AC devresinde kapasitör nasıl şarj olur? Kapasitörün çalışma prensibi

Bir askeri lider değil, bir rahip olan von Kleist'in, içine bir elektrot indirilmiş suyla dolu bir kavanozu (şişeyi) almaya karar vermesinden bu yana çok zaman geçti. Bugün birçok kapasitör tasarımı var. % 100 dikkate alma sözü verme gücümüz yok, kapasitörün çalışma prensipleri, teknik özellikleri hakkında fikir vereceğiz. İncelemenin başarılı olacağını umuyoruz.

Dikkat, kapasitör çalışıyor: Leyden kavanozunun tarihi

Statik bir yük ile başlamak daha kolaydır. Bilim adamlarının belirttiği gibi, iletken yüzeyde elektrik biriktirebiliyor. Bölgedeki dağılım yoğunluğu aynıdır. Yük biriktiren metaller ve dielektrikler arasındaki temel fark. Bir demir parçasına yerleşen mevcut taşıyıcılar, birbirlerini iterek aşırı bir pozisyon alma eğilimindedir. Sonuç olarak yüzeyde eşit şekilde birikirler.

Prensip olarak bir milyon volt potansiyele sahip şarj biriktirebilen jeneratörler oluşturulmuştur. Akım taşıyan kısma dokunduğunuzda kişi basitçe yanacaktır. Kondansatörler de benzer şekilde çalışır. Alanı büyük ölçüde artan iletkenler tarafından oluşturulmuştur. Başarıldı çeşitli metodlar. Elektrolitik kapasitörlerde alüminyum folyo sarılır. Küçük bir silindir metrelerce metal bant tutabilir.

Çalışmayı anlatalım. Metal (iletken) bir yüzeyde yük göründüğünde yüzey dağılımı başlar. 1745 yılında rahip-avukat Ewald Jürgen von Kleist, elinde bir kavanoz su tutmanın, içinde elektrik depolayabildiğini keşfetti. Avuç içi iletken bir astar görevi görür, sıvı hacmi (göre dış yüzey) - bir diğer. Cam dielektrik bir bariyer görevi görür. Elektrot suya indirildiğinde, taşıyıcılar yüzeyi oyarak en uç pozisyonu alma eğilimindedir. Cam sayesinde alan avuç içine etki eder, yanıt olarak benzer süreçler başlar (yük taşıyıcıları çeker) zıt işaret).

Daha sonra, kabı folyo ile saracaklarını tahmin ettiler ve sonuçta, insan tarafından icat edilen, Dünya'daki ilk yetenekli kapasitör olan Leyden kavanozu ortaya çıktı. Pieter van Muschenbroek, deney sırasında alınan elektrik şokunun gücünden etkilendiğinde oldu. Açıkça ortaya çıktı: deneyler güvensiz, el değiştirilmeli. Bilim adamları şunu yazdı: İkinci kez Fransa krallığı uğruna kaderi baştan çıkarmaktan kaçınır. Danimarkalı Daniel Gralat, Leiden kavanozlarını paralel bağlayarak sisteme daha yüksek kapasite sağlamayı düşünen ilk kişi oldu. Modern kurşun akü fikrini hatırlatıyor.

Komik, bu tür cihazlar 1900'e kadar kullanıldı, kullanıma giren radyo iletişimi bizi sorunu çözmenin yeni yollarını aramaya zorladı, nispeten yüksek frekanslı elektrik sinyalleri kullanıldı. Sonuç olarak, bir silindire sarılmış iki folyo levhayı birbirinden ayıran yağlı bir ağ olan ilk kağıt kapasitörler ortaya çıktı. Yavaş yavaş, üretimin gelişmesiyle birlikte diğer malzemeler yalıtkan olarak kullanılmaya başlandı:

Seramik.
Mika.
Kağıt.

Ancak kapasitör tasarımındaki gerçek atılım, insanların dielektrik yerine oksitlenmiş metal yüzeyin oksit tabakasını koymayı tahmin etmesiyle ortaya çıktı. İlgilendirir Elektrolitik kapasitörler. Bir folyo silindiri oksitle kaplanmıştır. Günümüzde dağlama daha sıklıkla kullanılmaktadır (agresif ortamların etkisiyle malzemenin kasıtlı olarak oksidasyonu), ancak teknik özellikler için gereklilikler yüksekse, anotlama kullanılır. Almak yumuşak yüzey zıt işaretin elektroduna sıkıca bitişik.

Plakalar oksitlenmiş folyo ve elektrolit ile emprenye edilmiş kağıttır. En ince oksit tabakasıyla ayrılırlar ve şaşırtıcı kapasitanslar, nispeten küçük hacimli onlarca mikrofarad elde etmenizi sağlar. Kapasitör özellikleri şaşırtıcı. İkinci atış aliminyum folyo Basit bir elektrik iletkeni görevi görecek, tek kontaktır. Oksit bir tane var muhteşem mülk- Akımı tek yönde iletir. Elektrolitik kapasitör yanlış tarafa bağlandığında patlama meydana gelir (dielektrikin tahrip olması, elektrolitin kaynaması, buhar oluşumu, kasanın yırtılması).

Dielektrik görevi görmeyi reddeden ayırıcı katman iletken hale gelir. Bölgenin sıcaklığının keskin bir şekilde artması nedeniyle metal ile elektrolit arasında çığ benzeri bir reaksiyon başlar, kondansatör şişer. Pek çok radyo amatörünün gördüğü, anlatmaktan kaçındığımız süreç, dikkatli bir izleyiciye pek de eğlence sağlamayacak.

Bir kapasitörün neden bir dielektrik ihtiyacı vardır?

Bir kapasitörün plakaları arasına yalıtkan bir malzeme konursa kapasitansın arttığı gözlemlenmiştir. Uzmanlar uzun süre kafa patlattı, konsept ortaya çıktı geçirgenlik. Gauss teoremine göre plakaların alan kuvvetinin kapasitörün kapasitansı ile ilişkilendirilebileceği ortaya çıktı. İzolatörün, yüzeydeki zıt işaretin taşıyıcılarını toplayarak metaller tarafından yük birikmesini sağladığı ortaya çıktı. Okuyucuların tahmin ettiğini sanıyoruz: Orijinal alana yönelik bir alan yaratarak yapının kapasitesini artıran bir zayıflamaya neden oluyorlar.

Kapasitör dielektrik

Tablolar gösteriyor: kağıt, seramik çıkmıyor en iyi malzemeler. Sülfürik asit değerleri, neredeyse iki kat daha yüksek olan 150 birime ulaşır. Üstelik saf haliyle madde bir yalıtkandır. Bu nedenle belki de kapasitörün çalışma prensibinin bir çözelti ile değil, saf kanlı sülfürik asit ile gerçekleştirileceği gün gelecektir. Bilinen kurşun piller enerjiyi farklı bir şekilde depolar (reaksiyon). Dikkate alınan seçenekler sadece bunlar değil, daha yaygınlar.

Küresel olarak kapasitörleri iki aileye ayırıyoruz:

Elektrolitik (kutupsal).
Polar olmayan.

İlk düzenlemeyi anlattılar. Fark astar malzemesiyle sınırlıdır. Titanyum oksit yüze yakın bir dielektrik sabiti ile sağlanır. Yüksek kaliteli ürünler yaratmak için malzemenin tercih edildiği açıktır. Maliyet ısırıyor. Baryum titanat daha yüksek bir dielektrik sabiti sergiler. Hemen hemen her kapasitör plakalardan oluşur. Dielektrik ürüne kapasitans katar. Daha sık en iyi modeller kapasitörler değerli metaller, paladyum, platin içerir.

Kapasitörlerin işaretlenmesi, teknik özellikleri

Kapasitörlerin işareti, izin verilen maksimum çalışma voltajının parametresini içerir. Tanımlama GOST 25486'ya uygun olarak verilir, ardından iyileştirmeler endüstri standartlarına ulaşır. Örneğin, GOST 28364'e göre isim eklenmiştir. Elektrolitik kapasitörler için ayrı bir standart bulmak neredeyse imkansızdır. Ancak yazarlar bunu yaptı, okuyuculara GOST 27550'yi incelemelerini öneriyoruz. Bu durumda, her türlü kapasitör aşağıdaki işareti içerir:

Muhafaza işaretlemesi

Üreticinin logosu.
Kapasitör tipi.

Kesin olarak söylemek zor, çoğu elektrolitik kapasitör K harfiyle, birkaç rakamla ve genellikle kısa çizgiyle ayrılmış olarak işaretlenmiştir. Mantığı takip ederek ilgili standardı veya diğer materyalleri internette bulacağız.

GOST 28364 kurallarına göre mezhep 3-5 karakterden oluşur, biri harftir.

P pico'yu, n nano'yu ve MK mikro'yu temsil eder. Mezhebe kesirli bir kısım eklenirse harften sonra son sırada yer alır. Kapasitif değer serisi (eksik) GOST 28364 tarafından örneklerle verilmiştir. Bu standardın normları pratikte uygulanıyor mu? Elektrolitik kapasitörler için değil. Görünüşe göre büyük mezheplerden kaynaklanıyor. K50-6'da 2000 mikrofarad gibi bir yazıyı rahatlıkla bulabilirsiniz. GOST 28364'e göre 2m0 gibi görünmelidir. Elektrolitik kapasitörler için GOST 11076 kullanılır.Kodlu işaretlerle (GOST 28364) birlikte geleneksel kayda (2000 mikrofarad) izin verilir. Görüyorsunuz, kapasitörlerin amacı genellikle nasıl işaretlendiklerini belirler. Elektrolitik sıklıkla hareket eder ayrılmaz parça güç kaynağı filtreleri. Burada daha büyük bir derecelendirmeye ihtiyacınız var, işlevsellik devrelerin ayırma dallarının kapasitörlerinin çalışma prensibinden çok farklı. alternatif akım.

Eski standartlara göre kapasitörün işaretlenmesiyle çalışma voltajı ilk sıraya konulduysa, modern modeller tersine. Tanımlama volt cinsinden ifade edilir.

Elektrolitik Kondansatör Tanımları

Arıza değil, çalışma voltajıdır. Kondansatör tesisatları kolaylıkla yanar, artan değerler nedeniyle yanar. daha ince katman dielektrik olduğundan arıza daha kolay meydana gelir. Plakaları ayıran mesafe (daha az, daha yüksek değer) ile çalışma voltajını artırma isteği arasında bir çelişki vardır.

Tolerans kapasitansı sıklıkla gizlenir.

Yaşlanma süreci değeri çalışma sınırlarının dışına çıkarır. Kapasitöre ihtiyaç duyulan şeyin son kullanma tarihi geçmiş ürünler kullanılarak yapılamayacağı söylenebilir. Ancak radyo amatörleri bunu kendi yöntemleriyle yapıyorlar. Kondansatörü çağırırlar, yeni değeri belirlerler, test cihazı yardımıyla kullanırlar.

B harfi tüm iklime uygun kapasitörleri temsil eder.
Bir kondansatörü şarj etmeden önce onun polar (elektrolitik) olup olmadığını anlamaya çalışın.

Ürün patlayabilir. Elbette alternatif akım devresine bir polar kapasitör dahil edilemez. Tek bir işaretleme türü sağlanmaz, kağıt üzerinde müzakere yapılır: gereksinimler sektöre göre belirlenebilir özellikler. Örneğin artı/eksi işaretleri. İthal ürünlerde negatif kutup, koyu renkli bir kasanın açık renkli şeridi ile işaretlenmiştir.

Tanımlama, veriliş tarihi (ay, yıl), fiyat ile tamamlanır.

Açıktır ki, ikincisi, modern ekonomik koşullar ilgili değil. Örneğin, Kırım'ın ilhakından önce şu kadar, sonra - falan filan bir değer belirtebilirsiniz. Tabii ki, perestroyka'dan sonra alışılageldiği gibi cu uygulamak mümkün olacaktır, üreticiler basit yol– Küçük şeyleri (maliyet) göz ardı edin.

Lütfen kapasitörün uzun zamandır mağaza ücreti. Elektrik çarpması riski. Radyo ekipmanıyla çalışan herhangi bir tamirci, anahtarlamalı güç kaynağının onarımının başlangıcından önce kapasitörün boşaltılması işleminin geldiğini bilir. Daha sıklıkla kartuşa vidalanan standartların yasakladığı bir ampul yardımıyla yapılır. Devrenin akım taşıyan kısımlarına yakın iki çıplak tel, darbeyle spirali kısa süreliğine ateşler. Bu arada, devrede akımın hala yüksek olup olmadığını anlamak için genellikle sigortalar yerine tasarım eklenir (bir arıza anlamına gelir, daha fazla teşhis gerektirir).

Kondansatör arızasının tespiti beceri gerektirir, eğer özel bilginiz varsa bu mümkündür. Elinizde basit bir multimetre olması gerekir. Bir kapasitörün bir test cihazı ile nasıl kontrol edileceğini size zaten anlattık, okuyucuları uygun incelemeye yönlendiriyoruz ve saygın kamuoyunun izniyle aceleyle ayrılıyoruz.

Dirençler yavaş şarj ve deşarj sağladığı için zamanlayıcılarda kullanılırlar. İndüktörler, kapasitörlerle birlikte, alıcı ve verici cihazların salınım devrelerinin devrelerinde bulunur. İÇİNDE çeşitli tasarımlar Güç kaynakları, düzeltme işleminden sonra voltaj dalgalanmalarını etkili bir şekilde düzeltir.

Kapasitörlerden kolayca geçer ancak gecikir. Bu, filtreler yapmayı mümkün kılar çeşitli amaçlar için. Elektrik ve elektronik devrelerde kapasitörler gerilimin artması veya azalması gibi süreçlerin yavaşlamasına yardımcı olur.

Kondansatör: çalışma prensibi

Bir kapasitörün temel prensibi, elektrik yükünü depolayabilmesidir. Yani doğru zamanda şarj edilebilir veya deşarj edilebilir. Bu özellik en çok paralel veya seri bağlantı vericilerin veya radyo alıcılarının devrelerinde indüktörlü kapasitör.

Bu bağlantı, plakalarda periyodik bir polarite değişikliği elde etmenizi sağlar. İlk önce birinci plaka pozitif yük ile yüklenir, ardından ikinci plaka negatif yük alır. Tamamen boşaldıktan sonra ters yönde şarj olur. Plaka pozitif yük yerine negatif yük alır ve bunun tersine negatif plaka pozitif yüklenir. Bu polarite değişimi her şarj ve deşarjdan sonra meydana gelir. Bu çalışma prensibi, analog alıcı-vericilere takılan jeneratörlerin temelini oluşturur.

Ana karakteristik - elektrik kapasitansı

Bir kapasitörün çalışma prensibi göz önüne alındığında, elektrik kapasitansı gibi bir özelliği unutmamak gerekir. Her şeyden önce, kapasitörün elektrik yükünü depolayabilme yeteneğinde yatmaktadır. Yani kapasitans ne kadar yüksek olursa, daha büyük değerşarj kaydedilebilir.

Ölçüm elektriksel kapasite Faradlarda bir kapasitör üretilir ve F harfiyle gösterilir. Bununla birlikte, bir farad çok büyük bir kapasitanstır, bu nedenle pratikte mikro, nano ve pikofaradlar gibi daha küçük birimler kullanılır.

nedeniyle belli bir zorluk teşkil ediyor Çeşitli seçenekler işaretler.

VI. Kapasitörlerin kapasitansının zamana ve sıcaklığa bağımlılığı

V. Dielektriklerin polarizasyonu

IV. Nominal kapasite ve toleranslar

III. Kapasite

Kapasitörlerin sembolleri ve işaretlenmesi sistemi

II. Kapasitör sınıflandırması

bağlı olarak randevudan itibaren ortak kapasitörler arasında ayrım yapın ve özel amaç. Grup genel amaçlıçoğu ekipman tipinde ve sınıfında yaygın olarak kullanılan kapasitörleri içerir (alçak gerilim kapasitörleri). Diğer tüm kapasitörler özeldir. Bunlar arasında yüksek voltaj, darbe, gürültü bastırıcı, başlatma, dozimetrik vb. bulunur.

Kapasitanstaki değişimin doğası gereği Sabit kapasitans kapasitörleri, değişken kapasitans ve düzelticiler vardır. Sabit kapasitörler için kapasitans sabittir ve çalışma sırasında değişmez. Değişken kapasitanslı kapasitörler - ekipmanın çalışması sırasında kapasitansın değişmesine izin verir. Konteyner mekanik olarak kontrol edilebilir, elektrik voltajı(varicondas) ve sıcaklık (termokasitörler). Kapasite düzeltici kapasitörler bir kerelik veya periyodik ayarlama sırasında değişir ve ekipmanın çalışması sırasında değişmez.

Korumanın doğası gereği dış faktörler kapasitörler korumasız, korumalı, yalıtılmamış, yalıtımlı, contalı ve contalı olarak yapılır. Korumasız kapasitörler koşullar altında çalışmaya izin verir yüksek nem yalnızca kapalı ekipmanlarda. Korumalı kapasitörler her türlü tasarımdaki ekipmanda çalışmaya olanak sağlar. Yalıtılmamış kapasitörler - gövdelerinin ekipmanın şasisine temas etmesine izin vermeyin. Yalıtımlı kapasitörler iyi bir yalıtım kaplamasına (bileşikler, plastikler vb.) sahiptir ve şasi gövdesiyle veya ekipmanın canlı parçalarıyla temasa izin verir. Mühürlü kapasitörler - organik malzemelerle yalıtılmış bir gövde yapısına sahiptir. Hermetik olarak kapatılmış kapasitörler - iletişim olasılığını ortadan kaldıran yalıtılmış bir muhafaza tasarımına sahiptir çevre iç kısmıyla birlikte. Sızdırmazlık seramik kullanılarak gerçekleştirilir ve metal kasalar veya cam şişeler.

Kapasitörlerin sembol ve işaret sistemi kısaltılabilir ve tamamlanabilir.

Uyarınca işletim sistemi kısaltılmış sembol harf ve rakamlardan oluşur.

İlk eleman, kapasitörlerin bir alt sınıfını ifade eden bir harf veya harflerin birleşimidir: K - sabit kapasite; CT - ayarlama; KP - değişken kapasite; KS - kapasitör düzenekleri.

İkinci eleman olan bir sayı, dielektrik malzemesine bağlı olarak kapasitörün grubunu belirtir.

Üçüncü öğe, kısa çizgiyle yazılan ve belirli bir kapasitör tipinin kayıt numarasını gösteren bir rakamdır. Üçüncü unsur aynı zamanda bir harf gösterimini de içerebilir.

Kapasitörün tam sembolü, tasarım belgelerinin sipariş edilmesi ve kaydedilmesi, iklimsel tasarımın belirlenmesi ve teslimat belgesi için gerekli ana parametrelerin ve özelliklerin kısaltılmış bir tanımı, tanımı ve değerinden oluşur.

Örneğin:

Seramik sabit kondansatör Nominal gerilim 1600 V s'ye kadar kayıt numarası 17, K10-17 olarak kısaltılmış bir sembole sahiptir;

Düzeltici seramik kapasitör 25 kayıt numaralı KT4-25 olarak kısaltılmıştır;

Seramik kondansatör K10-7V, sıcaklık katsayısına eşit tüm iklimsel versiyon, değerlendirilmiş kapasite GOST 5.621-70'e uygun olarak sağlanan, ±%10 toleranslı 27pF tam bir sembole sahiptir:

K10-7V-M47-27pF±%10 GOST 5,621-70

Kodlu gösterimler, küçük boyutlu kapasitörleri işaretlemek ve küçük formatlı çok elemanlı kayıt yapmak için tasarlanmıştır. elektrik şemaları. Tam tanım değerden oluşur Nominal kapasite(sayı) ve ölçü biriminin tanımı (pF, μF, F). Örneğin: 1,5pF (1P5 veya 1p5), 0,1uF, 10F.

Bir kapasitörün ana özelliği kapasitansı, yani plakalar üzerinde birikme yeteneğidir. elektrik şarjı. Olarak ifade edilen:

Nerede Q- kolyelerdeki kapasitör plakalarındaki elektrik yükü [C];

sen– plakalara uygulanan voltaj [V].

Farad büyük bir birim olduğundan kapasitansı tahmin etmek için daha küçük birimler kullanılır ve aralarında aşağıdaki ilişki vardır:

Bir kapasitörün kapasitansı, geometrik boyutlarına (plakaların alanına ve aralarındaki mesafeye) ve dielektrik tipine (dielektrik sabitine) bağlıdır.

Kapasite düz kapasitör formülle ifade edilir:

[F] ,

Nerede S- astar alanı;

H– dielektrik kalınlığı [m].

Düz plakalı çok plakalı bir kapasitör için N paralel olarak birbirine bağlanan plakalar:

[F] ,

Nerede H- plakalar arasındaki mesafe.

Bir dielektrikle ayrılmış iki koaksiyel iletken silindirden oluşan silindirik bir kapasitör için: