Čo je to elektrická kapacita a ako sa meria

V elektrotechnike sa často vyskytuje pojem kapacita. V tomto prípade nehovoríme o vedre alebo inej nádobe, ale o elektrickej kapacite vodiča, batérie a kondenzátora. Nie je možné zameniť tieto pojmy. V tomto článku pochopíme, čo je elektrická kapacita, na čom závisí a v akých jednotkách sa meria.

obsah:

definícia
kondenzátory
Batérie a spotreba energie

definícia

V prípade vodičov je elektrická kapacita množstvo, ktoré charakterizuje schopnosť tela akumulovať elektrický náboj. Toto je jeho fyzický význam. Označuje sa latinským písmenom C. Rovná sa pomeru náboja k potenciálu, ak je napísaný vo forme vzorca, získa sa toto:

C = q / f

Elektrická kapacita ktoréhokoľvek objektu závisí od jeho tvaru a geometrických rozmerov. Ak vezmeme ako príklad dirigenta vo forme gule, vzorec na výpočet jeho hodnoty bude vyzerať takto:

Tento vzorec platí pre osamelý vodič. Ak umiestnite dva vodiče vedľa seba a oddelíte ich dielektrikom, dostanete kondenzátor. O tom trochu neskôr, teraz sa pozrime na to, čo sa meria elektrická kapacita.

Jednotka merania elektrickej kapacity je ďaleko. Ak ju rozložíte na komponenty podľa vzorca, potom:

1 farad = 1 C / 1 V

Z historického hľadiska nebol rozmer tejto jednotky vybraný správne. Faktom je, že v praxi je potrebné pracovať s elektrickými kapacitami: kilometre, mikro, nano a picofarady. Ktorý sa rovná zlomkom farad, a to:

1 mF = 10 ^ (-3) Ф

1 uF = 10 ^ (- 6) F

1 nF = 10 ^ (- 9) Ф

1 pF = 10 ^ (- 12) Ф

kondenzátory

Kondenzátor sú dve doštičky z vodivého materiálu umiestnené proti sebe, medzi ktorými je dielektrická vrstva. V nabitom stave majú platne rôzne potenciály: jeden z nich bude pozitívny a druhý negatívny. Elektrická kapacita kondenzátora závisí od veľkosti náboja na jeho doskách a potenciálneho rozdielu, napätia medzi nimi. Medzi doskami vzniká elektrostatické pole, ktoré drží dosky na doskách. Vzorec pre kapacitu kondenzátora vo všeobecnom prípade:

C = q / U

Jednoducho povedané, kapacita kondenzátora závisí od oblasti dosiek a vzdialenosti medzi nimi, ako aj od relatívnej dielektrickej konštanty materiálu, ktorý sa nachádza medzi nimi. Vyznačujú sa použitým dielektrikom:

keramika;
filmom;
sľuda;
kovový papier;
elektrolytické;
tantal atď.

Podľa tvaru dosiek:

plochý;
valcový;
sférické atď.

Pretože vzorec pre oblasť obrázku závisí od jeho tvaru, vzorec pre kapacitu sa bude v každom prípade líšiť.

Pre plochý kondenzátor:

Pre dve sústredné gule so spoločným stredom:

Pre valcový kondenzátor:

Podobne ako iné prvky elektrického obvodu, v tomto prípade existujú dva hlavné spôsoby pripojenia kondenzátorov: paralelný a sériový.

Konečná elektrická kapacita výsledného obvodu závisí od toho. Výpočty kapacitancie niekoľkých kondenzátorov pripomínajú výpočty odporov rezistorov pri rôznych pripojeniach, naopak, vzorce pre spôsoby pripojenia sú naopak umiestnené, to znamená:

Pri paralelnom pripojení predstavuje celková elektrická kapacita obvodu súčet kapacít každého z prvkov. Každý ďalší pripojený zvyšuje celkovú kapacitu

Ctotal = C1 + C2 + C3

Pri sériovom zapojení sa elektrický výkon obvodu zníži, podobne ako pokles odporu v obvode paralelne zapojených odporov. tj:

Cot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)

Dôležité! V paralelnom obvode sú napätia na doskách každého prvku rovnaké. Používa sa na získanie veľkých elektrických kapacít. V sériovom zapojení dvoch napäťových prvkov na doskách každého z kondenzátorov je polovica celkového napätia. Na tri tretiny a tak ďalej.

Batérie a spotreba energie

Hlavné charakteristiky batérií sú:

Menovité napätie.
Kapacita.
Maximálny vybíjací prúd.

V tomto prípade sa na stanovenie kvantitatívnej charakteristiky prevádzkového času alebo jednoduchým spôsobom na výpočet doby životnosti batérie použije hodnota kapacity.

V nabíjateľných batériách sa na opis elektrickej kapacity používajú tieto rozmery:

A * h - ampérhodiny pre veľké batérie, napríklad pre automobily.
mAh - miliampérhodina, pre batérie pre nositeľné zariadenia, ako sú smartfóny, kvadrokoptéry a elektronické cigarety.
W * hodiny - Watt hodiny.

Tieto charakteristiky vám umožňujú určiť, ako dlho vydrží batéria pri určitom zaťažení. Na určenie elektrickej kapacity batérie sa meria v príveskoch (C). Prívesok sa potom rovná množstvu elektrickej energie prevedenej na batériu pri prúde 1A po dobu 1 s. Ak potom preložíte na hodiny, potom pri 1A po dobu 1 hodiny sa prenesie 3600 ° C.

Jedným zo spôsobov, ako zmerať kapacitu batérie, je vybiť ju známym prúdom a musíte zmerať čas vybitia. Predpokladajme, že ak je batéria vybitá na minimálne napätie za 10 hodín pri prúde 5 A, potom je jej kapacita 50 A * h

Elektrina je dôležité množstvo v elektronike a elektrotechnike. V praxi sa kondenzátory používajú takmer v každom obvode elektronického zariadenia. Napríklad v napájacích zdrojoch - na vyhladenie zvlnenia znížte vplyv prepätia vysokého napätia na vypínače. Počas časovacích obvodov rôznych obvodov, ako aj v regulátoroch PWM, aby sa nastavila prevádzková frekvencia. Bežne sa používajú aj batérie. Úlohy ukladania energie a fázového posunu sú vo všeobecnosti veľmi bežné.

Poskytnuté video vám pomôže problém podrobnejšie preštudovať:

V tomto videu tutoriále je uvedené krátke vysvetlenie:

Teraz viete, čo je elektrická kapacita, v akých jednotkách sa meria a od čoho toto množstvo závisí. Dúfame, že poskytnuté informácie boli pre vás užitočné a zrozumiteľné!

Súvisiace materiály: