Разновидности конденсаторов – Конденсаторы — типы,маркировка.Расчет емкости плоского конденсатора.

Виды конденсаторов, теория и примеры задач

Определение и основные виды конденсаторов

Любой конденсатор состоит из двух металлических обкладок, которые разделяет диэлектрик. Допустим, что обкладками конденсатора являются две замкнутые металлические оболочки: наружная и внутренняя. При этом внутренняя обкладка полностью окружена наружной. В таком случае электрическое поле внутри этой системы абсолютно не зависимо от внешних электрических полей. Заряды, распределенные по поверхностям данных обкладок, обращенных одна к другой по теореме Фарадея, будут равны по модулю и противоположны по знаку. Описанная выше картина для реального конденсатора является приближенной, так как его обкладки не являются полностью замкнутыми, однако, следует отметить, что приближение к идеальной картине довольно большое. На практике независимости внутреннего поля внутри конденсатора от внешних полей добиваются тем, что пластины конденсатора располагают на очень малом расстоянии. Тогда заряды будут находится на внутренних поверхностях обкладок.

Основной характеристикой конденсатора является его емкость (C):

   

q – заряд одной из обкладок конденсатора, – разность потенциалов между обкладками конденсатора. Емкость конденсатора – величина зависящая только от размеров, устройства конденсатора.

Конденсаторы делят по разным параметрам. Так, например, существуют:

  1. Конденсаторы с постоянной и переменной емкостью и подстроечные.
  2. Конденсаторы с различным типом диэлектрика (электролит, поликарбонат, воздух, тефлон и тд).
  3. По типу материала корпуса: керамические, пластиковые, металлические.
  4. В соответствии с геометрическим строением (плоские, цилиндрические, шаровые (сферические) конденсаторы).

Кроме этого конденсаторы можно разделить по их предназначению, способу монтажа (для печатного, навесного, поверхностного монтажа; с защелкивающимися выводами; выводами под винт), принципам защиты от внешних воздействий (с защитой и без нее; изолированные и неизолированные; уплотненные и герметизированные).

В задачах по общей физике рассматривают обычно три типа конденсаторов: плоские, цилиндрические и сферические. Кроме того могут варьироваться типы диэлектрика между обкладками.

Формулы емкости базовых видов конденсаторов

Емкость плоского конденсатора:

   

Емкость цилиндрического конденсатора:

   

где l – высота цилиндров; – радиус внешнего цилиндра; – радиус внутреннего цилиндра. По формуле (3) вычисляют емкость коаксиального кабеля.

Емкость сферического конденсатора:

   

где – радиусы обкладок конденсатора.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Подскажите, какие бывают виды конденсаторов?

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:
Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме) .
Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
Конденсаторы с жидким диэлектриком.
Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные) , слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах) или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых) , нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка.

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:
Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы) .
Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы) . Применяются, например, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.
Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

otvet.mail.ru

Типы конденсаторов, теория и примеры

Определение и типы конденсаторов

Причем проводники (обкладки конденсатора) имеют такую форму и расположены так, по отношению друг к другу, что поле, создаваемое данной системой, в основном расположено во внутренней области пространства конденсатора. У реального конденсатора обкладки не являются полностью замкнутыми, однако, следует отметить, что приближение к идеальной картине довольно большое. На практике независимости внутреннего поля между обкладками конденсатора от внешних полей достигают тем, что пластины конденсатора располагают на очень малом расстоянии. В таком случае заряды находятся на внутренних поверхностях обкладок.

Основное назначение конденсатора состоит в накоплении электрического заряда. Способность конденсатора накапливать заряд связана с основной характеристикой конденсатора электроемкостью (C). Электрическая емкость конденсатора – это взаимная емкость принадлежащих ему обкладок:

   

q – величина заряда на обкладке; – разность потенциалов между обкладками. Емкость конденсатора зависит от размеров и устройства конденсатора.

Подходы к классификации конденсаторов могут быть разными. Выделяют, например:

  1. Конденсаторы имеющие постоянную или переменную емкость, подстроечные конденсаторы.
  2. Тип диэлектрика, заполняющий пространство между обкладками конденсатора, может влиять на то, к какому типу отнесут тот или иной конденсатор. (Электролит – электролитический конденсатор (см. раздел «Электролитический конденсатор»), воздух – воздушный конденсатор, тефлон – тефлоновый конденсатор и т.д).
  3. Керамические (подробно о керамических конденсаторах см. раздел «Керамические конденсаторы»), пластиковые, металлические конденсаторы в зависимости от материала, который применяется в изготовлении корпуса конденсатора
  4. Плоские, цилиндрические, шаровые (сферические) конденсаторы в соответствии с геометрией (строением) конденсатора.

Кроме этого конденсаторы можно разделить по их предназначению (см., например раздел «Пусковой конденсатор»), способу монтажа (для печатного, навесного, поверхностного монтажа; с защелкивающимися выводами; выводами под винт), принципам защиты от внешних воздействий (с защитой и без нее; изолированные и неизолированные; уплотненные и герметизированные).

Типы конденсаторов в разделе общая физика

В задачах по общей физике рассматривают обычно три типа конденсаторов: плоские, цилиндрические и сферические. Кроме того могут варьироваться типы диэлектрика между обкладками.

Для расчета емкости плоского конденсатора применяют формулу:

   

где – электрическая постоянная; S – площадь каждой (или наименьшей) пластины; d – расстояние между пластинами.

Емкость плоского конденсатора, содержащего N слоев диэлектрика (толщина i-го слоя равна , диэлектрическая проницаемость i-го слоя , определяется как:

   

Электрическая емкость цилиндрического конденсатора вычисляют как:

   

где l – высота цилиндров; – радиус внешней обкладки; – радиус внутренней обкладки.

Емкость сферического (шарового) конденсатора находят по формуле:

   

где – радиусы обкладок конденсатора.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Соединение конденсаторов. Типы, способы и особенности расчётов

Самые различные современные бытовые и промышленные устройства, основывающие свою работу на потреблении электрической энергии, вне зависимости от принадлежности их к электронике или электротехнике не могут обойтись без использования в своих конструкционных и принципиальных схемах в качестве элементов цепи конденсаторы. Конденсатор представляет собой систему из пары (или более) электродов. Зачастую они имеют форму пластин, которые в технике получили название «обкладки». Технологически обкладки разделяются диэлектриком (веществом, которое электрический ток не проводит). Его толщина незначительна при сравнении с размерами самих обкладок конденсатора. Привлекательность свойств этой системы заключается в способности сохранять электрический заряд.

Начиналась история конденсаторов с города Лейден. В далёком 1745 году в своих опытах физики Эвальд Юрген фон Клейст из Германии и Питер ван Мушенбрук из Голландии получили оригинальное устройство, получившее название «лейденская банка». По сути, это стало появлением первого в истории конденсатора.

Конечно, лейденская банка существенно отличалась от нынешних конденсаторов. Это была закупоренная ёмкость, наполненная водой. Внутри и снаружи её оклевали фольгой. Сквозь крышку банки внутрь пропускался стержень из металла. Несмотря на свою неказистость, лейденская банка имела свойство конденсировать довольно мощные заряды. Впервые опыты с конденсаторами дали возможность искусственно получить полноценную электрическую искру.

Колебательные контуры, фильтры, схемы согласования трёхфазных устройств – это только краткий перечень сферы применения конденсаторов. Современная электротехническая промышленность освоила выпуск широкого спектра этих приборов. Обычные и электролитические, переменные и постоянные в самом богатом диапазоне номиналов они находят применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности. Несмотря на это, зачастую возникает потребность комбинирования, и здесь имеет огромное значение правильное соединение конденсаторов в батарею. Благодаря этому можно добиться наиболее точного получения требуемых показателей ёмкости.

Чтобы более конкретно рассмотреть соединение конденсаторов, следует познакомиться с понятием электроёмкости и единицами для её измерения. Учебник физики средней школы даёт определение этой величины как отношение величины заряда, накопленного на обкладках конденсатора, к разности потенциалов. Измеряется электроёмкость в фарадах (Ф). Для системы СИ она имеет физическую размерность как один кулон к одному вольту.

Соединение конденсаторов может осуществляться как по параллельной схеме, так и по последовательной. При параллельном способе подключения величины электроемкостей складываются. Последовательное соединение предполагает складывание обратных величин и их емкостей. Также возможно смешанное соединение конденсаторов. При этом в цепи присутствует два вида соединений одновременно.

Соединение конденсаторов смешанного типа рассчитывают по наиболее удобной для каждого конкретного случая схеме. В зависимости от порядка включения приборов в электрическую цепь, расчёт проводят путём приведения общей схемы либо к параллельному, либо к последовательному виду. Для этого выбирают участки параллельного соединения и приводят их к одному значению. Затем уже рассчитывают значение электроёмкости по схеме последовательного соединения. Также можно производить расчёты и в обратном порядке.

Соединение конденсаторов в электрической цепи требует изучения некоторых правил, особенно если предполагается использовать их совместно с катушками индуктивности, дросселями, трансформаторами. Если для электронных схем пренебрежение этими правилами может привести лишь к нарушению функционирования устройства, то ошибка электротехников может стать причиной серьёзной аварии.

fb.ru

КОНДЕНСАТОР. Типы

Конденсатор — это устройство, состоящее из двух проводников, разделенных диэлектриком. Емкость конденсатора возрастает с увеличением поверхности проводника-обкладки и с уменьшением расстояния между ними. При подключении в конденсаторе накапливается электрический заряд, а в диэлектрике создается электрическое поле. Это приводит к возникновению поляризации. При изменении напряжения источника происходит изменение и заряда, и электрического поля, и емкость становится равна С = qlU, где емкость измеряется в фарадах, микрофарадах и сантиметрах. Рабочее напряжение конденсатора зависит от прочности диэлектрика и обкладок. То напряжение, которое конденсатор может выдержать без пробоя не менее 10 000 ч, называется испытательным напряжением.

Помимо испытательного напряжения, к основным характеристикам конденсатора относят сопротивление изоляции, постоянное время, реактивное сопротивление и угол потерь, зависящий от свойств диэлектрика, его металлических обкладок, температуры и частоты. При включении на постоянное напряжение конденсатор заряжается от источника напряжения, сквозь него проходит ток утечки, равный отношению напряжения к сопротивлению цепи, и создается электрическое поле, в котором энергия равна Л = CU2/2 Дж. При включении конденсатора на переменное напряжение получаем наличие активного тока, связанного с процессами в диэлектрике, что приводит к потерям электрической энергии, которая восполняется за счет источников переменного напряжения. По виду применения конденсаторы делят на конденсаторы низкого напряжения низкой частоты, конденсаторы высокого напряжения постоянного тока, конденсаторы низкого напряжения высокой частоты и конденсаторы высокого напряжения низкой частоты.

Типы электрических конденсаторов

1.    Конденсаторы с газообразным диэлектриком отличаются независимостью емкости от частоты и полной восстанавливаемостью после пробоя. Широко применяются в радиоаппаратуре. Подвижные пластины такого конденсатора — ротор — поворачиваются вокруг неподвижного статора, что приводит к плавному изменению емкости, состоящей либо из азота под давлением 20 атмосфер, либо из шестифтористой серы под давлением 8 атмосфер, что приводит к повышенному рабочему напряжению.

2.    Вакуумные конденсаторы не зависят от атмосферного давления, поэтому применяются в авиационной аппаратуре.

3.    Конденсаторы с жидким диэлектриком имеют большую емкость и большие потери, из-за чего применяются только в измерительных целях.

4.    Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком применяются в радиоаппаратуре. Чаще всего диэлектрики бывают стеклянные с малой удельной емкостью, слюдяные, применяемые в опрессованной высокочастотной аппаратуре, керамические диэлектрики, применяемые в виде дисков с посеребренной поверхностью горшечного и бочоночного типов в контурах высокочастотных цепей.

5.    Конденсаторы с органическим твердым диэлектриком получаются путем намотки из фольги, что приводит к дешевизне производства и большой удельной емкости, но ухудшает электроизоляционные свойства данного конденсатора.

6.    Бумажные конденсаторы — это самый распространенный тип конденсатора, используемый в электротехнике сильных токов и высоких напряжений, благодаря пропитанному жидким диэлектриком составу.

7.    Полистирольные конденсаторы имеют высокое сопротивление изоляции и занимают промежуточное положение между бумажными и слюдяными конденсаторами.

8.    Электролитический конденсатор отличается ото всех других большой удельной емкостью, ее униполярностью, т. е. функционирует только тогда, когда на вывод подан «плюс», а на корпус — «минус».
Конденсаторы широко применяются как в радиотехнике, так и в электротехнике.

enciklopediya-tehniki.ru

Основные виды конденсаторов — компания Электрорадиолом Приокский

Конденсатор представляет собой устройство, состоящее из двух или более проводящих пластин, разделенных друг от друга диэлектрическими проводниками, такими как стекло, пластик или слюда, которые используются для хранения электрического заряда.

Обеспечение плавного протекающего тока, муфты, развязки, фильтрации и снижения шума является только некоторыми из многих применений конденсаторов в проектировании электрических цепей.

Без конденсаторов не было бы современных электронных систем. По этим и другим причинам часто можно встретить объявление «куплю конденсаторы» или «куплю электролитические конденсаторы».

Купить любые радиодетали в тамбове и других регионах страны вы сможете без проблем, а также можете провести необходимый демонтаж электрооборудования, в котором есть поломки связанные с микросхемами, платами, в том числе и с заменой конденсаторов.

Конденсаторы бывают различных видов, рассмотрим основные из них.

Керамический конденсатор

Керамические конденсаторы изготавливают из керамического материала, бария и титановой кислоты, в качестве диэлектрика. Керамический конденсатор не имеет форму катушки и лучше всего подходит для случаев, когда встречаются высокие частоты.

Керамические конденсаторы имеют хорошую термостойкость, механическую целостность, что делает их идеальными для поверхностного монтажа. Отсутствие самовосстанавливающегося механизма и значительная скорость старения, являются основными недостаткам данного вида конденсаторов.

Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор имеет проводной слой электролита между диэлектриком и одним электродом. Такие конденсаторы имеют высокую емкость на единицу объема и имеют полярность, следовательно, должны быть включены в цепях с соблюдением полярности. Рабочая частота электролитических конденсаторов ограничивается примерно 100 кГц.  

Полимерно-пленочный конденсатор

Полимерно-пленочные конденсаторы бывают различных типов, таких как: сложный полиэфир, полипропилен, полистирол, тефлон и металлизированная пластмасса. Эти конденсаторы названы полимерно-пленочными за то, что их изготавливают с использованием пластика в качестве диэлектрика.

Такие конденсаторы долговечны и имеют хорошо сбалансированные электрохимические свойства. Недостатком полимер конденсаторов является то, что они имеют низкую диэлектрическую проницаемость, что компенсируется их хорошим напряжением пробоя. В то время как полимерно-пленочный конденсатор может быть использован для поверхностного монтажа, некоторые из таких конденсаторов не могут выдерживать пайки.  

Слюдяной конденсатор

В слюдяном конденсаторе, слюда используется как диэлектрик. Также данный конденсатор имеет тонкую серебряную пластину. Такие конденсаторы полезны для резонансных цепей, частотных фильтров и ВЧ генераторов с низким температурным коэффициентом и высокой производительностью в радиочастотах. Слюдяные конденсаторы являются более дорогими и более современными.

Танталовый конденсатор

В танталовом конденсаторе используется пентаоксид тантала в качестве диэлектрика и используется тантал для электродов. Этот вид конденсатора превосходит электролитический конденсатор своей высокой емкостью и отсутствием шума тока, что делает его идеальным для аналогичных схем, что и в случае с электролитическим конденсатором. Танталовый конденсатор имеет полярность и чувствителен к несоответственному полярности напряжению, а также не переносит максимально номинальное рабочее напряжение.

Другие виды конденсаторов

Существуют также и другие виды конденсаторов с другими диэлектрическими материалами, такими как стекло, диоксид кремния, сапфир, газ и так далее. Свойства этих конденсаторов изменяются в зависимости от используемых материалов и могут быть использованы в современных устройствах, таких как микроволновые конденсаторы.

m-radiodetali.ru