Kondansatè

Yon kondansatè se yon konpozan elektwonik elemantè, ki fòme ak de plak kondiktè (yo rele "elektwòd") nan total enfliyans ak separe. pa yon izolan polarizabilite (oswa "dielektrik"). Pwopriyete prensipal li se pou kapab estoke chaj elektrik opoze sou armatures li yo. Valè absoli chaj sa yo pwopòsyonèl ak valè absoli vòltaj ki aplike sou li.

Kondansatè yo pwensipalman itilize pou:

estabilize yon ekipman pou pouvwa (li dechaje pandan gout vòltaj ak chaj pandan pik vòltaj);
trete siyal peryodik (filtraj pou egzanp);
separe kouran altènatif ak aktyèl dirèk, lèt la bloke pa kondansateur a;
sere enèji, nan ka sa a nou pale de supercapacitor.

Senbòl yon kondansateur ki pa polarize nan yon sikwi.

Definisyon

Kondansatè a karakterize pa koyefisyan pwopòsyonèl ant chaj ak vòltaj, ki rele kapasite elektrik (oswa tou senpleman kapasite) epi ki eksprime nan farads (F). Relasyon karakteristik yon kondansateur ideyal se:

i=C\,{\frac {\mathrm {d} u}{\mathrm {d} t}}

Oswa:

i

deziyen entansite kouran elektrik ki pase nan eleman an, ki eksprime an anpèrs (senbòl: A);

u

vòltaj atravè eleman an, ki eksprime an volts (V);

C

kapasite elektrik kondansatè a, ki eksprime an farads (F);

\mathrm {d} u/\mathrm {d} t

derivatif vòltaj la kont tan (V/s).

Siy yo se tankou elektwòd nan ki kouran an antre (nan direksyon konvansyonèl aktyèl la: + nan direksyon -) wè potansyèl li ogmante.

Lwa sou konpòtman kondansatè a

Atik detaye : Kapasite elektrik ak Dechaj yon kondansate.

Nou defini kapasite a pa relasyon an:

Q=C\;U

Oswa:

Q

se chaj ki estoke sou tèminal pozitif li (ki eksprime an coulombs),

C

kapasite elektrik kondansatè a (farads),

U

vòltaj atravè eleman an (volts).

Ekspresyon aljebrik lwa konpòtman kondansatè

Q_{1}=C\,(V_{1}-V_{2})

Oswa:

endis 1 ak 2 make chak nan de tèminal yo,

Q_{k}

deziyen chaj tèminal n^o

k

(

k

= 1 oswa 2),

ak

V_{k}

potansyèl elektrik li yo.

Se poutèt sa tèminal ki gen pi wo potansyèl la (tèminal pozitif) se pozitivman chaje.

Se poutèt sa, chaj "total" yon kondansatè $\,Q_{\mathrm {t} }=Q_{1}+Q_{2}\,$ se zewo. Kontinye pa enfliyans elektwostatik, aktyèl "penetre" nan yon tèminal soti idantik nan lòt tèminal la, byenke armatures yo separe pa yon izolan.

Si nou oryante branch sikwi ki gen kondansatè a nan direksyon: tèminal 1 → tèminal 2, konsa fikse direksyon pozitif aktyèl $i$ , nou aljebrikman defini vòltaj $u$ nan la. direksyon opoze ("konvansyon reseptè"):

u=V_{1}-V_{2}

.

Lè sa a, li vin posib yo defini aljebrikman yon relasyon ant aktyèl la sikile nan branch lan ak derive tan an nan vòltaj la:

i={\frac {\mathrm {d} Q_{1}}{\mathrm {d} t}}=C\,{\frac {\mathrm {d} u}{\mathrm {d} t}}

.

Lè nou konekte yon kondansatè nan yon dèlko vòltaj DC lè l sèvi avèk yon sikwi ki gen yon rezistans $R$ , valè vòltaj la atravè kondansatè la nan mòd pasajè defini kòm yon fonksyon tan pou yon sistèm premye lòd pa sa ki annapre yo. relasyon:

u(t)=u_{\infty }+(u_{0}-u_{\infty })\,\mathrm {e} ^{-{\frac {t}{\tau }}}

Oswa:

u_{0}

deziyen vòltaj inisyal la,

u_{\infty }

vòltaj la nan eta stable,

ak

\tau

konstan tan an, ki egal a:

\tau =R\;C

Si rezistans nan kous la trè ba, entansite aktyèl la ka pran yon valè enstantane trè wo.

Eleman elektrik oswa elektwonik

Plizyè kalite kondansateur. Soti nan goch a dwat: seramik multikouch, seramik disk, fim multikouch polyester, seramik tubulaires, polystyrène, fim polyestè metalize, aliminyòm elektwolitik. Inite mezi: santimèt.

Yon kondansatè se yon konpozan elektwonik elemantè, ki fòme ak de plak kondiktè (yo rele tou "elektwòd") an total ak separe [[Enfliyans (elektwostatik)|enfliyans] ] pa yon izolan polarize (oswa “dielektrik”). Pwopriyete prensipal li se pou kapab estoke chaj elektrik opoze sou armatures li yo. Valè absoli chaj sa yo, nan yon premye apwoksimasyon, pwopòsyonèl ak valè absoli vòltaj ki aplike sou li.

Nan Mwa invalide (Oktòb), fizisyen Ewald Georg von Kleist nan Pomerania nan Almay te envante premye kondansatè a. Yon ti tan apre nan janvye 1746, fizisyen Olandè Pieter van Musschenbroek te dekouvri li tou poukont li. Li rele li Leiden bottle paske Musschenbroek t ap travay nan Leiden University.

Yon kondansatè se fondamantalman konpoze de de plak kondiktif yo rele "elektwòd", trè pre youn ak lòt, separe pa yon izolasyon ki rele "dielectric".

Chaj elektrik ki estoke pa kondansateur a pwopòsyonèl ak vòltaj ki aplike ant de plak li yo. Epitou, tankou yon eleman sitou karakterize pa kapasite, rapò ant chaj li yo ak vòltaj la.

Se $C$ kapasite yon kondansateur esansyèlman detèmine dapre jeyometri armatures yo ak nati izolatè a (yo); fòmil senplifye sa a, ki pi adapte pou yon kondansateur plan, souvan itilize pou estime valè li:

C=\varepsilon \,{\frac {S}{e}}

Oswa:

S

deziyen sifas ranfòsman fas yo (ki eksprime an mèt kare, m²),

e

distans ant ranfòsman yo (mèt, m),

ak

ε

permiktif dielektrik (farad pa mèt, F/m).

Inite debaz kapasite elektrik, farad reprezante yon kapasite trè wo, raman reyalize (ak eksepsyon de supercapacitors); konsa, kondansateur piti anpil ka gen kapasite nan lòd picofarad (pF).
Youn nan karakteristik kondansatè yo se vòltaj maksimòm opere yo, ki depann de nati ak epesè izolasyon yo itilize nan konstitisyon yo. Izolan sa a gen yon sèten frigidité dyelèktrik, sa vle di yon vòltaj pi lwen pase ki yon kouran vyolan nan pann ka parèt ki mennen nan destriksyon nan eleman an (eksepte pou sèten d ant yo, izolasyon an nan ki te di ke se pwòp tèt ou-geri).

Rechèch la pou kapasite ki pi wo a pou volim ki pi ba a ak pri fabrikasyon mennen nan diminye epesè nan izolasyon ant de ankadreman yo otank posib; kòm vòltaj la pann tou diminye nan menm pwopòsyon an, li se souvan avantaje yo chwazi izolan yo pi byen.

Deziyasyon	Kapasite	Jaden elektrik
Kondansatè avyon	$C=\varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }\cdot {\frac {A}{d}}$	$E={\frac {Q}{\varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }A}}$
Kondansatè silendrik	$C=2\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }\,{\frac {l}{\ln \!\left({\frac {R_{2}}{R_{1}}}\right)}}$	$E(r)={\frac {Q}{2\pi rl\varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }}}$
Kondansatè esferik	$C=4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }\left({\frac {1}{R_{1}}}-{\frac {1}{R_{2}}}\right)^{-1}$	$E(r)={\frac {Q}{4\pi r^{2}\varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }}}$
Esfè	$C=4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }R_{1}$

kote $\varepsilon _{0}$ reprezante pèmitivite vakyòm elektrik (8,85 × 10⁻¹² F m⁻¹) ak $\varepsilon _{\mathrm {r} }$ permessibilite relatif nan izolasyon an.

Kategori diferan

Anpil teknik, souvan ki soti nan chimi, te fè li posib pou amelyore siyifikativman pèfòmans nan kondansatè, ki se lye nan bon jan kalite a nan dielectric itilize a. Se poutèt sa, se nati dyelèktrik la ki pèmèt kondansatè yo dwe klase:

kondansatè ki pa polarize, ki ba valè (kèk nano- oswa mikwo farads) se esansyèlman "[[Polyterephthalate d]" teknoloji 'etilèn|Mylar]]' oswa 'seramik';
sa yo rele kondansatè polarize yo sansib a polarite vòltaj elektrik ki aplike a yo: yo gen yon tèminal negatif ak yon pozitif. Sa yo se "elektwolitik" (yo rele tou, pa move non, "chimik") ak "tantal" kondansateur teknik. Yon erè koneksyon oswa yon ranvèse aksidan nan vòltaj la jeneralman mennen nan destriksyon yo, ki ka trè toudenkou, menm eksplozif;
supercapacitors yo gen kapasite menmen men kenbe vòltaj ki ba (kèk vòlt). Yo te devlope apre rechèch ki fèt pou amelyore akimilatè. Kapasite a ki ka depase yon santèn farad yo jwenn gras a sifas imans devlope nan elektwòd sou sipò kabòn aktive;
kondansatè ak kapasite varyab, yo itilize pa egzanp pou pwodiksyon filtè RLC reglabl.
Principe of the reglable condensator

Lè plak yo pote ansanm, kapasite a ogmante rapidman, menm jan ak gradyan vòltaj la (sa vle di jaden elektwostatik la). Pa egzanp, jaden an nan yon kondansatè sibi sèlman 5 vòt epi ki gen plak yo 5 mikwomèt apa se 1 milyon vòlt pou chak mèt . Se poutèt sa izolasyon an jwe yon wòl enpòtan. Izolan ideyal la ta gen rezistans enfini ak transparans total nan jaden an, pa ta gen okenn pwen flash (gradyan jaden kote yon arc parèt), pa ta gen okenn enduktans (ki limite reyaksyon an nan frekans segondè: yon kondansatè ideyal ta kite limyè pase pou egzanp. ) Se poutèt sa, yon izolan dwe chwazi selon objektif ou vle a, sa vle di itilizasyon yo dwe fè nan kondansatè la.