрика между обкладками.

Для расчета емкости плоского конденсатора применяют формулу:

   

где – электрическая постоянная; S – площадь каждой (или наименьшей) пластины; d – расстояние между пластинами.

Емкость плоского конденсатора, содержащего N слоев диэлектрика (толщина i-го слоя равна , диэлектрическая проницаемость i-го слоя , определяется как:

   

Электрическая емкость цилиндрического конденсатора вычисляют как:

   

где l – высота цилиндров; – радиус внешней обкладки; – радиус внутренней обкладки.

Емкость сферического (шарового) конденсатора находят по формуле:

   

где – радиусы обкладок конденсатора.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

16 примеров конденсаторов из реальной жизни — StudiousGuy

Конденсатор представляет собой электронный компонент, который в основном используется для хранения энергии в виде электрических зарядов. Внутренняя структура конденсатора состоит из двух металлических пластин, расположенных параллельно друг другу и разделенных диэлектрической средой.

Материал изготовления, обычно предпочтительный для изготовления обкладок конденсатора, включает проводящие металлы, такие как тантал, алюминий и т. д., в то время как диэлектрические материалы, используемые для целей изоляции, включают воздух, вакуум, керамику, бумагу, пластик и т. д. Конденсатор способен накапливать как отрицательные, а также положительные электрические заряды и подпадают под категорию пассивных электронных компонентов. Свойство, которое определяет способность конденсатора накапливать заряд, известно как емкость и определяется как отношение электрических зарядов, которые накапливаются на проводящих пластинах конденсатора, к разности потенциалов, возникающей на проводящих пластинах из-за накопления. обвинений. Единицами измерения емкости являются кулоны на вольт и фарады. Фарады — это единица измерения емкости в системе СИ, названная в честь английского физика Майкла Фарадея. В зависимости от типа применения, способности накапливать заряд и формы диэлектрического материала, используемого для разделения проводящих пластин, конденсаторы можно разделить на несколько категорий, таких как конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости, поляризованные конденсаторы, неполяризованные конденсаторы. , электролитический конденсатор, бумажный конденсатор, керамический конденсатор, слюдяные конденсаторы и т. д.

Указатель статей (щелкните, чтобы перейти)

Существует множество повседневных приложений, в которых можно легко наблюдать за использованием конденсатора или демонстрацией принципа действия емкости. Некоторые из таких примеров перечислены ниже:

1. Вспышка камеры

Вспышка камеры представляет собой один из наиболее ярких примеров применения конденсаторов в реальной жизни. Камера обычно требует огромного количества энергии за короткий промежуток времени, чтобы произвести вспышку, яркую и яркую, как того хочет пользователь. Использование батареи не является эффективным способом генерирования такого огромного количества энергии, поэтому для этой цели во внутренней схеме камеры развернут массив конденсаторов, которые имеют тенденцию накапливать энергию, подаваемую источником батареи, в форме. электрических зарядов. При нажатии на спусковую кнопку или переключатель конденсатор начинает быстро разряжаться, и заряженные частицы начинают с большой скоростью течь к цепи лампочки, тем самым генерируя фонарик, который ярко светится на долю секунд.

2. Вентиляторы

Вентилятор — это еще один пример повседневного использования гаджетов и устройств, которые используют конденсаторы для своей основной работы. Здесь конденсатор обычно помогает инициировать вращательное движение лопастей вентилятора, а также отвечает за поддержание вращательного движения движущихся лопастей. Для этой цели конденсатор создает необходимый магнитный поток, требуемый для создания достаточной величины крутящего момента. Затем к лопастям вентилятора прикладывается крутящий момент или сила кручения, заставляя лопасти вентилятора вращаться вокруг своей оси.

3. Система аварийного отключения компьютеров

Конденсаторы также пригодятся в случае аварийного отключения. Например, некоторые из систем аварийного отключения, разработанные для компьютеров, содержат внутреннюю электронную схему, в которую встроен массив конденсаторов на выходной стороне. Здесь основной задачей конденсатора является обеспечение необходимой подачи энергии, которая питает компьютерную систему в течение определенного промежутка времени. Скорость разряда конденсаторов довольно высока, а резервное питание сохраняется значительно меньшее время. Это означает, что пользователь может сохранить важные файлы и правильно завершить работу системы только с помощью систем питания на основе конденсаторов. Основным преимуществом использования таких систем является высокая надежность и минимальная потребность в дополнительных зарядных схемах. Это связано с тем, что конденсаторы заряжаются автоматически при включении устройства.

4. Звуковое оборудование

Одним из основных применений конденсаторов является фильтрация и обработка сигналов. Процесс фильтрации сигнала подразумевает удаление пульсаций и пиков из исходного входного сигнала и создание сглаженного сигнала на выходе. Свойство конденсаторов фильтровать сигнал можно использовать для фильтрации шума, поэтому конденсаторы часто используются в определенном звуковом оборудовании и гаджетах, таких как громкоговорители, микрофоны, низкочастотные динамики, твитеры и т. д. Помимо удаления нежелательных шумовых сигналов, конденсаторы также помогают в улучшении сигнала, усилении и репликации. Конденсаторы обычно включаются в автомобильные аудиосистемы для дополнительного усиления сигнала всякий раз, когда величина принимаемого сигнала падает ниже определенного уровня из-за колебаний диапазона и электромагнитных помех.

5. Преобразователи переменного тока в постоянный

Преобразователи переменного тока в постоянный используются почти во всех электронных гаджетах, решениях и схемах, включая мобильные телефоны, компьютеры, зарядные устройства, телевизоры, промышленные машины, бытовые электронные гаджеты и т. д. Преобразователь переменного тока в постоянный преобразование обычно включает преобразование пульсирующего сигнала в устойчивый сигнал путем пропускания сигнала через электронную схему. Для выполнения преобразования переменного тока в постоянный цепи диодного выпрямителя считаются достаточно эффективными, поскольку конструкция и сборка таких схем сравнительно проще, и они, как правило, обеспечивают большую выходную мощность постоянного тока, меньший коэффициент пульсаций и высокочастотный сигнал. Такие схемы обычно используют свойства зарядки и разрядки конденсатора для надежного преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока.

6. Устройства накопления энергии 

Конденсатор можно использовать вместо батарей в качестве альтернативного компонента для хранения энергии. Обычно конденсаторы используются в качестве накопителей энергии в приложениях, где требуется всплеск мощности. Кроме того, свойство конденсатора накапливать и высвобождать заряженные частицы со значительно более высокой скоростью делает его эффективным устройством временного накопления энергии со сроком службы, который сравнительно больше, чем у традиционных батарей или энергетических устройств.

7. Датчики

Датчики – это устройства, которые принимают физический сигнал из окружающей среды в качестве входных данных, передают входной сигнал в блок обработки и производят выходные данные на основе обработки или анализа данных. На рынке доступно множество датчиков, таких как датчики приближения, датчики движения, инфракрасные датчики, датчики влажности и т. д. Большинство датчиков, доступных на рынке, используют конденсаторы и емкость для получения результата или обеспечения стабильного выхода. Входной сигнал, полученный окружением, подается на структуру конденсатора. Любая деформация или изменение исходной конструкции конденсатора приводит к изменению значения емкости. Увеличение или уменьшение значения емкости конденсатора обычно зависит от изменения величины расстояния между двумя проводящими пластинами конденсатора. Затем изменение расстояния между пластинами конденсатора передается на выходной или дисплейный блок устройства, и информация отображается соответствующим образом.

8. Схемы настройки

Схемы настройки являются важной частью большинства аналоговых электронных устройств и гаджетов. В основном они используются в ручках регулировки громкости и частоты традиционных радиопередатчиков и приемников. Внутренняя схема, которая управляет операцией регулировки значения усиления или частоты, использует конденсаторы и катушки индуктивности. Зарядка и разрядка конденсатора через проволочную катушку приводит к генерации магнитного поля. Магнитное поле создается, когда конденсатор заряжается, и уменьшается, когда конденсатор разряжается. Накопление и высвобождение заряженных частиц происходят через равные промежутки времени. Частота, с которой происходит зарядка и разрядка, соответствует частоте ближайшей железнодорожной станции.

9. Системы коррекции коэффициента мощности

В электроэнергетической системе коэффициент мощности в основном определяется как отношение реальной мощности, поглощаемой нагрузкой, к полной мощности, циркулирующей в цепи. Поскольку коэффициент мощности представляет собой отношение, это безразмерная величина, обычно находящаяся в диапазоне от -1 до +1. Коррекция коэффициента мощности может быть просто определена как метод увеличения коэффициента мощности источника питания. Для этого обычно используют конденсаторы для коррекции коэффициента мощности. Значение конденсаторов коррекции коэффициента мощности обычно измеряется в реактивных вольт-амперах, а не в фарадах. Такие конденсаторы имеют тенденцию обеспечивать опережающий ток, который нейтрализует отстающий ток, протекающий в цепь, тем самым поддерживая значение коэффициента мощности как можно ближе к единице. Конденсаторы коррекции коэффициента мощности, встроенные в системы электропитания, в первую очередь предназначены для уменьшения гармонических токов и балансировки индуктивной нагрузки, создаваемой различными устройствами, такими как асинхронные двигатели, электродвигатели и линии передачи. Если гармонический ток не устраняется из цепи, он имеет тенденцию течь к системе электропитания переменного тока и повреждать оборудование, поэтому конденсаторы для коррекции коэффициента мощности также защищают систему электропитания.

10. Цепи безопасности

Как следует из самого названия, цепь безопасности обычно развертывается во внутренней схеме электронных устройств для обеспечения работы или работы этого конкретного устройства или гаджета. Для этой цели в цепях безопасности обычно используются конденсаторы. Такие конденсаторы обычно называют безопасными конденсаторами. Безопасные конденсаторы могут использоваться как в бытовых, так и в коммерческих целях. Принцип работы большинства предохранительных конденсаторов прост: емкостное реактивное сопротивление, создаваемое предохранительным конденсатором при определенном значении частоты сигнала переменного тока, помогает установить предел максимального значения рабочего тока. Если сигнал превышает пороговый уровень, он обходится или цепь разрывается. Некоторые из наиболее распространенных опасностей, с которыми может справиться безопасный конденсатор, включают поражение электрическим током, взрыв, пожар, высокую температуру, утечку энергии, радиацию и т. д. В зависимости от положения, в котором конденсатор развернут во внутренней схеме устройства, предохранительные конденсаторы можно разделить на три категории, а именно: линейные, антенные соединения и линейные байпасы.

11. Системы стабилизации напряжения

Стабилизатор напряжения — это устройство, которое в основном используется для защиты гаджета, подключенного на стороне нагрузки цепи, путем сглаживания зашумленного входного сигнала, обхода колебаний напряжения и устранения всплесков и переходные процессы от сигнала, проходящего через цепь. Свойство конденсаторов, благодаря которому они могут пропускать через себя сигналы переменного тока, но блокировать сигналы постоянного тока, служит основным принципом работы стабилизаторов напряжения. Некоторые из реальных приложений, в которых преобразование сигнала достигается с помощью конденсаторов, включают подстанции общего назначения. Здесь конденсаторы используются для балансировки индуктивной нагрузки, создаваемой линиями электропередач. Одним из наиболее важных достоинств использования конденсаторов для преобразования сигналов является то, что конденсаторы могут очень легко отделять сигналы переменного тока от сигналов постоянного тока с более высокой эффективностью, тем самым обеспечивая прохождение сигнала постоянной величины через цепь.

12. Оперативная память

ОЗУ или оперативная память — это элемент памяти, который используется в качестве основного элемента памяти в большинстве вычислительных устройств. Оперативная память в основном является энергозависимым элементом памяти. Это означает, что информация сохраняется в памяти только до момента включения устройства. После выключения устройства информация, хранящаяся в оперативной памяти, теряется. Оперативную память или оперативную память можно разделить на две широкие категории, а именно, DRAM, т. е. динамическую оперативную память, или SRAM, т. е. статическую оперативную память. Конденсатор является одним из основных элементов, содержащихся во внутренней структуре DRAM, который помогает во временном хранении данных путем создания следа двоичных битов в соответствии с зарядкой или разрядкой конденсатора. Устройство имеет тенденцию считывать высокое состояние или двоичное значение 1, когда конденсатор полностью заряжен, в то время как устройство считывает низкое состояние или двоичное значение 0, когда конденсатор разряжен.

13. Устройства с зарядовой связью

Устройства с зарядовой связью представляют собой интегральную схему, которая в основном состоит из массива взаимосвязанных или связанных конденсаторов. Обычно устройство с зарядовой связью использует конденсатор в аналоговой форме. Внешняя цепь обычно подключается к устройству с зарядовой связью или ПЗС для управления потоком зарядов внутри цепи. Одним из известных приложений, в которых используются устройства с зарядовой связью, является цифровая обработка изображений.

14. Схемы связи и развязки

Схемы связи и развязки являются еще одним примером приложений, в которых можно легко наблюдать за применением конденсаторов. Связь — это процесс, посредством которого электрический сигнал, протекающий по цепи, передается от одной части цепи к другой части. Если энергия передается от одной части цепи к другой, не проходя через конденсатор, существует сравнительно больше шансов отказа устройства, потери сигнала и короткого замыкания. Точно так же в развязывающих схемах используются конденсаторы для развязки одной части схемы от другой, то есть предотвращения распространения электронного сигнала, проходящего через схему, между определенными частями подсистем. Процесс развязки изолирует различные части электронной схемы и помогает удалить шум из схемы. Развязывающий конденсатор, также известный как шунтирующий конденсатор, обладает значительно большим сопротивлением и обычно размещается между землей и источником питания.

15. Элемент синхронизации

Зарядка и разрядка конденсатора происходят через равные промежутки времени. Это особое свойство конденсаторов делает их подходящими для работы в качестве синхронизирующих цепей или устройств. Чтобы установить синхронизацию схемы на определенное время, необходимо выбрать конденсатор с соответствующим значением емкости. Для этого отмечают время заряда и разряда конденсатора. Индикаторное устройство, такое как зуммер или светодиод, обычно подключается к выходу схемы синхронизации, чтобы указать включение и выключение элемента синхронизации.

16. Импульсная входная мощность и триггерные системы для оружия

Способность конденсаторов производить всплески энергии за короткий промежуток времени обычно используется в различных импульсных системах питания и оружии. Некоторые из наиболее распространенных устройств или гаджетов, которые работали на импульсной мощности, подаваемой конденсатором или массивом конденсаторов, включают сети формирования импульсов, ускорители частиц, импульсные лазеры, электромагнитное формование, генераторы Маркса и т. д. Кроме того, такие устройства, как взрывающийся мост проволочный детонатор или ударный детонатор могут работать только на мощных и быстрых импульсных сигналах, поэтому в таких устройствах в качестве источника питания также используются конденсаторы. Здесь основная цель состоит в том, чтобы за короткое время передать нужное количество энергии, достаточное для срабатывания детонаторов. Кроме того, конденсаторы также могут использоваться в качестве источников питания для электромагнитных рельсовых пушек, катушек или электромагнитной защиты.

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Дом
• Проблема?

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Trimpot 10K Ом с ручкой

В наличии COM-09806

6

Избранное Любимый 54

Список желаний

Универсальная монтажная втулка — алюминий 5 мм

В наличии РОБ-10006

4

Избранное Любимый 6

Список желаний

ToF-сканер SparkFun Qwiic — VL53L5CX

В наличии SEN-18642

24,95 $

2

Избранное Любимый 9

Список желаний

МИКРОЭ Форс 2 Клик

Нет в наличии SEN-19490

159,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

Обновление аксессуаров micro:bit

19 февраля 2021 г.