Què és la capacitança elèctrica i com es mesura
Definició
Per als conductors, una capacitança elèctrica és un valor que caracteritza la capacitat del cos per acumular una càrrega elèctrica. Aquest és el seu significat físic. Es denota amb la lletra llatina C. És igual a la relació entre la càrrega i el potencial, si s'escriu en forma de fórmula, s'obté el següent:
C = q / f
La capacitat elèctrica de qualsevol objecte depèn de la seva forma i dimensions geomètriques. Si considerem un conductor en forma de bola, com a exemple, llavors la fórmula per calcular el seu valor serà la següent:
Aquesta fórmula és vàlida per a un conductor solitari. Si col·loqueu dos conductors l’un al costat de l’altre i els separeu amb un dielèctric, llavors obtindreu un condensador. Sobre això, una mica més endavant, anem a fixar-nos en què es mesura la capacitat elèctrica.
La unitat de mesura de la capacitat elèctrica es farad. Si es descompon en components segons la fórmula, llavors:
1 farad = 1 C / 1 V
Històricament, la dimensió d’aquesta unitat no ha estat escollida correctament. El fet és que a la pràctica és necessari treballar amb capacitats elèctriques: milles, micro, nano i picofarads. El que és igual a les fraccions d’un farad, a saber:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
Condensadors
Un condensador és dues plaques de material conductor situades una enfront de les altres, entre les quals hi ha una capa dielèctrica. En estat carregat, les plaques tenen diferents potencials: una d’elles serà positiva i la segona negativa. La capacitat elèctrica del condensador depèn de la magnitud de la càrrega de les seves plaques i de la diferència de potencial, el voltatge entre elles. Sorgeix un camp electrostàtic entre les plaques, que manté les càrregues a les plaques. La fórmula per a la capacitança d'un condensador en el cas general:
C = q / U
En paraules simples, la capacitança del condensador depèn de l’àrea de les plaques i de la distància entre elles, així com de la constant dielèctrica relativa del material situat entre elles. Es distingeixen pel dielèctric emprat:
- ceràmica;
- pel·lícula;
- mica;
- paper metàl·lic;
- electrolític;
- tàntal, etc.
Segons la forma de les plaques:
- pla;
- cilíndric;
- esfèrica, etc.
Com que la fórmula de l’àrea d’una figura depèn de la seva forma, la fórmula de capacitat serà diferent per a cada cas.
Per a un condensador pla:
Per a dues esferes concèntriques amb un centre comú:
Per condensador cilíndric:
Com altres elements del circuit elèctric, en aquest cas hi ha dues maneres principals de connectar condensadors: paral·lel i serial.
La capacitança elèctrica final del circuit resultant depèn d'això. Els càlculs de la capacitança de diversos condensadors s’assemblen als càlculs de la resistència de resistències en diferents connexions, només les fórmules dels mètodes de connexió es troben al contrari, és a dir:
- Quan es connecta en paral·lel, la capacitat elèctrica total del circuit és la suma de les capacitats de cadascun dels elements. Cada següent connectat augmenta la capacitat total
Ctotal = C1 + C2 + C3
- Quan es connecta en sèrie, la capacitat elèctrica del circuit disminueix, com una disminució de la resistència en un circuit de resistències connectades en paral·lel. És a dir:
Bressol = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Important! En un circuit paral·lel, les tensions a les plaques de cada element són les mateixes. S'utilitza per obtenir grans capacitats elèctriques. En la connexió en sèrie de dos elements de tensió a les plaques de cadascun dels condensadors és la meitat del voltatge total. Per tres, terços, etc.
Consum de bateries i energia
Les principals característiques de les bateries són:
- Tensió nominal
- Capacitat.
- Corrent de descàrrega màxima.
En aquest cas, per determinar la característica quantitativa del temps de funcionament o, en termes senzills, per calcular quant dura la bateria, s’utilitza el valor de capacitat.
En les bateries recarregables, s'utilitzen les següents dimensions per descriure la capacitat elèctrica:
- I * h - amperi-hores per a piles grans, per exemple automòbils.
- mAh - mil·límeres-hores, per a bateries per a dispositius que es poden portar, com telèfons intel·ligents, quadòfters i cigarrets electrònics.
- W * hores - Watt hores.
Aquestes característiques permeten determinar el temps que resistirà la bateria sota una càrrega específica. Per determinar la capacitat elèctrica de la bateria es mesura en penjolls (C). Al seu torn, el penjant és igual a la quantitat d’electricitat transferida a la bateria en un corrent d’1A durant 1s. Aleshores, si es tradueix en hores, es transmeten un corrent de 1A durant 1 hora, 3600 C.
Una forma de mesurar la capacitat de la bateria és descarregar-la amb un corrent conegut, i heu de mesurar el temps de descàrrega. Suposem que, si la bateria es descarrega al nivell mínim de tensió en 10 hores amb un corrent de 5A, la seva capacitat és de 50 A * h
L’electricitat és una quantitat important en electrònica i enginyeria elèctrica. A la pràctica, els condensadors s’utilitzen a gairebé tots els circuits d’un dispositiu electrònic. Per exemple, a les fonts d’alimentació: per suavitzar les ondulacions, reduïu l’efecte de les sobretensions d’alta tensió sobre els interruptors d’energia. Durant circuits de cronometratge de diversos circuits, així com en controladors PWM per tal de configurar la freqüència de funcionament. Les piles també s’utilitzen habitualment. En general, les tasques d’emmagatzematge d’energia i canvi de fase són molt habituals.
El vídeo proporcionat ajudarà a estudiar el problema amb més detall:
Aquest vídeo tutorial ofereix una breu explicació:
Ara saps de què consisteix una capacitança elèctrica, en quines unitats es mesura i de què depèn aquesta quantitat. Esperem que la informació proporcionada us sigui útil i comprensible!
Materials relacionats:
Carregant ...
