Kondensatory

Kondensator

Kondensator jest to układ

dwóch przewodników

przedzielonych

dielektrykiem, na których

zgromadzone są ładunki

elektryczne jednakowej

wartości ale

o przeciwnych

znakach.      

Budowa

Najprostsze kondensatory zbudowane są z dwóch płytek metalowych, między którymi znajduje się np. powietrze, materiał ceramiczny, papier impregnowany dielektrykiem. Te płytki nazywa się okładkami kondensatora.

Działanie IDoprowadzenie napięcia do okładek kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego. Po odłączeniu od źródła napięcia ładunki utrzymują się na okładkach siłami przyciągania elektrostatycznego. Ładunki równe są co do wartości bezwzględnej, lecz o przeciwnych znakach.

Doprowadzenie napięcia stałego U do końcówek kondensatora o pojemności C powoduje zgromadzenie w nim ładunku:

Q =C * U

Działanie II

W tym obwodzie kondensator połączony jest z baterią i żarówką. Zakładając że kondensator jest w miarę duży, po podłączeniu baterii żarówka się zaświeci ponieważ prąd zacznie przepływać przez nią do kondensatora. Żarówka stopniowo będzie przygasać aż zgaśnie, w momencie kiedy kondensator się naładuje. Jeśli zamiast baterii podłączymy kabel, prąd zacznie płynąć od plusowej okładki do minusowej, więc początkowo żarówka się zaświeci a następnie będzie przygasać w miarę rozładowywania się kondensatora.

Historia

Pierwszy kondensator został skonstruowany w 1746 roku w laboratorium Uniwersytetu w Lejdzie. Został on wykonany z butli zawierającej wodę, która była połączona drutem z maszyną elektrostatyczną. Po pewnym czasie pracy maszyny zgromadził się bardzo duży ładunek. Tak, więc pierwszy kondensator nosił nazwę "butelka lejdejowska".

Jednostki Jednostką pojemności jest farad,

który ma wymiar. Pojemność 1 farada posiada kondensator, w którym ładunek 1 Coulomba powoduje powstanie napięcia 1 volta. Jeden farad to bardzo duża jednostka, dlatego w praktyce spotyka się kondensatory o pojemnościach piko-, nano-, mikro- i milifaradów.

Parametry I Parametry kondensatora

Podstawowymi parametrami kondensatora są pojemność znamionowa wraz z tolerancją oraz napięcie znamionowe i stratność dielektryczna (tangens kąta strat d). Do ważniejszych parametrów kondensatora zalicza się napięcie probiercze, dopuszczalne napięcie przemienne, rezystancję izolacji, temperaturowy współczynnik pojemności, kategorię klimatyczną i rozmiary. W niektórych zastosowaniach istotne znaczenie mają również takie parametry jak: temperaturowa stałość pojemności, moc znamionowa, częstotliwość maksymalna (graniczna), dopuszczalne obciążenie impulsowe itp.

Parametry II

Gdzie: C – pojemność, w faradach Q – ładunek zgromadzony na jednej okładce, w kulombach U – napięcie elektryczne między okładkami, w woltach.

Pojemność elektryczna – zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku. Pojemność kondensatora określają przenikalność elektryczna, oraz rozmiary (grubość i powierzchnia) materiału dielektrycznego wypełniającego przestrzeń między elektrodami przewodzącymi.

Parametry III

Jak łatwo zauważyć pomiędzy okładkami naładowanego kondensatora powstaje jednorodne pole elektryczne, którego natężenie zależy od różnicy potencjałów i odległości między okładkami:

E = ΔV / d

E - natężenie pola elektrycznegoΔV - różnica potencjałówd - odległość między okładkami

Parametry IV

Pojemność znamionowaCn kondensatora jest to wartość pojemności założona przy wytwarzaniu kondensatora, która z uwzględnieniem tolerancji podawana jest jako jego cecha. W określonych warunkach różnica między pojemnością rzeczywistą a znamionową kondensatora, tj. odchyłka pojemności, nie może być większa niż wartość wynikająca z tolerancji. Wartości pojemności znamionowej tworzą ciągi liczb, które oznacza się symbolami E3, E6, El 2, E24 itd.

Tolerancja pojemnościpodawana w procentach możliwa odchyłka rzeczywistej wartości opornika od jego wartościnominalnej

Parametry VNapięcie znamionowe Un kondensatora jest to wartość napięcia stałego (dla niektórych kondensatorów wartość napięcia przemiennego o określonej częstotliwości, zwykle 50 Hz), które może być długotrwale doprowadzone do kondensatora nie powodując jego uszkodzenia ani jakiejkolwiek trwałej zmiany jego parametrów. Wartości napięcia znamionowego są znormalizowane, są to więc np. wartości 25V, 63V, 100V, 160V, 250V itd. Przez określony czas (zwykle l minutę) kondensator powinien także bez żadnej szkody wytrzymać napięcie o większej wartości, nazywane napięciem probierczym równym, w zależności od typu kondensatora, 1,4-2,5 Un. Wartość obu tych napięć zależy również od warunków pracy kondensatora, tj. rodzaju doprowadzonego napięcia (stałe, przemienne, impulsowe) oraz temperatury otoczenia, przy czym zmniejsza się ona ze wzrostem zarówno częstotliwości jak i temperatury. Jeżeli do kondensatora jest doprowadzone napięcie zmienne, to w pierwszym przybliżeniu można przyjąć warunek, aby suma składowej stałej i składowej przemiennej nie przekraczała wartości napięcia znamionowego określonego dla przebiegu prądu stałego (zalecenia szczegółowe dla danego kondensatora są podawane w warunkach technicznych.)

Parametry VI Stratność kondensatora, tj. jednostkowe

straty energii wynikające z pracy kondensatora przy napięciu przemiennym, charakteryzuje tangens kata strat (czyli tg). Straty kondensatora są zazwyczaj większe niż straty samego dielektryka ze względu na występowanie również strat w elektrodach i doprowadzeniach. Wartość strat zależy od częstotliwości i temperatury, przy czym przebieg tej zależności jest złożoną funkcją polaryzacji dielektryka oraz rezystancji kondensatora. W katalogach wartość tg d podaje się dla ściśle określonej częstotliwości pomiarowej, zwykle l kHz lub l MHz (dla kondensatorów elektrolitycznych — 100 Hz).

Bibliografia

http://pl.wikipedia.org/wiki/Kondensator