Kondensatory

Kondensatory
Kondensator
Kondensator jest to układ
dwóch przewodników
przedzielonych
dielektrykiem, na których
zgromadzone są ładunki
elektryczne jednakowej
wartości ale
o przeciwnych
znakach.
Budowa
Najprostsze kondensatory
zbudowane są z dwóch
płytek metalowych,
między którymi znajduje
się np. powietrze, materiał
ceramiczny, papier
impregnowany
dielektrykiem. Te płytki
nazywa się okładkami
kondensatora.
Działanie I
Doprowadzenie napięcia do okładek
kondensatora powoduje
zgromadzenie się na nich ładunku
elektrycznego. Po odłączeniu od
źródła napięcia ładunki utrzymują
się na okładkach siłami przyciągania
elektrostatycznego. Ładunki równe
są co do wartości bezwzględnej,
lecz o przeciwnych znakach.
Doprowadzenie napięcia stałego U
do końcówek kondensatora o
pojemności C powoduje
zgromadzenie w nim ładunku:
Q =C * U
Działanie II
W tym obwodzie kondensator
połączony jest z baterią i żarówką.
Zakładając że kondensator jest w
miarę duży, po podłączeniu baterii
żarówka się zaświeci ponieważ prąd
zacznie przepływać przez nią do
kondensatora. Żarówka stopniowo
będzie przygasać aż zgaśnie, w
momencie kiedy kondensator się
naładuje. Jeśli zamiast baterii
podłączymy kabel, prąd zacznie
płynąć od plusowej okładki do
minusowej, więc początkowo
żarówka się zaświeci a następnie
będzie przygasać w miarę
rozładowywania się kondensatora.
Historia
Pierwszy kondensator został
skonstruowany w 1746 roku w
laboratorium Uniwersytetu w
Lejdzie. Został on wykonany z
butli zawierającej wodę, która
była połączona drutem z
maszyną elektrostatyczną. Po
pewnym czasie pracy maszyny
zgromadził się bardzo duży
ładunek. Tak, więc pierwszy
kondensator nosił nazwę
"butelka lejdejowska".
Jednostki
Jednostką pojemności jest
farad, który ma wymiar.
Pojemność 1 farada posiada
kondensator, w którym ładunek
1 Coulomba powoduje
powstanie napięcia 1 volta.
Jeden farad to bardzo duża
jednostka, dlatego w praktyce
spotyka się kondensatory o
pojemnościach piko-, nano-,
mikro- i milifaradów.
Parametry I
Parametry kondensatora
Podstawowymi parametrami kondensatora są
pojemność znamionowa wraz z tolerancją oraz
napięcie znamionowe i stratność dielektryczna
(tangens kąta strat d). Do ważniejszych parametrów
kondensatora zalicza się napięcie probiercze,
dopuszczalne napięcie przemienne, rezystancję
izolacji, temperaturowy współczynnik pojemności,
kategorię klimatyczną i rozmiary. W niektórych
zastosowaniach istotne znaczenie mają również
takie parametry jak: temperaturowa stałość
pojemności, moc znamionowa, częstotliwość
maksymalna (graniczna), dopuszczalne obciążenie
impulsowe itp.
Parametry II
Pojemność elektryczna – zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku.
Pojemność kondensatora określają przenikalność elektryczna, oraz rozmiary
(grubość i powierzchnia) materiału dielektrycznego wypełniającego przestrzeń
między elektrodami przewodzącymi.
Gdzie:
C – pojemność, w faradach
Q – ładunek zgromadzony na jednej
okładce, w kulombach
U – napięcie elektryczne między
okładkami, w woltach.
Parametry III
Jak łatwo zauważyć
pomiędzy okładkami
naładowanego
kondensatora powstaje
jednorodne pole
elektryczne, którego
natężenie zależy od
różnicy potencjałów i
odległości między
okładkami:
E = ∆V / d
E - natężenie pola
elektrycznego
∆V - różnica
potencjałów
d - odległość między
okładkami
Parametry IV
Pojemność znamionowa
Cn kondensatora jest to wartość pojemności
założona przy wytwarzaniu kondensatora,
która z uwzględnieniem tolerancji podawana
jest jako jego cecha. W określonych
warunkach różnica między pojemnością
rzeczywistą a znamionową kondensatora, tj.
odchyłka pojemności, nie może być większa
niż wartość wynikająca z tolerancji. Wartości
pojemności znamionowej tworzą ciągi liczb,
które oznacza się symbolami E3, E6, El 2,
E24 itd.
Tolerancja pojemności
podawana w procentach możliwa
odchyłka rzeczywistej wartości
opornika od jego wartości
nominalnej
Parametry V
Napięcie
znamionowe Un kondensatora jest to wartość
napięcia stałego (dla niektórych kondensatorów wartość
napięcia przemiennego o określonej częstotliwości, zwykle
50 Hz), które może być długotrwale doprowadzone do
kondensatora nie powodując jego uszkodzenia ani
jakiejkolwiek trwałej zmiany jego parametrów. Wartości
napięcia znamionowego są znormalizowane, są to więc np.
wartości 25V, 63V, 100V, 160V, 250V itd. Przez określony
czas (zwykle l minutę) kondensator powinien także bez
żadnej szkody wytrzymać napięcie o większej wartości,
nazywane napięciem probierczym równym, w zależności od
typu kondensatora, 1,4-2,5 Un. Wartość obu tych napięć
zależy również od warunków pracy kondensatora, tj.
rodzaju doprowadzonego napięcia (stałe, przemienne,
impulsowe) oraz temperatury otoczenia, przy czym
zmniejsza się ona ze wzrostem zarówno częstotliwości jak i
temperatury. Jeżeli do kondensatora jest doprowadzone
napięcie zmienne, to w pierwszym przybliżeniu można
przyjąć warunek, aby suma składowej stałej i składowej
przemiennej nie przekraczała wartości napięcia
znamionowego określonego dla przebiegu prądu stałego
(zalecenia szczegółowe dla danego kondensatora są
podawane w warunkach technicznych.)
Parametry VI
Stratność kondensatora, tj. jednostkowe
straty energii wynikające z pracy
kondensatora przy napięciu
przemiennym, charakteryzuje tangens
kata strat δ (czyli tgδ). Straty
kondensatora są zazwyczaj większe niż
straty samego dielektryka ze względu
na występowanie również strat w
elektrodach i doprowadzeniach.
Wartość strat zależy od częstotliwości i
temperatury, przy czym przebieg tej
zależności jest złożoną funkcją
polaryzacji dielektryka oraz rezystancji
kondensatora. W katalogach wartość tg
d podaje się dla ściśle określonej
częstotliwości pomiarowej, zwykle l kHz
lub l MHz (dla kondensatorów
elektrolitycznych — 100 Hz).
Bibliografia
http://pl.wikipedia.org/wiki/Kondensator