Конденсатор

Конденсатор

Конденсатори зберігають електричну енергію у вигляді електричного заряду.

Фізика

Ключові слова

конденсатор, напруга, нараховувати, Флэш-анімація, Поїзд, озброєння, ізолятор, ємність, електричне поле, Електричний струм, енергія, змінний струм, Сила струму, схема, Джерело живлення, izolator, постійний струм, електро, електричний, електрод, електрон, Фізика, інтегральна схема, техніка

Пов'язані об'єкти

Сцени

Принцип роботи

  • джерело струму
  • конденсатор - Пристрій, який служить для зберігання електричного заряду у вигляді електричного поля.
  • споживач

Типи конденсаторів

  • суперконденсатор - Електричний двошаровий конденсатор: електрохімічний конденсатор з набагато вищою ємністю, ніж інші конденсатори (в кілька тисяч разів вище). Використання цього конденсатора стає все більш поширеним явищем. Він використовується там, де потрібно швидко накопичити й віддати заряди. Наприклад, для вмикання спалаху фотокамери, зберігання енергії гальм в автомобілях або запуск двигуна у локомотивах.
  • електролітичний конденсатор - У цьому типі конденсатора, один з електродів являє собою металевий лист. Оксид металу, який утворюється на поверхні, виступає діелектриком, в той час як інший електрод являє собою рідину або гель електроліту. Основними напрямками використання є блоки живлення і комп'ютерні плати.
  • слюдяний конденсатор - У цьому типі конденсатора діелектрик розміщено між пластинами зробленими із лищаку.
  • керамічний конденсатор - Містить керамічний діелектрик. Цей тип конденсатора виробляється в найбільшій кількості.

Будова

Конденсатор являє собою пристрій, в якому енергія може накопичуватися і зберігатися у вигляді електричного заряду.

Найпростішим є плаский конденсатор, який складається з двох паралельних металевих пластин - обкладок, які виконують роль електродів. Між цими електродами є ізоляційний матеріал який називається діелектриком. Діелектрик з одного боку ізолює електроди, а з іншого - збільшує ємність конденсатора, тобто кількість електричного заряду, який конденсатор здатний накопичувати.

Заряджання

  • обкладка - Металевий електрод з великою площею.
  • діелектрик - Ізолює електроди один від одного. Збільшує ємність конденсатора, тобто його здатність зберігати електричний заряд. Діелектрик може характеризуватися відносною діелектричною проникністю. Вона показує у скільки разів збільшується кількість накопичених зарядів в конденсаторі, коли відстань між електродами заповнена не вакуумом, а будь-яким іншим ізоляційним матеріалом.
  • лінії електричного поля - Уявні лінії використовуються для ілюстрації структури електричних полів. Їх щільність вказує на силу електричного поля.
  • величина заряду (Q)
  • напруга (U)
  • ємність (U)
  • C=Q/U

Конденсатор заряджається електричною енергією. В цьому процесі негативні заряди переходять з однієї обкладки на іншу. Різно заряджені пластини створюють електричне поле між ними.

Електричне поле характеризується напруженістю електричного поля. Це векторна величина, яка показує як напрям так і величину електричного поля. Довжина цього вектора рівна силі, що діє з боку поля на одиничний позитивний заряд. В цій анімації чорні стрілки показують напрям напруженості електричного поля.

Площа обкладок

  • величина заряду (Q)
  • напруга (U)
  • ємність (U)
  • C=Q/U

Ємність конденсатора, тобто здатність накопичувати електричний заряд, залежить від його форми, розміру, відстані між пластинами і ізоляційного матеріалу. Ємність означає не тільки кількість заряду, який конденсатор здатний накопичувати, але враховується також і напруга, що виникла між обкладками, необхідна для зберігання цього заряду.

Оскільки напруга між обкладками прямо пропорційна кількості накопиченого на них заряду, відношення цих двох значень є постійним. Це відношення ми називаємо ємністю, тобто: C=Q/U.

Ємність конденсатора, можна збільшити кількома способами. Одним з таких є збільшення площі пластин (обкладок). Ємність прямо пропорційна площі обкладок, тому якщо площу поверхні обкладок подвоїти, то ємність також подвоюється.

Відстань між обкладками

  • величина заряду (Q)
  • напруга (U)
  • ємність (U)
  • C=Q/U

Інший спосіб збільшити кількість накопиченого заряду є зменшення відстані між пластинами. Таким чином, напруга зменшується, але кількість заряду залишається незмінною.

Діелектрик

  • величина заряду (Q)
  • напруга (U)
  • ємність (U)
  • C=Q/U

Ємність значною мірою залежить від діелектричної проникності ізоляційного матеріалу, розташованого між пластинами.

Якщо середовище між обкладками не є вакуумом, а діелектриком, то напруженість електричного поля зменшується, разом з напругою, водночас величина заряду не змінюється. Це відбувається тому, що всередині діелектрика виникає електростатична індукція, і продукується напруга. Напрямок напруги в ізоляційному матеріалі протилежний напрямку напрузі між пластинами. Відповідно використання ізолюючого матеріалу, таким чином, призводить до зменшення напруги між пластинами і, тим самим, до більшої ємності.

Діелектрична проникність повітря майже не відрізняється від діелектричної проникності вакууму, її значення рівне 1. Діелектрична проникність поліетилену дорівнює 2, тобто використання поліетилену як діелектрика дозволяє конденсатору зберігати у два рази більше заряду, відносно повітря. Якщо між пластинами замість повітря використати папір, то ємність збільшиться більш ніж втричі, оскільки діелектрична проникність паперу становить 3,3.

Використання конденсаторів

  • спалах камери - Оскільки конденсатори можуть швидко віддавати накопичену енергію, вони використовуються в пристроях де потрібен раптовий імпульс електричного струму. Наприклад, для запуску автомобіля або великого гучномовця чи при використанні спалаху камери. Сама зарядка конденсатора займає деякий час, тому ми повинні трохи почекати, перш ніж зможемо знову використовувати спалах камери.
  • мобільний телефон - Конденсатори також використовуються в телефонних зарядних пристроях та блоках живлення комп'ютера під час випрямлення змінного струму, щоб згладити імпульсний вихід випрямляча.
  • пам'ять комп'ютера - Модулі комп'ютерної пам'яті (RAM) та деякі карти пам'яті (наприклад, SD) складаються з мільярдів мікроскопічних конденсаторів. Вони зберігають інформацію у формі заряду.

Конденсатори можна знайти у більшості електричних пристроїв. Ось кілька прикладів.

Модулі комп'ютерної пам'яті (RAM) та деякі карти пам'яті (наприклад, SD) складаються з мільярдів мікроскопічних конденсаторів. Вони зберігають інформацію у формі заряду.

Оскільки конденсатори можуть швидко віддавати накопичену енергію, вони використовуються в пристроях де потрібен раптовий імпульс електричного струму. Наприклад, для запуску автомобіля або великого гучномовця чи при використанні спалаху камери. Сама зарядка конденсатора займає деякий час, тому ми повинні трохи почекати, перш ніж зможемо знову використовувати спалах камери.

Конденсатори також використовуються в телефонних зарядних пристроях та блоках живлення комп'ютера під час випрямлення змінного струму, щоб згладити імпульсний вихід випрямляча.

У приймачах радіостанцій та мобільних телефонах конденсатор зі змінною ємністю використовується для налаштування коливального контуру, підключеного до антени, до потрібної частоти.

Озвучування

Конденсатор являє собою пристрій, в якому енергія може накопичуватися і зберігатися у вигляді електричного заряду.

Найпростішим є плаский конденсатор, який складається з двох паралельних металевих пластин - обкладок, які виконують роль електродів. Між цими електродами є ізоляційний матеріал який називається діелектриком. Діелектрик з одного боку ізолює електроди, а з іншого - збільшує ємність конденсатора, тобто кількість електричного заряду, який конденсатор здатний накопичувати.

Конденсатор заряджається електричною енергією. В цьому процесі негативні заряди переходять з однієї обкладки на іншу. Різно заряджені пластини створюють електричне поле між ними.

Електричне поле характеризується напруженістю електричного поля. Це векторна величина, яка показує як напрям так і величину електричного поля. Довжина цього вектора рівна силі, що діє з боку поля на одиничний позитивний заряд. В цій анімації чорні стрілки показують напрям напруженості електричного поля.

Ємність конденсатора, тобто здатність накопичувати електричний заряд, залежить від його форми, розміру, відстані між пластинами і ізоляційного матеріалу. Ємність означає не тільки кількість заряду, який конденсатор здатний накопичувати, але враховується також і напруга, що виникла між обкладками, необхідна для зберігання цього заряду.

Оскільки напруга між обкладками прямо пропорційна кількості накопиченого на них заряду, відношення цих двох значень є постійним. Це відношення ми називаємо ємністю.

Ємність конденсатора, можна збільшити кількома способами. Одним з таких є збільшення площі пластин (обкладок). Ємність прямо пропорційна площі обкладок, тому якщо площу поверхні обкладок подвоїти, то ємність також подвоюється. Інший спосіб збільшити кількість накопиченого заряду є зменшення відстані між пластинами. Таким чином, напруга зменшується, але кількість заряду залишається незмінною.

Ємність значною мірою залежить від діелектричної проникності ізоляційного матеріалу, розташованого між пластинами.

Якщо середовище між обкладками не є вакуумом, а діелектриком, то напруженість електричного поля зменшується, разом з напругою, водночас величина заряду не змінюється. Це відбувається тому, що всередині діелектрика виникає електростатична індукція, і продукується напруга. Напрямок напруги в ізоляційному матеріалі протилежний напрямку напрузі між пластинами. Відповідно використання ізолюючого матеріалу, таким чином, призводить до зменшення напруги між пластинами і, тим самим, до більшої ємності.

Діелектрична проникність повітря майже не відрізняється від діелектричної проникності вакууму, її значення рівне 1. Діелектрична проникність поліетилену дорівнює 2, тобто використання поліетилену як діелектрика дозволяє конденсатору зберігати у два рази більше заряду, відносно повітря. Якщо між пластинами замість повітря використати папір, то ємність збільшиться більш ніж втричі, оскільки діелектрична проникність паперу становить 3,3.

Пов'язані об'єкти

Друкована плата

Технологія друку дозволяє виробляти плати серійно та зменшувати їх розміри.

Домашні джерела електричного освітлення

Ця анімація демонструє характеристики домашніх джерел світла від традиційних електричних до світлодіодних (LED) ламп.

Генератори та електродвигуни

Генератори перетворюють механічну енергію в електричну, а електродвигуни - навпаки: з електричної енергії виробляють механічну.

Електродвигуни

Електродвигуни присутні в багатьох сферах нашого життя. Дізнаймось про їх типи.

Магнетрон

Магнетрон - один з найважливіших компонентів мікрохвильової печі, який генерує мікрохвилі.

Лужні батареї

У лужних батареях електричний струм генерується електрохімічними реакціями.

Генерація змінного струму

Електричний струм може бути отриманий шляхом обертання рамки в магнітному полі.

Двигун постійного струму

Двигуни постійного струму складаються з постійного магніту та котушки всередині магніту, в якій тече електричний струм.

Електричний дзвінок

Механічний дзвінок, який функціонує за допомогою електромагніту.

Настільний комп'ютер

Ця анімація демонструє структуру і найбільш важливі периферійні пристрої настільних комп'ютерів.

Лептоп і периферійні пристрої

До портативних персональних комп'ютерів можна підключати різні периферійні пристрої.

Свинцево-кислотний акумулятор

Електрохімічні процеси в свинцево-кислотних батареях створюють електричний струм.

Лабораторія Ніколи Тесли (Шорехам, США)

Цей видатний інженер-винахідник найбільш відомий своїми винаходами у галузі електрики, магнетизму та електротехніки. Він був однією з найвидатніших фігур...

Як працює гучномовець?

У гучномовці за допомогою електромагнітної індукції утворюються звукові хвилі.

Блискавка

Атмосферний електричний розряд, що супроводжується яскравим світловим спалахом і звуковим ефектом.

Added to your cart.