Основное назначение конденсатора состоит в том, чтобы накапливать электрическую энергию в виде электростатического заряда. Конденсатор является одним из основных компонентов и входит практически в любую схему. Рассмотрим простой пример с водонапорной башней, в которой хранится вода (заряд): когда в водопроводную систему (электрическую цепь) поставляется больше воды, чем требуется населенному пункту, излишки ее накапливаются в водонапорной башне (или конденсаторе). Во время повышенного спроса на воду, когда требуется дополнительная жидкость, запас воды (заряд) начинает поступать из водонапорной башни, чтобы поддержать нормальный уровень давления в системе.
Конденсаторы обычно применяют в трех целях:
Накопление заряда. Обычно используется, когда требуется высокочастотный или высокомощный элемент. Например, при работе с лазером или вспышкой. Конденсатор заряжается в течение фиксированного времени, а затем вся накопленная энергия высвобождается и используется мгновенно. Практически как в примере с водонапорной башней.
Блокировка постоянного напряжения. Если источник постоянного напряжения и конденсатор включить последовательно, то конденсатор мгновенно зарядится и в оставшейся части цепи постоянного напряжения не будет. Однако переменный ток течет через конденсатор свободно, так как по мере колебаний переменного тока конденсатор будет заряжаться и разряжаться, сам создавая переменный ток.
Устранение колебаний. Пригодится для фильтрации, обработки сигналов и прочего аналогового моделирования. Если линия напряжения постоянного тока имеет небольшие колебания, которые еще называют «шумом», то конденсатор может сгладить или «очистить» напряжение и сделать его значение более постоянным, поглотив пики и заполняя углубления сигнала постоянного тока.
Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком. Диэлектриком может быть любой материал, который не пропускает электричество и предотвращает соприкосновение пластин. В зависимости от типа конденсатора требуется определенный диэлектрик. Электроны накапливаются на одной из пластин конденсатора и разряжаются через другую. Хороший пример из жизни — молния в небе. Одна пластина конденсатора — это облака, а вторая — земля, а в качестве диэлектрика выступает воздушное пространство между ними. Молния — это разряд, проходящий между двумя пластинами.
В зависимости от конструкции одни конденсаторы поляризованы (они меняют свои характеристики в зависимости от ориентации в цепи), а другие непо- ляризованы (их можно ориентировать как угодно, и это не повлияет на их электрическую функцию).
Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Один фарад — это емкость конденсатора, при которой заряд в один кулон создает на обкладках конденсатора разность потенциалов в 1 В. Один фарад — это на самом деле очень много. Большинство конденсаторов имеют гораздо меньшую емкость, которая, как правило, указывается в мФ (микрофарад, 10-6 x Ф) или пФ (пикофарад, 10-12 x Ф). Физические размеры конденсатора обычно напрямую связаны с материалом диэлектрика и количеством заряда, который может накопить конденсатор.
В отличие от резисторов, у конденсаторов нет цветового кода для определения их характеристики. На сегодняшний день большинство монолитных и керамических конденсаторов маркируются трехзначным номерным кодом в соответствии со стандартом IEC. Эти устройства имеют полярность, и во время установки очень важно правильно их соориентировать. На таких устройствах всегда помечена отрицательная сторона устройства. У конденсаторов поверхностного монтажа помечена положительная сторона. На конденсаторах могут быть дополнительные пометки (иногда это просто буква), обозначающие номинальное напряжение или производителя.
Если конденсаторы подключены параллельно, то их эффективная емкость — величина аддитивная. То есть вам нужно просто подсчитать алгебраическую сумму значений емкостей на отдельных конденсаторах. Например, если C1 = 100 пФ, а C2 = 47 пФ, то результирующая емкость будет равна 147 пФ.
Обычно конденсаторы размещают вместе с резисторами, чтобы можно было контролировать время их зарядки и разрядки. Сопротивление напрямую влияет на то, сколько понадобится времени для зарядки или разрядки конденсатора (чем больше сопротивление, тем дольше это время).
Переменная, называемая временной константой, характеризует время, необходимое конденсатору, чтобы зарядиться на 63,2 процента от своей максимальной емкости.
Конденсатор заряжается на 63,2 процента в пять раз быстрее, чем он заряжался бы до конца. В реальных схемах конденсаторы обычно не заряжаются до полной емкости, потому что это занимает слишком много времени.
Комментарии