Ce este capacitanța electrică și cum se măsoară
Definiție
Pentru conductori, o capacitate electrică este o valoare care caracterizează capacitatea corpului de a acumula o sarcină electrică. Acesta este sensul său fizic. Se notează cu litera latină C. Este egal cu raportul de încărcare la potențial, dacă este scris sub forma unei formule, se obțin următoarele:
C = q / f
Capacitatea electrică a oricărui obiect depinde de forma și dimensiunile geometrice ale acestuia. Dacă considerăm un exemplu un conductor sub forma unei bile, atunci formula pentru calcularea valorii sale va arăta ca:
Această formulă este valabilă pentru un conductor solitar. Dacă așezați doi conductori unul lângă altul și îi separați cu un dielectric, atunci obțineți un condensator. Despre acest lucru, puțin mai târziu, acum să analizăm ce se măsoară capacitatea electrică.
Unitatea de măsură a capacității electrice este farad. Dacă îl descompun în componente conform formulei, atunci:
1 farad = 1 C / 1 V
Istoric, dimensiunea acestei unități nu a fost aleasă corect. Cert este că în practică trebuie să lucrați cu capacități electrice: mile, micro, nano și picofarad. Ceea ce este egal cu fracțiile unui farad și anume:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
condensatori
Un condensator este format din două plăci de material conductiv situate unul lângă celălalt, între care există un strat dielectric. În starea încărcată, plăcile au potențiale diferite: una dintre ele va fi pozitivă, iar a doua negativă. Capacitatea electrică a condensatorului depinde de mărimea încărcării pe plăcile sale și de diferența de potențial, de tensiunea dintre ele. Între plăci apare un câmp electrostatic, care ține sarcinile pe plăci. Formula capacității unui condensator în cazul general:
C = q / U
În cuvinte simple, capacitatea condensatorului depinde de zona plăcilor și de distanța dintre ele, precum și de constanta dielectrică relativă a materialului amplasat între ele. Se disting prin dielectricul utilizat:
- ceramică;
- film;
- mica;
- hârtie metalică;
- electrolitic;
- tantal etc.
În funcție de forma plăcilor:
- apartament;
- cilindric;
- sferice etc.
Deoarece formula pentru suprafața unei figuri depinde de forma acesteia, formula de capacitate va fi diferită pentru fiecare caz în parte.
Pentru un condensator plat:
Pentru două sfere concentrice cu un centru comun:
Pentru condensator cilindric:
Ca și alte elemente ale circuitului electric, în acest caz există două moduri principale de conectare a condensatoarelor: paralel și serial.
Capacitatea electrică finală a circuitului rezultat depinde de aceasta. Calculele capacitanței mai multor condensatoare sunt o reminiscență a calculelor rezistenței rezistențelor în diferite conexiuni, numai formulele pentru metodele de conectare sunt situate dimpotrivă, adică:
- Când este conectat în paralel, capacitatea electrică totală a circuitului este suma capacităților fiecăruia dintre elemente. Fiecare conectat următor crește capacitatea totală
Ctotal = C1 + C2 + C3
- Când este conectat în serie, capacitatea electrică a circuitului scade, ca o scădere a rezistenței într-un circuit cu rezistențe conectate paralel. Adică:
Pătuț = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Important! Într-un circuit paralel, tensiunile pe plăcile fiecărui element sunt aceleași. Acesta este utilizat pentru a obține capacități electrice mari. În conexiunea în serie a două elemente de tensiune pe plăcile fiecăruia dintre condensatoare este jumătate din tensiunea totală. Pentru trei, treimi și așa mai departe.
Baterii și consum de energie
Principalele caracteristici ale bateriilor sunt:
- Tensiune nominală
- Capacitate.
- Curent maxim de descărcare.
În acest caz, pentru a determina caracteristica cantitativă a timpului de funcționare sau, în termeni simpli, pentru a calcula cât durează bateria, se utilizează valoarea capacității.
În bateriile reîncărcabile, se utilizează următoarele dimensiuni pentru a descrie capacitatea electrică:
- Și * h - amperi-ore pentru baterii mari, de exemplu automobile.
- mAh - miliampere-ore, pentru baterii pentru dispozitive purtabile, cum ar fi smartphone-uri, cvadoptere și țigări electronice.
- W * ore - Watt ore.
Aceste caracteristici vă permit să determinați cât timp va rezista bateria sub o anumită sarcină. Pentru a determina capacitatea electrică a bateriei se măsoară în pandantive (C). La rândul său, pandantivul este egal cu cantitatea de electricitate transferată bateriei la un curent de 1A pentru 1s. Apoi, dacă traduceți în ore, atunci la un curent de 1A timp de 1 oră, se transmit 3600 C.
O modalitate de a măsura capacitatea bateriei este descărcarea cu un curent cunoscut și trebuie să măsurați timpul de descărcare. Să presupunem, dacă bateria este descărcată la nivelul tensiunii minime în 10 ore cu un curent de 5A, atunci capacitatea sa este de 50 A * h
Electricitatea este o cantitate importantă în electronică și inginerie electrică. În practică, condensatoarele sunt utilizate în aproape toate circuitele unui dispozitiv electronic. De exemplu, la sursele de alimentare - pentru a înlătura ondulările, reduceți efectul supratensiunilor de înaltă tensiune asupra comutatoarelor. În timpul circuitelor de cronometrare ale diferitelor circuite, precum și în controlerele PWM, pentru a seta frecvența de funcționare. Bateriile sunt de asemenea utilizate frecvent. În general, sarcinile de stocare a energiei și schimbarea fazelor sunt foarte frecvente.
Videoclipul furnizat vă va ajuta să studiați problema mai detaliat:
O scurtă explicație este oferită în acest tutorial video:
Acum știți ce este o capacitanță electrică, în ce unități este măsurată și de ce depinde această cantitate. Sperăm că informațiile furnizate au fost utile și de înțeles pentru dumneavoastră!
Materiale conexe:
Se încarcă ...
