Навіщо потрібен конденсатор?

Навіщо потрібен конденсатор?

Якщо заглянути всередину корпусу будь-якого електроприладу, можна побачити безліч різних компонентів, що застосовуються в сучасній схемотехніці. Розібратися, як працюють всі ці з'єднані в єдину систему резистори, транзистори, діоди і мікросхеми, досить складно. Однак для того щоб зрозуміти, навіщо потрібен конденсатор в електричних ланцюгах, достатньо знань шкільного курсу фізики.

Зміст статті

  • Пристрій конденсатора і його властивості
    • Накопичення енергії
    • Залежність опору від частоти струму
  • Де застосовуються конденсатори?

Пристрій конденсатора і його властивості

Конденсатор складається з двох або більше електродів - обкладок, між якими поміщений шар діелектрика. Така конструкція має здатність накопичувати електричний заряд при підключенні до джерела напруги. В якості діелектрика можуть використовуватися повітря або тверді речовини: папір, слюда, кераміка, оксидні плівки.

Основна характеристика конденсатора - постійна або змінна електрична ємність, яка вимірюється в Фарада. Вона залежить від площі обкладок, зазору між ними і виду діелектрика. Ємність конденсатора визначає два найважливіших його властивості: здатність накопичувати енергію і залежність провідності від частоти сигналу, що пропускається, завдяки яким цей компонент набув широкого застосування в електричних ланцюгах.

до змісту ↑

Накопичення енергії

Якщо підключити плоский конденсатор до джерела постійної напруги, на одному з його електродів будуть поступово збиратися негативні заряди, а на іншому - позитивні. Даний процес, званий зарядкою, показаний на малюнку. Його тривалість залежить від значень ємності та активного опору елементів ланцюга.

натисніть на картинку для збільшення

Наявність діелектрика між обкладинками перешкоджає протіканню заряджених частинок усередині пристрою. Але в самій ланцюга в цей час електричний струм буде існувати до тих пір, поки напруги на конденсаторі і джерелі не стануть рівні. Тепер, якщо відключити елемент живлення від ємності, вона сама буде своєрідною батарейкою, здатної віддавати енергію в разі приєднання навантаження.

до змісту ↑

Залежність опору від частоти струму

Підключений до ланцюга змінного струму конденсатор буде періодично перезаряджатися відповідно до зміни полярності напруги живлення. Таким чином, розглянутий електронний компонент, поряд з резисторами і котушками індуктивності, створює опір Rс = 1 / (2πfC), де f - частота, С - ємність.

Як видно з наведеної залежності, конденсатор має високу провідність по відношенню до високочастотним сигналам і слабо проводить низькочастотні. Опір ємнісного елемента в ланцюзі постійного струму буде нескінченно великою, що еквівалентно її розриву.

Вивчивши ці властивості, можна розглянути, навіщо потрібен конденсатор і де він використовується.

до змісту ↑

Де застосовуються конденсатори?

  • Фільтри - пристрої в радіоелектронних, енергетичних, акустичних та інших системах, призначені для пропускання сигналів в певних діапазонах частот.Наприклад, в звичайному зарядному пристрої для мобільного телефону застосовуються конденсатори для згладжування напруги за рахунок придушення високочастотних складових.
  • Коливальні контури електронної апаратури. Їх робота заснована на тому, що при включенні конденсаторів в сукупності з котушкою індуктивності в ланцюзі виникають періодичні напруги і струми.
  • Формувачі імпульсів, таймери, аналогові обчислювальні пристрої. У роботі цих систем використовується залежність часу заряду конденсатора від величини ємності.
  • Випрямлячі з множенням напруги, що застосовуються в тому числі в рентгенотехніческіх установках, лазерах, прискорювачах заряджених частинок. Тут найважливішу роль відіграє властивість ємнісного компонента накопичувати енергію, зберігати і віддавати її.

Звичайно, це тільки найпоширеніші пристрої, де використовуються конденсатори. Без них не обійдеться жодна складна побутова, автомобільна, промислова, телекомунікаційна, силова електронна апаратура.