Pojemność elektryczna kondensatora
Pojemność elektryczna kondensatoraData publikacji: 11-03-2022 🕒 5 min czytania
Co to jest kondensator?
Kondensator jest elementem, który ma zdolność przechowywania energii w postaci ładunku elektrycznego. Kondensatory istnieją w wielu różnych formach, od submilimetrowych kondensatorów ceramicznych, po polipropylenowe kondensatory do zastosowań przemysłowych, których masa sięga nawet dziesiątek kilogramów. Kondensator składa się z elektrod, między którymi znajduje się materiał dielektryczny, czyli izolacyjny jak: papier woskowany, mika, ceramika, tworzywa sztuczne lub, w przypadku kondensatorów elektrolitycznych, płynny żel. Mimo występowania warstwy izolacyjnej pomiędzy płytami kondensatora wystąpić może znikomy prąd, który jest traktowany jako niedoskonałość kondensatora.
Kondensator, kiedy zostanie podłączony do źródła prądu stałego gromadzi w sobie ładunek elektryczny i zachowuje go również po odłączeniu od źródła. Może więc pełnić funkcję „zbiornika” dla energii elektrycznej, bardzo podobnie jak akumulator lub bateria wielokrotnego użytku. Proces rozładowania i ładowania jest tu jednak bardzo szybki, ograniczają go parametry wewnętrzne kondensatora i rezystancja, przez którą jest ten kondensator rozładowywany.
Kondensatory pozwalają rozdzielić sygnały zmienne od stałych. Wykorzystuje się je także do blokowania nagłych pików, które mogłyby wyzwalać w sposób niekontrolowany układy cyfrowe.
Poniżej pokazane są symbole kondensatorów stosowane na schematach.
Pierwszy z nich, to symbol kondensatora niespolaryzowanego.
Kolejny symbol oznacza kondensator spolaryzowany, który należy włączać do obwodu z zachowaniem wskazanej na schemacie biegunowości wyprowadzeń.
Zdarza się również, że na schematach można spotkać symbol kondensatora niespolaryzowanego z dodanym znakiem plus, wtedy należy go traktować jako symbol kondensatora spolaryzowanego.
Zdarzają się też odwrotne sytuacje, kiedy symbole kondensatorów spolaryzowanych są pozbawione znaku plus, co wcale nie oznacza, że polaryzacja tych elementów przestaje obowiązywać.
Działanie kondensatora
Elektrony dopływają do płytki połączonej z ujemnym biegunem baterii i wtedy odpychają od siebie elektrony należące do drugiej płytki. To prowadzi do powstawania w drugiej płytce „dziur elektronowych”, które można traktować jak ładunki dodatnie. Kiedy odłączymy kondensator od baterii, elektrony zostają uwięzione w polu elektrycznym, które jest konsekwencją nagromadzenia elektronów na jednej elektrodzie i ich niedomiaru na drugiej. Trzeba jednak pamiętać, że w miarę upływu czasu różnica potencjału pomiędzy płytkami będzie maleć ze względu na upływność, która jest bardzo powolnym przepływem ładunków z jednej płytki do drugiej, możliwym z powodu niedoskonałości dielektryka oraz innych substancji otaczających płytki. Kondensatory w ofercie TME
Pojemność kondensatora
Pojemność jest właściwością elektryczną kondensatora i jest to stosunek zgromadzonego ładunku do napięcia. Jednostką pojemności jest Farad (F), nazwany tak na cześć brytyjskiego fizyka Michaela Faradaya. Najczęściej spotykamy się z kondensatorami o pojemnościach znacznie mniejszych od 1F, choć w określonych branżach wykorzystuje się także superkondensatory, które mają pojemności rzędu tysięcy faradów. Zgodnie z ogólnymi zasadami definiuje się jednostki podwielokrotne (mniejsze): milifarad (1 mF= 10-3 F), mikrofarad (1 µF= 10-6 F), nanofarad (1 nF= 10-9 F) i pikofarad (1 pF= 10-12 F). W Internecie można znaleźć wiele stron służących do przeliczania jednostek, także pojemności kondensatorów. Warto także pamiętać, że w USA można niekiedy (chociaż rzadko) spotkać zapis „mF” jako alternatywną formę zapisu jednostki mikrofarad (μF). Może to prowadzić do poważnych nieporozumień, gdyż mF jest poprawnym zapisem jednostki milifarad. Pojemność kondensatora jest tym większa im większa jest powierzchnia jego okładzin, im mniejsza jest odległość między okładzinami oraz zastosowany dielektryk ma większą przenikalność elektryczną.
Jak obliczyć pojemność kondensatora? Podstawowe wzory.
Pojemność elektryczna
Właściwości takie jak wielkość okładek i kształt mają wpływ na ilość magazynowanego ładunku, nawet jeśli przyłożone zostanie dokładnie takie samo napięcie U. Pojemność elektryczną kondensatora definiuje się więc jako stosunek maksymalnego ładunku Q, który może zgromadzić się w kondensatorze, do napięcia U przyłożonego do okładek. Innymi słowy, pojemność elektryczna jest maksymalnym ładunkiem przypadającym na 1V napięcia.
Pojemność elektryczna kondensatora płaskiego z próżnią
W przypadku kondensatora płaskiego pojemność zależna jest od powierzchni (S) dwóch identycznych okładek, które oddziela odległość d. Stała ε to przenikalność elektryczna próżni, równa 8,85⋅10−12F∕m.
Pojemność elektryczna kondensatora walcowego z próżnią
Kondensator cylindrycznym, czyli walcowy składa się z dwóch współosiowych przewodzących cylindrów . Wewnętrznego cylindra o promieniu R1, który może być w środku pusty lub pełny i zewnętrznego cylindra, który jest powłoką o promieniu wewnętrznym R2. Długość każdego z cylindrów określimy jako l.
Pojemność elektryczna kondensatorów połączonych szeregowo
Dla układu szeregowo połączonych kondensatorów odwrotność pojemności zastępczej jest sumą odwrotności pojemności kondensatorów składowych.
Pojemność elektryczna kondensatorów połączonych równolegle
Dla układu kondensatorów połączonych równolegle pojemność zastępcza jest sumą pojemności kondensatorów składowych.
Interesujesz się elektroniką? Odwiedź Tech Master Event
Jeśli stawiasz pierwsze kroki w świecie elektroniki i tworzysz pierwsze układy, Tech Master Event to serwis, którego szukasz. Na platformie możesz zamieszczać swoje własne projekty oraz szukać inspiracji w pracach innych użytkowników.
Tech Master Event to także przestrzeń, w której znajdziesz wiele konkursów dla młodych elektroników z całego świata.
Transfer Multisort Elektronik (TME) to jeden z największych globalnych dystrybutorów komponentów elektronicznych, elektrotechnicznych, wyposażenia warsztatowego, jak również automatyki przemysłowej. W katalogu dostępnych jest ponad 1 500 000 produktów od 1300 wiodących producentów. Nowoczesne centra logistyczne TME, mieszczące się w Łodzi oraz w Rzgowie, o łącznej powierzchni ponad 40 000m2, każdego dnia wysyłają blisko 6000 paczek z komponentami elektronicznymi do klientów w ponad 150 krajach.
TME angażuje się również w rozwój wiedzy i umiejętności młodych inżynierów i pasjonatów elektroniki poprzez projekt TME Edukacja, a także wspiera społeczność technologiczną, organizując cykl wydarzeń TechMasterEvent, promujących innowacje i wymianę doświadczeń.
