В чем измеряется емкость

Тестируем производительность: как определить емкость системы

Емкостные радиодетали

Что такое емкость

Данная величина характеризует способность конденсаторного устройства накапливать электрический заряд. Выразить ее можно как частное накопленного радиодеталью заряда и разницы потенциалов между пластинами.

Важно! Понятие электрической емкости применяют не только к конденсаторам, но и кабелям и другим проводниковым элементам. В этом случае она зависит от габаритов и пространственно-конфигурационных характеристик проводника, а также условий внешней среды.

Емкость — система

Схема устройства и включения плоскостного кристаллического усилителя с л-р-л-переходами.

Точечные усилители в связи с малой емкостью системы хорошо работают до частот в десятки мегагерц, а специальные типы кристаллических усилителей с применением четвертого электрода позволяют усиливать сигналы с частотами до 3 108 гц.

Если С4 ъ С2, то емкость системы может оказаться очень большой.

На слабопересеченных сухопутных интервалах РРЛ при емкости системы примерно 1800 каналов ТЧ и энергетическом запасе аппаратуры иа замирания сигнала не менее 33 дБ при p ( g) 3 и 30 дБ при p ( g) 3 8 для выполнения норм на устойчивость с учетом Pm.

Схема миграции в пределах трубки тока.

Таким образом, сорбция, увеличивая емкость водоносной системы по отношению к соли, замедляет перенос.

В этом случае применяется понятие о емкости системы проводников.

Ширина используемого диапазона пропорциональности зависит от емкости системы процесса, необходимой скорости корректирующего действия и пределов регулирования. Емкость обычно соотносится с тепловой или массовой емкостью системы, приходящейся на единицу изменения регулируемого параметра. Например, емкость огневого подогревателя с промежуточным теплоносителем ( солевая или водяная ванна) больше емкости подогревателя прямого действия из-за массы теплоносителя. Если удельная емкость велика и необходимо иметь быстрое корректирующее действие, рекомендуется применять узкий диапазон пропорциональности.

Эти горизонтальные участки осуществляются для увеличения емкости системы, что приводит к увеличению тока в вертикальном проводе, а следовательно, к увеличению мощности излучения.

Эти горизонтальные участки предназначены для увеличения емкости системы, что приводит к увеличению тока в вертикальном проводе, а следовательно, к увеличению мощности излучения. Таким образом, рассматриваемая антенна приводится к переменному электрическому диполю, имеющему длину / 2h, где h — высота действительной антенны. Электромагнитное поле на расстояниях г h характеризуется теми же соотношениями, что и для диполя.

Вследствие сравнительно малого напора требуется увеличение емкости системы и проходных сечений. Кроме того, для нормальной работы термосифонного охлаждения необходимо, чтобы уровень охлаждающей жидкости в радиаторе всегда был выше отверстия верхнего трубопровода, подводящего жидкость из зару-башечного пространства цилиндров, иначе жидкостной контур прервется, нормальная циркуляция жидкости прекратится, и двигатель перегреется.

Эти горизонтальные участки осуществляют для увеличения емкости системы, что приводит к увеличению тока в вертикальном проводе, а следовательно, к увеличению мощности излучения. Таким образом, рассматриваемая антенна приводится к переменному электрическому диполю, имеющему длину / 2Л, где h — высота действительной антенны. Электромагнитное поле на расстояниях г h характеризуется теми же соотношениями, что и в случае диполя.

Единица измерения емкости

Емкость конденсатора: формула

Измерять емкостные показатели принято в фарадах. В России в вычислениях принято сокращать название единицы до заглавной буквы Ф, в международных документах она именуется латинской литерой – F. Названа она по имени английского физика Майкла Фарадея. За значение 1 Ф принимается такая емкость, при которой при транспортировке однокулонного заряда от одной обкладки к другой (или из одной точки в другую) напряжение между ними изменится на величину одного вольта.

Единица измерения электроёмкости в других системах

В систему СИ использование фарада для описания емкости внедрено в 1960 году. В гауссовой системе для этого используется статфарад. Сокращать такую единицу на письме принято как статФ. 1 статФ приблизительно равен 1,11 пикофарада и описывает емкость сферы, имеющей радиус 1 сантиметр и помещенной в вакуумную среду. Перевести значения той или иной величины во внесистемных единицах в принятые в СИ можно с помощью специальных калькуляторов.

Емкость — циркуляционная система

Емкости циркуляционных систем обычно закрыты и обогревается паром. Манифольдные линии монтируются в специальных коробах с обогревом от проложенных параллельно линии парового отопления. Тщательно укрывается площадка верхового рабочего. Например, на буровых установках фирмы Коммонвелт площадка закрыта снизу специальными панелями. Обогрев осуществляется как электрическими нагревателями, так и батареями парового отопления.
Модульное размещение каждой емкости циркуляционной системы в комплекте с оборудованием для очистки и обработки бурового раствора на отдельны салазках.

Пескоотделитель ПГ-50.| Гидроциклон пескоотдели.

Монтируется пескоотделитель над емкостью циркуляционной системы. Для подачи бурового раствора в блок гидроциклонов используются шламовые насосы.

Гидросмеситель монтируется на одной из емкостей циркуляционной системы на расстоянии не более 8 — 10 м от разгрузочного устройства силоса, с которым он соединяется рукавом. Загрузка силосов осуществляется из автоцементовозов через шланг и загрузочную трубу с быстроразъемным соединением. Подача порошка из силоса в гидросмеситель производится за счет вакуума, создаваемого жидкостью при поступлении ее в камеру гид — росмесителя.

Схема блок-модуля хранения сыпучих материалов.

Гидросмеситель монтируется на одной из емкостей циркуляционной системы на расстоянии не более 8 — 10 м от разгрузочного устройства силоса, с которым он соединяется рукавом. Силосы загружают из автоцементовозов через шланг и загрузочную трубу с быстроразъемным соединением. Подача порошка из силоса в гидросмеситель производится за счет вакуума, создаваемого жидкостью при поступлении ее в камеру гидросмесителя.

Охлаждение промывочных растворов на поверхности обеспечивается увеличением емкости циркуляционной системы и общего количества циркулирующего раствора; защитой циркуляционной системы от прямого действия солнечных лучей; искусственным охлаждением циркулирующего раствора в градирнях ( малоэффективно), в охлаждающих башнях, вентиляторами с подачей охлажденного воздуха на вибросито, машинным холодом. Температуру охлажденного раствора следует доводить до 20 — 30 С.

Сварная рама ПМ устанавливается на верхней площадке емкости циркуляционной системы так, что зазор между лопастями и дном емкости составляет не менее 90 мм. На каждую емкость ( или отдельный отсек) циркуляционной системы устанавливают, как правило, два механических перемешивателя.

Промывочная жидкость проходит сквозь сетку и направляется в емкость циркуляционной системы. Отсеянный ситами шлам собирается в поддонах и может использоваться для опробования.

Рациональная схема обвязки буровых и подпорных насосов в циркуляционной системе.

Особое внимание уделяют обвязке всасывающих линий насосов с емкостями циркуляционной системы. При этом любой подпорный насос может брать раствор из любой емкости циркуляционной системы ( ЦС) и подавать его на прием буровых насосов

Аналогично любой буровой насос может брать раствор непосредственно из любой емкости, минуя подпорные насосы.

Последующий монтаж состоит в расстановке на площадке насосных блоков, емкостей циркуляционной системы и электропускового оборудования согласно монтажной схеме.

Широко применяется оплавы из атмиуи 1 Листовые материалы используются для изготовления емкостей циркуляционных систем, контейнеров, обшивки жилых и производственных помещений. Используются бу-ркльные трубы из алюминиевых овлавоа.

Илоотделитель ИГ-45.| Гидроциклон илоотделителя.

Фарады через основные единицы системы СИ

Единица измерения напряжения

Чтобы выразить рассматриваемую единицу через другие, можно отталкиваться от формулы емкости:

С = q/U, где q – заряд (принято вычислять его в кулонах), а U – потенциальная разность пластин (измеряют в вольтах).

Выходит, что Ф=Кл/В. Справедливо также следующее выражение:

Здесь подразумеваются слева направо: секунда, ампер, килограмм и квадратный метр.

Комплектность

Таблица 3 — Комплектность меры емкости	МЕ-01
Наименование	Обозначение	Количество
Мера емкости	МЕ-01	1 шт.
Блок питания термостата	—	1 шт.
Руководство по эксплуатации	—	1 шт.
Паспорт	—	1 шт.

Кратные единицы ёмкости

Единица измерения силы тока

В большинстве случаев в электротехнике оперируют деталями с малыми значениями емкостей. Иногда можно увидеть такие обозначения, как 10uf конденсатор. Малоопытный человек может не сразу понять, что значит аббревиатура uf. Следует усвоить, что наиболее распространенными в описании емкостных элементов являются следующие единицы: пикофарад (или пФ, он равен 10-12 Ф), нанофарад (нФ, 10-9 Ф) и микрофарад (мкФ, 10-6 Ф). Указание емкости конденсатора в uf обозначает именно микрофарады. Целесообразно приобрести таблицу перевода измерительных единиц разных масштабов друг в друга.

Кратные единицы на практике применяются не настолько часто. У некоторых ионисторных деталей с бинарным электрическим слоем емкостной показатель может измеряться килофарадами (кФ, 1000 Ф). Значение у стандартных конденсаторных элементов обычно не превышает сотни фарад.

Ионистор номиналом в 1 фарад

Емкость — система

Расположение проводов в общем виде и зеркальное изображение их без заземленного троса.

Расчетная ( полная) емкость системы относительно земли определяется суммой емкостей электрически связанных элементов расчетной сети или системы. Емкость сети можно рассчитать аналитически и графически.

По картине поля определить емкость системы на 1 м длины.

Таким путем синусоидально изменялась емкость системы, что приводило к появлению электрического сигнала, если между поверхностями существовала разность потенциалов, контактная или какая-либо иная.

Во избежание кропотливых подсчетов емкость системы отопления VCHCT обычно определяют на основании опытных данных.

Схема фасетной системы.

Рикацион ных группировок определяет емкость системы класса-распределения объектов классифицируемого множе-лгкчнь классификации.

Перспективно цинкование внутренних поверхностей емкостей системы водо — и нефтеподготовки. Цинковое покрытие резко снижает скорость коррозии и тем самым увеличивает надежность и долговечность оборудования.

Снижение приемистости блока из-за паровой емкости системы, промежуточного перегрева пара между ЦВД и ЦСД турбины. При набросе паровой нагрузки скачок мощности в первые секунды достигается только за счет ЦВД, так как возрастание пропуска пара через ЦСД из-за наличия паровой емкости промежуточного перегрева пара протекает с запаздыванием по экспоненте.

В каких пределах может меняться емкость системы, состоящей из двух конденсаторов переменной емкости, если емкость каждого из них может меняться от 10 до 450 пф.

Это происходит потому, что емкость системы ( пористое тело) велика по сравнению с объемом жидкости, перераспределенной на участке реона.

При опускании электрода 5 уменьшается емкость системы, которую он составляет с образцом. При этом напряженность электрического поля в зазоре между образцом и разрядным электродом возрастает и происходит электрический разряд. Скорость опускания электрода 5 регистрируется реостатным датчиком с записью на осциллографе. Начало движения подложки синхронизировано с запуском осциллографа и по осциллограмме регистрируется расстояние между подложкой и образцом, при котором произошел разряд.

В этих случаях необходимо увеличить емкость системы, подключив на стороне ВН па-ралллельно печному трансформатору некоторую емкости. Величина емкости может быть определена расчетом, если известна индуктивность системы, и обычно не превышает нескольких.

Схема емкостного сигнализатора уровня.

Действие реле основано на зависимости емкости системы изолированный электрод-земля от уровня жидкости в контролируемом сосуде.

Маркировка конденсаторов в зависимости от ёмкости

При приобретении элементов, соответствующих расчетным данным для той или иной цепи, пользователю нужно уметь расшифровывать обозначения на корпусах устройств, информирующие, сколько емкости они способны накопить. У различных производителей приняты разные системы маркировки радиодеталей.

Кодировка маленьких по размерам устройств

На корпусах советских радиодеталей было принято обозначать пикофарады целым числом (например, 25). Если на такой детали параметр указан числом, содержащим десятичную дробную часть, подразумеваются микрофарады. Сами буквенные обозначения (пФ, мкФ и им подобные) прописывать на корпусах было не принято.

Важно! Что касается российских изделий, нанофарады и микрофарады указываются традиционными сокращениями, в которых редуцируется буква Ф (получается «н» и «мк», соответственно). Емкость, исчисляющуюся в пикофарадах, указывают только числом, как и у советских деталей.

Когда латинская приставка, указывающая кратную единицу, находится перед числом, последнее нужно считать как сотые доли. К примеру, n45 означает 0,45 нанофарад. Когда приставка находится в середине числа, на ее месте полагается быть запятой: 4u3 – 4,3 микрофарад. Применяется и трехзначная пикофарадная кодировка: когда последняя из цифр не больше 6, чтобы получить емкостное значение, к первым двум цифрам нужно приписать число нулей, соответствующее этой цифре (340 – 34 пикофарада, 342 – 3400). Цифры 7, 8 и 9 соответствуют перемножениям двузначного числа на 0,001, 0,01 и 0,1, соответственно.

Используется также обозначение номиналов изделий цветными полосами. Указание емкостного параметра регламентируется стандартом EIA.

Кодировка больших по размерам устройств

У крупногабаритных компонентов, к примеру, электролитических из алюминия, данные о параметрах, включая емкостной показатель, указываются на поверхности корпуса. Обычно емкость таких деталей выражается в микрофарадах. Буквы M или MFD символизируют именно эту единицу. Трехзначная аббревиатура может указываться и строчными буквами – mfd.

Маркировка крупных деталей

Описание

Принцип действия меры заключается в воспроизведении значений емкости 1 нФ и 10 нФ и их отношения с помощью встроенных высокостабильных конденсаторов, размещенных в термостате.

Конденсаторы меры представляют собой сборки из тонкопленочных многослойных чип-конденсаторов с керамическим диэлектриком, размещенные в герметизированных корпусах. Конденсаторные сборки изготовлены из специально отобранных конденсаторов с применением различных (в зависимости от номинального значения) схемотехнических решений для снижения температурной зависимости и уменьшения тангенса угла потерь. Тонкостенные металлические корпуса снабжены металлостеклянными проходными изоляторами, заполнены осушенным азотом и герметически запаяны.

Конденсаторы размещены в алюминиевом блоке с толщиной стенок 10 мм, на наружных поверхностях которого наклеены гибкие нагревательные панели из никелевой фольги в полимерной изоляции. Температура нагревателя регулируется малогабаритным контроллером, входным параметром для которого служит сопротивление нагревателя. Режим работы контроллера (импульсы опроса и нагрев) индицируются светодиодом. В рабочем режиме показания индикатора находятся в пределах 29,0 °С — 29,8 °С. Термостат обеспечивает поддержание температуры конденсаторов постоянной в пределах ± 0,2 °С.

Алюминиевый блок с нагревателями окружен многослойной изоляцией с отражающим покрытием и размещен в металлическом корпусе. На верхней стенке корпуса находятся выводы конденсаторов, выполненные в виде восьми коаксиальных разъемов BNC — по четыре разъема на каждый конденсатор (два токовых и два потенциальных). Это позволяет осуществлять его включение в измерительную цепь по трехзажимной (двухпарной), пятизажимной (экранированной четырехпарной) или четырехпарной (4ТР) схеме соединений. Там же расположены клеммы для соединения с внешним источником питания термостата, линза светодиода и цифровой индикатор температуры конденсаторов.

Мера применяется в качестве рабочего эталона 1-го разряда при частотах 50 Гц и 1 кГц в соответствии с ГОСТ 8.371-80 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений электрической емкости. Может применяться также в качестве меры отношения при калибровке и настройке плеч отношения емкостных мостов.

Общий вид меры МЕ-01 представлен на рисунке 1.

Обозначение места нанесения знака поверки представлено на рисунке 2.

Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром

Чтобы произвести такую операцию, необходим прибор с режимом измерения емкости (часто помечается как С или Сх). Он должен иметь сопротивление, превышающее 2 килоом. Перед замерами надо произвести разрядку контактов устройства. Для этого подойдет отвертка с рукоятью, покрытой изоляционным материалом (например, прорезиненной). Нужно взять инструмент за рукоятку и дотронуться до контактов, после этого они замкнутся. Затем нужно подержать конденсатор обесточенным около получаса, чтобы он полностью разрядился.

Важно! При неисправности емкостной радиодетали измерительный прибор покажет бесконечное значение и начнет издавать пищащие звуки. Проверке нельзя подвергать устройства, имеющие проколы или выпуклости на корпусе – такие конденсаторы непригодны к эксплуатации.

Электрическую цепь отключают от питания. После этого надо убедиться в его отсутствии, приставив щупы к поставщику при предварительно установленной программе измерения напряжения. Нужно, чтобы параметр имел нулевое значение.

Измерительный прибор ставят в режим измерения емкостного параметра. При использовании прибора с несколькими интервалами настроек выбирают тот, что подойдет с большей вероятностью (ориентируясь на данные маркировки). Если есть кнопка Rel, ее используют для освобождения щупов от емкостной нагрузки. Щупы ставят к выводам детали, строго соблюдая поляризацию. Если после ожидания экран сообщает о перегруженности, емкость слишком велика для идентификации этим прибором, либо надо выбрать другой интервал.

Измерение мультиметром

электрическая ёмкость

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ — параметр, характеризующий физ. способность проводника, совокупности проводников или электрического конденсатора (см. (2)) удерживать электрический заряд, равный отношению заряда, который сообщается уединённому проводнику, к его потенциалу.… … Большая политехническая энциклопедия

Электрическая ёмкость — Электрическая емкость ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ (C), величина, характеризующая способность проводника удерживать электрический заряд. Для уединенного проводника C=Q/j, где Q заряд проводника, j его потенциал. Электрическая емкость конденсатора… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ — характеристика проводника, количеств. мера его способности удерживать электрич. заряд. В электростатич. поле все точки поверхности проводника имеют один и тот же потенциал. Потенциал j (отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности) пропорц.… … Физическая энциклопедия

электрическая ёмкость — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN permitance … Справочник технического переводчика

Электрическая ёмкость —     Классическая электродинамика … Википедия

электрическая ёмкость — elektrinė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electric capacitance; electrical capacitance vok. elektrische Kapazität, f rus. электрическая ёмкость, f pranc. capacité électrique, f … Fizikos terminų žodynas

Электрическая ёмкость — характеристика проводника, количественная мера его способности удерживать электрический заряд. В электростатическом поле все точки проводника имеют один и тот же потенциал φ. Потенциал φ (отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности) … Большая советская энциклопедия

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ — электрич. хар ка проводника или системы проводников. Э. ё. уединённого проводника наз. физ. величина С, равная отношению электрич. заряда, к рый сообщается уединённому проводнику, к его электрич. потенциалу: С = Q/ф. где Q и ф заряд и потенциал… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ — (С), величина, характеризующая способность проводника удерживать электрич. заряд. Для уединённого проводника С= Q/ф, где Q заряд проводника, ф его потенциал. Э.ё. конденсатора С = Q/(ф1 ф2), где Q абс. величина заряда одной из обкладок, ф1 ф2… … Естествознание. Энциклопедический словарь

электрическая ёмкость — физ. Количественная мера способности тела удерживать электрический заряд … Словарь многих выражений

Подробнее об электрической емкости

Электрическая емкость — это величина, характеризующая способность проводника накапливать заряд, равная отношению электрического заряда к разности потенциалов между проводниками:

Здесь Q — электрический заряд, измеряется в кулонах (Кл), — разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

В системе СИ электроемкость измеряется в фарадах (Ф). Данная единица измерения названа в честь английского физика Майкла Фарадея.

Фарад является очень большой емкостью для изолированного проводника. Так, металлический уединенный шар радиусом в 13 радиусов Солнца имел бы емкость равную 1 фарад. А емкость металлического шара размером с Землю была бы примерно 710 микрофарад (мкФ).

Так как 1 фарад — очень большая емкость, поэтому используются меньшие значения, такие как: микрофарад (мкФ), равный одной миллионной фарада; нанофарад (нФ), равный одной миллиардной; пикофарад (пФ), равный одной триллионной фарада.

В системе СГСЭ основной единицей емкости является сантиметр (см). 1 сантиметр емкости — это электрическая емкость шара с радиусом 1 сантиметр, помещенного в вакуум. СГСЭ — это расширенная система СГС для электродинамики, то есть, система единиц в которой сантиметр, грам, и секунда приняты за базовые единицы для вычисления длины, массы и времени соответственно. В расширенных СГС, включая СГСЭ, некоторые физические константы приняты за единицу, чтобы упростить формулы и облегчить вычисления.

Использование емкости

Конденсаторы — устройства для накопления заряда в электронном оборудовании

Понятие электрической емкости относится не только к проводнику, но и к конденсатору. Конденсатор — система двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. В простейшем варианте конструкция конденсатора состоит из двух электродов в виде пластин (обкладок). Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухэлектродный прибор для накопления заряда и энергии электромагнитного поля, в простейшем случае представляет собой два проводника, разделённые каким-либо изолятором. Например, иногда радиолюбители при отсутствии готовых деталей изготавливают подстроечные конденсаторы для своих схем из отрезков проводов разного диаметра, изолированных лаковым покрытием, при этом более тонкий провод наматывается на более толстый. Регулируя число витков, радиолюбители точно настраивают контура аппаратуры на нужную частоту. Примеры изображения конденсаторов на электрических схемах приведены на рисунке.

Историческая справка

Еще 275 лет назад были известны принципы создания конденсаторов. Так, в 1745 г. в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и нидерландский физик Питер ван Мушенбрук создали первый конденсатор — «лейденскую банку» — в ней диэлектриком были стенки стеклянной банки, а обкладками служили вода в сосуде и ладонь экспериментатора, державшая сосуд. Такая «банка» позволяла накапливать заряд порядка микрокулона (мкКл). После того, как ее изобрели, с ней часто проводили эксперименты и публичные представления. Для этого банку сначала заряжали статическим электричеством, натирая ее. После этого один из участников прикасался к банке рукой, и получал небольшой удар током. Известно, что 700 парижских монахов, взявшись за руки, провели лейденский эксперимент. В тот момент, когда первый монах прикоснулся к головке банки, все 700 монахов, сведенные одной судорогой, с ужасом вскрикнули.

В Россию «лейденская банка» пришла благодаря русскому царю Петру I, который познакомился с Мушенбруком во время путешествий по Европе, и подробнее узнал об экспериментах с «лейденской банкой». Петр I учредил в России Академию наук, и заказал Мушенбруку разнообразные приборы для Академии наук.

В дальнейшем конденсаторы усовершенствовались и становились меньше, а их емкость — больше. Конденсаторы широко применяются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют колебательный контур, который может быть использован для настройки приемника на нужную частоту.

Существует несколько типов конденсаторов, отличающихся постоянной или переменной емкостью и материалом диэлектрика.

Примеры конденсаторов

Промышленность выпускает большое количество типов конденсаторов различного назначения, но главными их характеристиками являются ёмкость и рабочее напряжение.

Типичные значение ёмкости конденсаторов изменяются от единиц пикофарад до сотен микрофарад, исключение составляют ионисторы, которые имеют несколько иной характер формирования ёмкости – за счёт двойного слоя у электродов – в этом они подобны электрохимическим аккумуляторам. Суперконденсаторы на основе нанотрубок имеют чрезвычайно развитую поверхность электродов. У этих типов конденсаторов типичные значения ёмкости составляют десятки фарад, и в некоторых случаях они способны заменить в качестве источников тока традиционные электрохимические аккумуляторы.

Вторым по важности параметром конденсаторов является его рабочее напряжение. Превышение этого параметра может привести к выходу конденсатора из строя, поэтому при построении реальных схем принято применять конденсаторы с удвоенным значением рабочего напряжения.

Для увеличения значений ёмкости или рабочего напряжения используют приём объединения конденсаторов в батареи. При последовательном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение удваивается, а суммарная ёмкость уменьшается в два раза. При параллельном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение остаётся прежним, а суммарная ёмкость увеличивается в два раза.

Третьим по важности параметром конденсаторов является температурный коэффициент изменения ёмкости (ТКЕ). Он даёт представление об изменении ёмкости в условиях изменения температур.

В зависимости от назначения использования, конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, требования к параметрам которых некритичны, и на конденсаторы специального назначения (высоковольтные, прецизионные и с различными ТКЕ).

Маркировка конденсаторов

Подобно резисторам, в зависимости от габаритов изделия, может применяться полная маркировка с указанием номинальной ёмкости, класса отклонения от номинала и рабочего напряжения. Для малогабаритных исполнений конденсаторов применяют кодовую маркировку из трёх или четырёх цифр, смешанную цифро-буквенную маркировку и цветовую маркировку.

Соответствующие таблицы пересчёта маркировок по номиналу, рабочему напряжению и ТКЕ можно найти в Интернете, но самым действенным и практичным методом проверки номинала и исправности элемента реальной схемы остаётся непосредственное измерение параметров выпаянного конденсатора с помощью мультиметра.

Предупреждение: поскольку конденсаторы могут накапливать большой заряд при весьма высоком напряжении, во избежание поражения электрическим током необходимо перед измерением параметров конденсатора разряжать его, закоротив его выводы проводом с высоким сопротивлением внешней изоляции. Лучше всего для этого подходят штатные провода измерительного прибора.

Оксидные конденсаторы: данный тип конденсатора обладает большой удельной емкостью, то есть, емкостью на единицу веса конденсатора. Одна обкладка таких конденсаторов представляет собой обычно алюминиевую ленту, покрытую слоем оксида алюминия. Второй обкладкой служит электролит. Так как оксидные конденсаторы имеют полярность, то принципиально важно включать такой конденсатор в схему строго в соответствии с полярностью напряжения.

Твердотельные конденсаторы: в них вместо традиционного электролита в качестве обкладки используется органический полимер, проводящий ток, или полупроводник.

Переменные конденсаторы: емкость может меняться механическим способом, электрическим напряжением или с помощью температуры.

Пленочные конденсаторы: диапазон емкости данного типа конденсаторов составляет примерно от 5 пФ до 100 мкФ.

Имеются и другие типы конденсаторов.

Ионисторы

В наши дни популярность набирают ионисторы. Ионистор (суперконденсатор) — это гибрид конденсатора и химического источника тока, заряд которого накапливается на границе раздела двух сред — электрода и электролита. Начало созданию ионисторов было положено в 1957 году, когда был запатентован конденсатор с двойным электрическим слоем на пористых угольных электродах. Двойной слой, а также пористый материал помогли увеличить емкость такого конденсатора за счет увеличения площади поверхности. В дальнейшем эта технология дополнялась и улучшалась. На рынок ионисторы вышли в начале восьмидесятых годов прошлого века.

С появлением ионисторов появилась возможность использовать их в электрических цепях в качестве источников напряжения. Такие суперконденсаторы имеют долгий срок службы, малый вес, высокие скорости зарядки-разрядки. В перспективе данный вид конденсаторов может заменить обычные аккумуляторы. Основными недостатками ионисторов является меньшая, чем у электрохимических аккумуляторов удельная энергия (энергия на единицу веса), низкое рабочее напряжение и значительный саморазряд.

Ионисторы применяются в автомобилях Формулы-1. В системах рекуперации энергии, при торможении вырабатывается электроэнергия, которая накапливается в маховике, аккумуляторах или ионисторах для дальнейшего использования.

В бытовой электронике ионисторы применяются для стабилизации основного питания и в качестве резервного источника питания таких приборов как плееры, фонари, в автоматических коммунальных счетчиках и в других устройствах с батарейным питанием и изменяющейся нагрузкой, обеспечивая питание при повышенной нагрузке.

В общественном транспорте применение ионисторов особенно перспективно для троллейбусов, так как становится возможна реализация автономного хода и увеличения маневренности; также ионисторы используются в некоторых автобусах и электромобилях.

Электрические автомобили в настоящем времени выпускают многие компании, например: General Motors, Nissan, Tesla Motors, Toronto Electric. Университет Торонто совместно с компанией Toronto Electric разработали полностью канадский электромобиль A2B. В нем используются ионисторы вместе с химическими источниками питания, так называемое гибридное электрическое хранение энергии. Двигатели данного автомобиля питаются от аккумуляторов весом 380 килограмм. Также для подзарядки используются солнечные батареи, установленные на крыше электромобиля.

Емкостные сенсорные экраны

В современных устройствах все чаще применяются сенсорные экраны, которые позволяют управлять устройствами путем прикосновения к панелям с индикаторами или экранам. Сенсорные экраны бывают разных типов: резистивные, емкостные и другие. Они могут реагировать на одно или несколько одновременных касаний. Принцип работы емкостных экранов основывается на том, что предмет большой емкости проводит переменный ток. В данном случае этим предметом является тело человека.

Поверхностно-емкостные экраны

Таким образом, поверхностно-емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. В качестве резистивного материала обычно применяется имеющий высокую прозрачность и малое поверхностное сопротивление сплав оксида индия и оксида олова. Электроды, подающие на проводящий слой небольшое переменное напряжение, располагаются по углам экрана. При касании к такому экрану пальцем появляется утечка тока, которая регистрируется в четырех углах датчиками и передается в контроллер, который определяет координаты точки касания.

Преимущество таких экранов заключается в долговечности (около 6,5 лет нажатий с промежутком в одну секунду или порядка 200 млн. нажатий). Они обладают высокой прозрачностью (примерно 90%). Благодаря этим преимуществам, емкостные экраны уже с 2009 года активно начали вытеснять резистивные экраны.

Недостаток емкостных экранов заключается в том, что они плохо работают при отрицательных температурах, есть трудности с использованием таких экранов в перчатках. Если проводящее покрытие расположено на внешней поверхности, то экран является достаточно уязвимым, поэтому емкостные экраны применяются лишь в тех устройствах, которые защищены от непогоды.

Проекционно-емкостные экраны

Помимо поверхностно-емкостных экранов, существуют проекционно-емкостные экраны. Их отличие заключается в том, что на внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод, к которому прикасаются, вместе с телом человека образует конденсатор. Благодаря сетке, можно получить точные координаты касания. Проекционно-емкостный экран реагирует на касания в тонких перчатках.

Проекционно-емкостные экраны также обладают высокой прозрачностью (около 90%). Они долговечны и достаточно прочные, поэтому их широко применяют не только в персональной электронике, но и в автоматах, в том числе установленных на улице.

Что такое электрическая ёмкость, в чём измеряется и от чего зависит

Электрическая ёмкость является одним из основных понятий электростатики. Этим термином называют способность накапливать электрический заряд. Можно говорить о ёмкости обособленного проводника, можно о ёмкости системы из двух или нескольких проводников. Физические процессы при этом происходят аналогичные.

Основные понятия, связанные с электроёмкостью

Если проводник получил заряд q, на нём возникает потенциал φ. Этот потенциал зависит от геометрии и окружающей среды – для различных проводников и условий один и тот же заряд вызовет различный потенциал. Но φ всегда пропорционален q:

Коэффициент С и называется электрической ёмкостью. Если речь идёт о системе из нескольких проводников (обычно двух), то при сообщении заряда одному проводнику (обкладке) возникает разность потенциалов или напряжение U:

Ёмкость можно определить, как отношение разности потенциалов к вызвавшему её заряду. Единицей измерения ёмкости в СИ служит Фарад (раньше говорили Фарада). 1 Ф = 1 В/1 Кл. Иными словами, ёмкостью в 1 фарад обладает система, в которой при сообщении заряда в 1 кулон возникает разность потенциалов в 1 вольт. 1 Фарад — это очень большое значение. На практике чаще всего употребляются дробные значения – пикофарад, нанофарад, микрофарад.

На практике такое соединение позволяет получить батарею, выдерживающую большее напряжение пробоя диэлектрика, чем у единичного элемента.

Расчет ёмкости конденсаторов

На практике в качестве элементов, обладающих нормированной электрической ёмкостью, чаще всего используются конденсаторы, состоящие из двух плоских проводников (обкладок), разделенных диэлектриком. Формула для расчета электрической ёмкости подобного конденсатора выглядит так:

• С – ёмкость, Ф;
• S – площадь обкладок, кв.м;
• d – расстояние между обкладками, м;
• ε₀ – электрическая постоянная, константа, 8,854*10 −12 Ф/м;
• ε –электрическая проницаемость диэлектрика, безразмерная величина.

Отсюда легко понять, что ёмкость прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между проводниками. Также на ёмкость влияет материал, которым разделяются обкладки.

Чтобы понять, как величины, определяющие ёмкость, влияют на способность конденсатора накапливать заряд, можно провести мысленный эксперимент по созданию конденсатора с максимально возможной ёмкостью.

1. Можно попробовать увеличить площадь обкладок. Это приведет к резкому росту габаритов и веса устройства. Для уменьшения размеров обкладки с разделяющим их диэлектриком сворачивают (в трубочку, плоский брикет и т.п.).
2. Другой путь – уменьшение расстояния между обкладками. Очень близко расположить проводники не всегда удаётся, так как слой диэлектрика должен выдерживать определенную разность потенциалов между обкладками. Чем меньше толщина, тем ниже электрическая прочность изоляционного промежутка. Если воспользоваться этим путем, настанет момент, когда практическое применение такого конденсатора станет бессмысленным – он сможет работать лишь при крайне низких напряжениях.
3. Увеличение электрической проницаемости диэлектрика. Этот путь зависит от развития технологий производства, существующих на текущий момент. Изолирующий материал должен иметь не только высокое значение проницаемости, но и хорошие диэлектрические свойства, а также сохранять свои параметры в необходимом частотном интервале (с ростом частоты, на которой работает конденсатор, характеристики диэлектрика снижаются).

В некоторых специализированных или исследовательских установках могут применяться сферические или цилиндрические конденсаторы.

Ёмкость сферического конденсатора может быть вычислена по формуле

где R – радиусы сфер, а π=3,14.

Для конденсатора цилиндрической конструкции ёмкость рассчитывается как:

l – высота цилиндров, а R1 и R2 – их радиусы.

Принципиально обе формулы не отличаются от формулы для плоского конденсатора. Ёмкость всегда определяется линейными размерами обкладок, расстоянием между ними и свойствами диэлектрика.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Конденсаторы можно соединять последовательно или параллельно, получая набор с новыми характеристиками.

Параллельное соединение

Если соединить конденсаторы параллельно, то общая ёмкость получившейся батареи равна сумме всех емкостей её составляющих. Если батарея состоит из одинаковых по конструкции конденсаторов, это можно рассматривать, как сложение площади всех пластин. При этом напряжение на каждом элементе батареи будет одинаковым, а заряды сложатся. Для трех параллельно соединенных конденсаторов:

• U=U₁=U₂=U₃;
• q=q₁+q₂+q₃;
• C=C₁+C₂+C₃.

Последовательное соединение

При последовательном соединении заряды каждой ёмкости будут одинаковыми:

Общее напряжение распределяется пропорционально емкостям конденсаторов:

• U₁=q/ C₁;
• U₂=q/ C₂;
• U₃= q/ C₃.

Если все конденсаторы одинаковые, то на каждом падает равное напряжение. Общая ёмкость находится как:

Применение конденсаторов в технике

Логично применять конденсаторы в качестве накопителей электрической энергии. В этом качестве они не могут конкурировать с электрохимическими источниками (гальваническими батареями, конденсаторами) из-за небольшой запасаемой энергии и достаточно быстрого саморазряда из-за утечки заряда через диэлектрик. Но широко используется их способность накапливать энергию в течение длительного периода, а затем практически мгновенно отдавать её. Это свойство используется в лампах-вспышках для фотографии или в лампах для возбуждения лазеров.

Большое распространение конденсаторы получили в радиотехнике и электронике. Ёмкости применяются в составе резонансных цепей в качестве одного из частотозадающих элементов контуров (другим элементом служит индуктивность). Также используется способность конденсаторов не пропускать постоянный ток, не задерживая переменную составляющую. Такое применение распространено для разделения усилительных каскадов, чтобы исключить влияние режимов по постоянному току одного каскада на другой. Конденсаторы большой ёмкости используются в качестве сглаживающих фильтров в источниках питания. Также существует огромное количество других применений конденсаторов, где их свойства оказываются полезными.

Некоторые практические конструкции конденсаторов

На практике применяют различные конструкции плоских конденсаторов. Исполнение прибора определяет его характеристики и область применения.

Конденсатор переменной ёмкости

Распространенный тип конденсаторов переменной ёмкости (КПЕ) состоит из блока подвижных и неподвижных пластин, разделенных воздухом или твердым изолятором. Подвижные пластины поворачиваются вокруг оси, увеличивая или уменьшая площадь перекрывания. При выведении подвижного блока межэлектродный зазор остается неизменным, но среднее расстояние между пластинами также увеличивается. Также неизменным остается диэлектрическая проницаемость изолятора. Ёмкость регулируется за счёт изменения площади обкладок и среднего расстояния между ними.

Оксидный конденсатор

Раньше такой конденсатор назывался электролитическим. Он состоит из двух полосок фольги, разделенных бумажным диэлектриком, пропитанным электролитом. Первая полоска служит одной обкладкой, второй обкладкой служит электролит. Диэлектриком является тонкий слой оксида на одной из металлических полос, а вторая полоса служит токосъёмом.

За счет того, что слой оксида очень тонкий, а электролит вплотную прилегает к нему, стало возможным получить достаточно большие ёмкости при умеренных размерах. Платой за это стало низкое рабочее напряжение – слой оксида не обладает высокой электрической прочностью. При увеличении рабочего напряжения приходится значительно увеличивать габариты конденсатора.

Другая проблема – оксид имеет одностороннюю проводимость, поэтому такие ёмкости применяют только в цепях постоянного тока с соблюдением полярности.

Ионистор

Как показано выше, традиционные методы увеличения ёмкости конденсаторов имеют естественные ограничения. Поэтому настоящим прорывом стало создание ионисторов.

Хотя этот прибор считают промежуточным звеном между конденсатором и аккумулятором, по сути своей это все же конденсатор.

Расстояние между обкладками радикально сокращено благодаря использованию двойного электрического слоя. Обкладками служат слои ионов, имеющих противоположный заряд. Резко повысить площадь обкладок стало возможным благодаря вспененным пористым материалам. В итоге удаётся получить суперконденсаторы ёмкостью до сотен фарад. Врожденная болезнь таких устройств – низкое рабочее напряжение (обычно в пределах 10 вольт).

Развитие техники не стоит на месте – лампы из многих областей вытеснены биполярными транзисторами, их, в свою очередь, замещают униполярные триоды. От индуктивностей при разработке схем стараются избавиться везде, где только возможно. А конденсаторы своих позиций не сдают уже второе столетие, их конструкция принципиально не изменилась со дня изобретения лейденской банки, и перспектив завершения их карьеры не наблюдается.

Что такое конденсатор, где применяется и для чего нужен

Что такое конденсатор, виды конденсаторов и их применение

Определение ёмкости последовательно или параллельно соединённых конденсаторов — формула