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.
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.
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.
