Какво е електрически капацитет и как се измерва

В електротехниката често се среща понятието капацитет. В този случай не говорим за кофа или друг съд, а за електрическия капацитет на проводника, батерията и кондензатора. Невъзможно е да се объркат тези понятия. В тази статия ще разберем какво е електрически капацитет, от какво зависи и в какви единици се измерва.

дефиниция

За проводниците електрическият капацитет е стойност, която характеризира способността на тялото да акумулира електрически заряд. Това е неговият физически смисъл. Тя се обозначава с латинската буква С. Тя е равна на съотношението на заряд към потенциал, ако е написано под формата на формула, се получава следното:

C = q / f

Електрическият капацитет на всеки обект зависи от неговата форма и геометрични размери. Ако вземем за пример проводник във формата на топка, формулата за изчисляване на неговата стойност ще изглежда така:

Топ електрически капацитет

Тази формула важи за единичен проводник. Ако поставите два проводника един до друг и ги отделите с диелектрик, тогава получавате кондензатор. За това малко по-късно, сега нека разгледаме какво се измерва електрическият капацитет.

Единицата за измерване на електрическия капацитет е farad. Ако го разложите на компоненти по формулата, тогава:

1 фарад = 1 С / 1 V

В исторически план размерът на тази единица не е избран правилно. Факт е, че на практика е необходимо да се работи с електрически мощности: мили, микро, нано и пикофаради. Което се равнява на фракциите на farad, а именно:

1 mF = 10 ^ (- 3) Ф

1 μF = 10 ^ (- 6) F

1 nF = 10 ^ (- 9) Ф

1 pF = 10 ^ (- 12) Ф

Кондензатори

Кондензатор е две плочи от проводим материал, разположени една срещу друга, между които има диелектричен слой. В заредено състояние плочите имат различни потенциали: едната от тях ще бъде положителна, а втората отрицателна. Електрическият капацитет на кондензатора зависи от големината на заряда върху неговите плочи и от потенциалната разлика, напрежението между тях. Между плочите възниква електростатично поле, което задържа зарядите върху плочите. Формулата за капацитета на кондензатора в общия случай:

C = q / U

С прости думи, капацитетът на кондензатора зависи от площта на плочите и разстоянието между тях, както и от относителната диелектрична константа на материала, разположен между тях. Те се отличават с използвания диелектрик:

  • керамичен;
  • снимат;
  • слюда;
  • метална хартия;
  • електролитна;
  • тантал и др.

Според формата на плочите:

  • апартамент;
  • цилиндрична;
  • сферични и т.н.

Тъй като формулата за площта на фигурата зависи от нейната форма, формулата за капацитет ще бъде различна за всеки случай.

За плосък кондензатор:

Плосък капацитет

За две концентрични сфери с общ център:

Капацитетът на две концентрични сфери с общ център

За цилиндричен кондензатор:

Електрически капацитет на цилиндричен кондензатор

Подобно на други елементи на електрическата верига, в този случай има два основни начина за свързване на кондензатори: паралелен и сериен.

Крайният електрически капацитет на получената верига зависи от това. Изчисленията на капацитета на няколко кондензатора напомнят на изчисленията на съпротивлението на резисторите в различни връзки, само формулите за методите на свързване са разположени напротив, тоест:

  1. Когато са свързани паралелно, общият електрически капацитет на веригата е сумата от капацитетите на всеки от елементите. Всяко следващо свързване увеличава общия капацитет

Ctotal = C1 + C2 + C3

  1. Когато се свързват последователно, електрическият капацитет на веригата намалява, подобно на намаляване на съпротивлението във верига от паралелно свързани резистори. тоест:

Детско креватче ((1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)

Важно! В паралелна верига напреженията на плочите на всеки елемент са еднакви. Това се използва за получаване на големи електрически мощности. В серийното свързване на два елемента на напрежение върху плочите на всеки от кондензаторите е половината от общото напрежение. За три, трети и т.н.

Батерии и консумация на енергия

Основните характеристики на батериите са:

  • Номинално напрежение.
  • Капацитет.
  • Максимален ток на разреждане.

В този случай, за да се определи количествената характеристика на времето на работа или, най-просто казано, да се изчисли колко дълго трае батерията, се използва стойността на капацитета.

В акумулаторните батерии се използват следните размери за описание на електрическия капацитет:

  • И * h - амперчасове за големи батерии, например автомобилни.
  • mAh - милиампер-часове, за батерии за носими устройства, като смартфони, квадрокоптери и електронни цигари.
  • W * часа - Watt hours.

Тези характеристики ви позволяват да определите колко дълго ще издържи батерията при конкретен товар. За да се определи електрическият капацитет на батерията се измерва в висулки (С). На свой ред висулката е равна на количеството електричество, прехвърлено на акумулатора при ток 1А за 1s. След това, ако преведете в часове, след това при ток от 1А за 1 час, 3600 С се предават.

Един от начините за измерване на капацитета на батерията е да я разредите с известен ток и трябва да измерите времето за разреждане. Да предположим, че ако батерията се разрежда до минимално ниво на напрежение за 10 часа с ток 5А, тогава нейният капацитет е 50 A * h

Електричеството е важно количество в електрониката и електротехниката. На практика кондензаторите се използват в почти всяка верига на електронно устройство. Например в захранващите устройства - за изглаждане на пулсации, намаляване на ефекта от високоволтовите пренапрежения върху превключвателите на захранването. По време на вериги за синхронизация на различни вериги, както и в PWM контролери, за да се зададе работната честота. Често се използват и батерии. Като цяло задачите за съхранение на енергия и смяна на фазите са много често срещани.

Предоставеното видео ще ви помогне да проучите проблема по-подробно:

Кратко обяснение е дадено в този видео урок:

Сега знаете какво е електрически капацитет, в какви единици се измерва и от какво зависи това количество. Надяваме се, че предоставената информация е била полезна и разбираема за вас!

Свързани материали:

(3 гласа)
Зареждане...

Добави коментар

Задължителните полета са маркирани *