Конденсатори.

Їх застосування.

​

​

​

​

​

​

1

Конденсатори. Ємність конденсаторів

КОНДЕНСАТОР

Конденсатор – це система з двох чи більше провідників (електродів, обкладок), розділених шаром діелектрика, товщина якого менша у порівнянні з розміром провідників. Така система здатна зберігати електричний заряд. Конденсатори широко використо-вують в електротехніці.

Condenso (лат.) – ущільнюю, згущую.

ПЛОСКИЙ КОНДЕНСАТОР

Напруженість Е-поля плос-кого конденсатора і сила притягання його пластин:

Найпростіший конденсатор – це дві металічні пластини з шаром діелектрика (наприклад, повітря) між ними. Його називають плоским конденсатором. �Якщо пластинам надати однакового �заряду різних знаків, між пластинами виникне однорідне Е-поле.

Електрична стала

ε₀ = 8,85∙ 10^-12 Ф/м

ЄМНІСТЬ КОНДЕНСАТОРА

Основною характеристикою конденсатора є його електрична ємність – відношення накопиченого на обкладках заряду до напруги (різниці потенціалів) між обкладками:

Ємність плоского конденсатора з пластинами площею S кожна та відстанню між ними d, заповненого діелектриком з діелектричною проникністю ε:

Одиниця вимірювання електроємності – фарад [Ф]:

1 Ф = 1 Кл : 1 В

ε₀ = 8,85∙ 10^-12 Ф/м

ПЕРШИЙ КОНДЕНСАТОР

Перший конденсатор – «лейденську банку» - створили у 1745 році у німецькому місті Лейден фізик Едвальд Юрген фон Клейст та Пітер ван Мушенбрук. Це була закупорена та наповнена водою скляна банка, обклеєна всередині та зовні фольгою. Крізь кришку у банку був введений металевий стержень.

ПЕРШИЙ КОНДЕНСАТОР

Лейденська банка накопичувала заряд близько 1 мкКл. Завдяки Лейденській банці вперше вдалося отримати штучну електричну іскру.

Поняття електроємності

• Відношення заряду провідника до його потенціалу для різних куль буде різним. Це відношення називають електроємністю провідника.
• Електроємністю провідника називають величину, яка вимірюється відношенням заряду провідника q до його потенціалу:

​

• Електроємність не залежить ні від заряду провідника, ні від його потенціалу.

​

​

​

Одиниці електроємності

• Одиницею електроємності в СІ є:

​

• На честь англійського фізика М. Фарадея одиниця названа фарадом.
• 1 фарад - ємність провідника, у якого зміна заряду на 1 Кл викликає зміну потенціалу на 1 В.
• 1 Фарад дуже велика одиниця вимірювання. Тому застосовують наступні одиниці ємності:

1мкФ=1·10^-6Ф, 1пФ=1·10^-12Ф.

​

​

Електрична ємність конденсатора

• Під електричною ємністю конденсатора розуміють фізичну величину, яка дорівнює відношенню заряду q, накопиченого в конденсаторі, до різниці потенціалів між його обкладками:

​

​

​

​

ЄМНІСТЬ КОНДЕНСАТОРА

В техніці використовують також конденсатори змінної ємності. Ємність таких конденсаторів може змінюватись, частіше всього за рахунок площі перекриття їх пластин. Деякі з пластин таких конденсаторів нерухомі, а між ними поміщені пластини, що можуть обертатись навколо спільної осі.

Види конденсаторів

• Залежно від свого призначення конденсатори поділяються на конденсатори постійної ємності і конденсатори змінної ємності.

​

​

​

• За типом діелектрика конденсатори поділяються на паперові, керамічні, слюдяні, повітряні, електролітичні.

​

​

​

ФОРМИ КОНДЕНСАТОРІВ

Крім плоских, бувають конденсатори і іншої форми:

Циліндричні конденсатори

Сферичні конденсатори

В рулонних конденсаторах довгі смужки алюмінієвої фольги розділені смужкою паперу, просоченого електролітом.

ЕНЕРГІЯ КОНДЕНСАТОРА

Енергію, накопичену електричним полем конденсатора, можна обчислити за формулами:

Ця робота рівна роботі по розділенню позитивних і негативних зарядів під час зарядки конденсатора; ця ж енергія виділиться при повній його розрядці.

​

Для плоского конденсатора:

З’ЄДНАННЯ КОНДЕНСАТОРІВ

ПАРАЛЕЛЬНЕ З’ЄДНАННЯ

З'єднавши конденсатори паралельно, можна збільшити ємність отриманої системи. В цьому випадку напруги на конденсаторах однакові, а заряд системи рівний сумі окремих зарядів:

Для N однакових конденсаторів

С = N∙С₁

З’ЄДНАННЯ КОНДЕНСАТОРІВ

ПОСЛІДОВНЕ З’ЄДНАННЯ

З'єднавши конденсатори послідовно, ми надамо заряди від джерела лише крайнім зовнішнім обкладкам систе-ми; заряди ж кожного конденсатора будуть рівні. Ємність системи при цьому зменшиться:

Для N однакових конденсаторів

С = С₁:N

Адреси он-лайн калькуляторів для обчислення ємності системи конденсаторів:

http://cxem.net/calc/capacitor_series_calc.php

http://cxem.net/calc/capacitor_parallel_calc.php

В.М.Данилюк 2014, Вільногірськ

Цікавий історичний факт!

• Перший конденсатор винайшов у 1745 р. голландський математик Пітер фон Мушенброк. В історію цей прилад ввійшов під назвою лейденської банки – від назви міста Лейдена.

17

Що ж таке конденсатор?

Конденсатор – це пристрій, який служить для нагромадження великих зарядів у малій ділянці простору та їх миттєвій віддачі. Конденсатор складається з близько розташованих провідників, розділених шаром діелектрика.

18

Навіщо потрібні конденсатори?

Електроємність поодинокого провідника дуже мала. Збільшувати електроємність за рахунок розмірів провідника незручно.

Наприклад, щоб дістати ємність 1 мкФ, треба було б взяти провідник кулястої форми з радіусом 9 км!

В електротехніці й радіотехніці, де потрібні великі електроємності, застосовують систему провідників – конденсатори.

19

Іншими словами…

Конденсатор – це система з двох чи більше провідників (електродів, обкладок), розділених шаром діелектрика, товщина якого менша у порівнянні з розміром провідників. Така система здатна зберігати електричний заряд. І такі системи називаються конденсаторами, а провідники, що утворюють конденсатор, називаються обкладками конденсатора.

20

Condenso (лат.) – ущільнюю, згущую.

Типи конденсаторів �за конфігурацією обкладок

Залежно від форми конденсатори поділяються на:

- плоскі;

​

- сферичні;

​

​

- циліндричні.

21

Види конденсаторів �за призначенням

22

Конденсатори

23

Застосування конденсаторів

Конденсатори широко застосовуються

в електротехнічних схемах. Звичайно конденсатор, який застосовується в техніці, складається з пластинок станіолю, розділених парафінованим папером або слюдою.

24

Застосування конденсаторів

В радіотехніці широко застосовуються електролітичні конденсатори, які мають при невеликій робочій напрузі електроємність в декілька тисяч мікрофарад.

Такі конденсатори мають циліндричну форму, одна з двох алюмінієвих обкладок вкрита тонким шаром окису алюмінію, служить діелектриком.

25

Застосування конденсаторів

В радіотехніці широко застосовують конденсатори змінної ємності. Такий конденсатор складається із системи паралельних нерухомих та рухомих пластин.

Повертаючи систему рухомих пластин навколо осі, можна змінювати площу поверхонь, а значить, змінювати електроємність такого конденсатора.

​

26

27

Конденсатори використовують в енергетиці

Конденсатори парової турбіни

28

При з'єднанні конденсатора з котушкою індуктивності утворюється коливальний контур, який використовується

у пристроях прийому-передачі

29

За допомогою конденсаторів можна отримувати імпульси великої потужності, наприклад, у фотоспалахах

30

Оскільки конденсатор здатний довгий час зберігати заряд, то його можна використовувати як елемент пам'яті. Цей принцип використовує динамічна оперативна пам'ять у сучасних комп’ютерних системах

Дякую �за увагу!

31