Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Концепцията за капацитет често се среща в електротехниката. В този случай не става дума за кофа или друг съд, а за електрическия капацитет на проводника, батерията и кондензатора. Не можете да объркате тези понятия. В тази статия ще разберем какво е електрическия капацитет, от какво зависи и в какви единици се измерва.дефиниция
За проводниците електрическият капацитет е количество, което характеризира способността на тялото да акумулира електрически заряд. Това е нейният физически смисъл. Тя се обозначава с латинската буква С. Тя е равна на съотношението на заряда към потенциала, ако е написана под формата на формула, тогава получаваме следното:
C = q / F
Електрическият капацитет на всеки обект зависи от неговата форма и геометрични размери. Ако разглеждаме проводника под формата на сфера, като пример, тогава формулата за изчисляване на нейната стойност ще бъде:
Тази формула важи за самотен проводник. Ако поставите два проводника рамо до рамо и ги разделите с диелектрик, тогава ще получите кондензатор. За това малко по-късно, сега да разберем какво се измерва в електрическия капацитет.
Единица за измерване на електрическия капацитет - фарад. Ако го разложим на компоненти съгласно формулата, тогава:
1 farad = 1 C / 1 V
Исторически, измерението на тази единица е избрано не съвсем правилно. Факт е, че на практика е необходимо да се работи със стойностите на електрическата мощност: мил-, микро-, нано- и пикофарад. Какво е равно на фракциите на фарад, а именно:
1 mF = 10 (- 3) F
1 μF = 10 (- 6) F
1 nF = 10 (- 9) F
1 pF = 10 (- 12) F
кондензатори
Кондензаторът е две плочи от проводящ материал, разположени един срещу друг, между които има диелектричен слой. В зареденото състояние плочите имат различни потенциали: единият от тях ще бъде положителен, а вторият отрицателен. Капацитетът на кондензатора зависи от количеството на заряда на неговите пластини и от потенциалната разлика, напрежението между тях. Между пластините възниква електростатично поле, което задържа зарежданията върху плочите. Формулата за електрическия капацитет на кондензатора обикновено е:
C = q / U
Казано с прости думи, капацитетът на кондензатора зависи от площта на плочите и разстоянието между тях, както и от относителната диелектрична константа на материала, разположен между тях. Те се отличават с използвания диелектрик:
- керамичен;
- мембрана;
- слюда;
- метал и хартия;
- електролитна;
- тантал и др.
Формата на плочите:
- плосък;
- цилиндрична;
- сферичен и т.н.
Тъй като формулата на площта на фигурата зависи от нейната форма, тогава формулата на капацитета ще бъде различна за всеки случай.
За плосък кондензатор:
За две концентрични сфери с общ център:
За цилиндричен кондензатор:
Подобно на други елементи на електрическата верига, в този случай има два основни начина за свързване на кондензатори: паралелни и серийни.
Общият електрически капацитет на получената верига зависи от него. Изчисленията на капацитета на няколко кондензатора приличат на изчисленията на съпротивлението на резистори в различни съединения, а напротив са подредени само формулите за методите на свързване, т.е.
- При паралелно свързване, общият електрически капацитет на веригата е сумата от капацитета на всеки от елементите. Всяка следваща връзка увеличава общия капацитет
Ctot = С1 + С2 + С3
- При серийно свързване електрическият капацитет на веригата намалява, подобно на намаляването на съпротивлението във веригата на паралелно свързани резистори. Това е:
Ctot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Важно е! В паралелна схема на свързване, напреженията на плочите на всеки елемент са еднакви. Това се използва за производство на големи електрически капацитети. При серийното свързване на два елемента напреженията на плочите на всеки от кондензаторите са половината от общото напрежение. За три трети и така нататък.
Батерии и електрически капацитет
Основните характеристики на батериите са:
- Номинално напрежение.
- Капацитет.
- Максимален ток на разреждане.
В този случай, за да се определят количествените характеристики на работното време или, по-просто, да се изчисли колко дълго устройството ще работи батерията ще бъде достатъчно, използвайте стойността на капацитета.
При батериите се използват следните размери за описание на електрическия капацитет:
- A * h - ампер-часове за големи батерии, като например автомобил.
- mAh - милиамерни часове, за батерии за носими устройства, като смартфони, квадрокоптери и електронни цигари.
- W * часа - ват-часа.
Тези характеристики ви позволяват да определите колко дълго батерията може да издържи на определен товар. За определяне на електрическата мощност на батерията се измерва в висулките (CL). От своя страна висулката е равна на количеството електроенергия, прехвърлено към батерията при ток от 1А на 1s. След това, ако се преведе на часове, тогава при ток от 1А, за 1 час се предават 3600 клетки.
Един от начините за измерване на капацитета на акумулаторната батерия е да я източите с известен ток и трябва да измервате времето за разреждане. Да предположим, че ако батерията е разредена до минимално ниво на напрежението за 10 часа с ток от 5А, тогава неговият капацитет е 50 Ah.
Електрическата интензивност е важна величина в електрониката и електротехниката. На практика кондензаторите се използват в почти всяка верига на електронно устройство. Например, в захранващите устройства, за да се изгладят пулсациите, за да се намали ефектът от високите напрежения на пиковете на захранването. По време на веригите за синхронизация на различни схеми, както и в PWM контролерите, за да се настрои работната честота. Батериите също се използват навсякъде. Като цяло, задачите за акумулиране на енергия и фазово изместване са много чести.
По-подробно проучване на проблема ще помогне на видеоклипа:
Кратко видео обяснение е дадено в този видео урок:
Сега знаете какво е електрическия капацитет, в какви единици се извършва неговото измерване и от какво зависи дадено количество. Надяваме се, че предоставената информация е полезна и разбираема за вас!
Материали по темата:
- Как да се определи капацитета на кондензатор
- Какво е електрически заряд
- Законът на Кулон в прости думи