Co to jest pojemność elektryczna i jak jest mierzona
Definicja
W przypadku przewodów pojemność elektryczna to wartość charakteryzująca zdolność organizmu do akumulacji ładunku elektrycznego. To jest jego fizyczne znaczenie. Jest oznaczony łacińską literą C. Jest równy stosunkowi ładunku do potencjału, jeśli jest zapisany w formie wzoru, otrzymuje się:
C = q / f
Pojemność elektryczna dowolnego obiektu zależy od jego kształtu i wymiarów geometrycznych. Jeśli weźmiemy na przykład przewodnik w kształcie kuli, wówczas wzór do obliczania jego wartości będzie wyglądał następująco:
Ta formuła dotyczy pojedynczego przewodnika. Jeśli umieścisz dwa przewodniki obok siebie i oddzielisz je dielektrykiem, otrzymasz kondensator. O tym trochę później, teraz spójrzmy na to, co jest mierzone pojemność elektryczna.
Jednostką miary pojemności elektrycznej jest farad. Jeśli rozłożysz go na składniki zgodnie ze wzorem, wówczas:
1 farad = 1 C / 1 V.
Historycznie wymiar tego urządzenia nie został poprawnie wybrany. Faktem jest, że w praktyce musisz pracować z pojemnościami elektrycznymi: milami, mikro, nano i pikofaradami. Co równa się ułamkom farada, a mianowicie:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F.
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
Kondensatory
Kondensator to dwie płytki z materiału przewodzącego umieszczone naprzeciw siebie, pomiędzy którymi znajduje się warstwa dielektryczna. W stanie naładowanym płytki mają różne potencjały: jeden z nich będzie dodatni, a drugi ujemny. Pojemność elektryczna kondensatora zależy od wielkości ładunku na jego płytkach i różnicy potencjałów, napięcia między nimi. Między płytami powstaje pole elektrostatyczne, które utrzymuje ładunki na płytach. Wzór na pojemność elektryczną kondensatora w ogólnym przypadku:
C = q / U
Krótko mówiąc, pojemność kondensatora zależy od powierzchni płytek i odległości między nimi, a także od względnej stałej dielektrycznej materiału znajdującego się między nimi. Wyróżnia je zastosowany dielektryk:
- ceramika;
- film;
- mika;
- papier metalowy;
- elektrolityczny;
- tantal itp.
Zgodnie z kształtem płytek:
- mieszkanie;
- cylindryczny;
- sferyczne itp.
Ponieważ wzór na powierzchnię figury zależy od jej kształtu, wzór na pojemność będzie różny dla każdego przypadku.
W przypadku płaskiego kondensatora:
Dla dwóch koncentrycznych kul ze wspólnym centrum:
W przypadku kondensatora cylindrycznego:
Podobnie jak inne elementy obwodu elektrycznego, w tym przypadku istnieją dwa główne sposoby łączenia kondensatorów: równoległy i szeregowy.
Od tego zależy ostateczna pojemność elektryczna powstającego obwodu. Obliczenia pojemności kilku kondensatorów przypominają obliczenia rezystancji rezystorów w różnych połączeniach, tylko wzory dla metod łączenia znajdują się wręcz przeciwnie, to znaczy:
- Po połączeniu równoległym całkowita pojemność elektryczna obwodu jest sumą pojemności każdego z elementów. Każde następne podłączenie zwiększa całkowitą pojemność
Ctotal = C1 + C2 + C3
- Po połączeniu szeregowym pojemność elektryczna obwodu zmniejsza się, podobnie jak spadek rezystancji w obwodzie połączonych równolegle rezystorów. To znaczy:
Łóżeczko dziecięce = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Ważny! W obwodzie równoległym napięcia na płytkach każdego elementu są takie same. Służy to do uzyskania dużych mocy elektrycznych. W szeregowym połączeniu dwóch elementów napięciowych na płytkach każdego z kondensatorów jest połowa napięcia całkowitego. Przez trzy, trzecie i tak dalej.
Baterie i zużycie energii
Główne cechy baterii to:
- Napięcie znamionowe.
- Pojemność.
- Maksymalny prąd rozładowania.
W takim przypadku, aby określić charakterystykę ilościową czasu działania lub, mówiąc prosto, obliczyć, jak długo trwa bateria, stosuje się wartość pojemności.
W akumulatorach stosuje się następujące wymiary do opisania pojemności elektrycznej:
- I * h - amperogodziny dla dużych akumulatorów, na przykład samochodowych.
- mAh - miliamperogodziny, dla akumulatorów do urządzeń do noszenia, takich jak smartfony, quadkoptery i elektroniczne papierosy.
- W * godziny - Watt godziny.
Te cechy pozwalają określić, jak długo bateria wytrzyma pod określonym obciążeniem. Aby określić pojemność elektryczną akumulatora mierzy się w zawieszkach (C). Z kolei wisiorek jest równy ilości energii elektrycznej przenoszonej do akumulatora przy prądzie 1A przez 1s. Następnie, jeśli przełożysz na godziny, to przy prądzie 1A przez 1 godzinę transmitowanych jest 3600 C.
Jednym ze sposobów pomiaru pojemności akumulatora jest rozładowanie go znanym prądem i należy zmierzyć czas rozładowania. Załóżmy, że jeśli akumulator zostanie rozładowany do minimalnego poziomu napięcia w ciągu 10 godzin przy prądzie 5 A, wówczas jego pojemność wynosi 50 A * h
Energia elektryczna jest ważną ilością w elektronice i elektrotechnice. W praktyce kondensatory są stosowane w prawie każdym obwodzie urządzenia elektronicznego. Na przykład w zasilaczach - aby wygładzić tętnienia, zmniejszyć wpływ skoków wysokiego napięcia na przełączniki zasilania. Podczas synchronizacji obwodów różnych obwodów, a także w sterownikach PWM w celu ustawienia częstotliwości roboczej. Baterie są również powszechnie używane. Zasadniczo zadania magazynowania energii i przesunięcia fazowego są bardzo powszechne.
Dostarczony film pomoże szczegółowo zbadać problem:
Krótkie wyjaśnienie znajduje się w tym samouczku wideo:
Teraz wiesz, co to jest pojemność elektryczna, w jakich jednostkach jest mierzona i od czego zależy ta ilość. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie przydatne i zrozumiałe!
Powiązane materiały:
Ładowanie...
