Hvad er elektrisk kapacitet, og hvordan måles det
definition
For ledere er en elektrisk kapacitet en værdi, der kendetegner kroppens evne til at akkumulere en elektrisk ladning. Dette er dens fysiske betydning. Det er betegnet med det latinske bogstav C. Det er lig med forholdet mellem ladning og potentiale, hvis det er skrevet i form af en formel, opnås følgende:
C = q / f
Ethvert objekts elektriske kapacitet afhænger af dens form og geometriske dimensioner. Hvis vi betragter en leder i form af en kugle, som et eksempel, vil formlen til beregning af dens værdi se ud:
Denne formel gælder for en ensartet leder. Hvis du placerer to ledere ved siden af hinanden og adskiller dem med et dielektrikum, får du en kondensator. Om dette lidt senere, lad os nu se på, hvad der er målt elektrisk kapacitet.
Måleenheden for elektrisk kapacitet er farad. Hvis du nedbryder det til komponenter i henhold til formlen, skal du:
1 farad = 1 C / 1 V
Historisk set er denne enheds dimension ikke valgt korrekt. Faktum er, at du i praksis skal arbejde med elektriske kapaciteter: miles, mikro, nano og picofarads. Hvilket er lig med brøkdele af en farad, nemlig:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
kondensatorer
En kondensator er to plader af ledende materiale placeret overfor hinanden, mellem hvilke der er et dielektrisk lag. I den ladede tilstand har pladerne forskellige potentialer: en af dem vil være positiv, og den anden negativ. Kondensatorens elektriske kapacitet afhænger af størrelsen af ladningen på dens plader og potentialeforskellen, spændingen mellem dem. Et elektrostatisk felt opstår mellem pladerne, som holder ladningerne på pladerne. Formlen for kapacitans for en kondensator i almindelighed:
C = q / U
Med enkle ord afhænger kondensatorens kapacitet af pladenes område og afstanden imellem dem samt den relative dielektriske konstant af det materiale, der er placeret mellem dem. De er kendetegnet ved det anvendte dielektrikum:
- keramik;
- membran;
- glimmer;
- metalpapir;
- elektrolytisk;
- tantal osv.
I henhold til pladenes form:
- flad;
- cylindrisk;
- sfærisk osv.
Da formlen for arealet af en figur afhænger af dens form, vil formlen for kapacitet være forskellig for hvert tilfælde.
For en flad kondensator:
For to koncentriske kugler med et fælles center:
For cylindrisk kondensator:
Som andre elementer i det elektriske kredsløb er der i dette tilfælde to hovedmåder til tilslutning af kondensatorer: parallel og seriel.
Den resulterende elektriske kapacitet af det resulterende kredsløb afhænger af dette. Beregningerne af kapacitansen for flere kondensatorer ligner beregningerne af modstanden i modstande i forskellige forbindelser, kun formlerne for forbindelsesmetoder findes tværtimod, det vil sige:
- Når de er tilsluttet parallelt, er kredsløbets samlede elektriske kapacitet summen af kapacitanserne for hvert af elementerne. Hver næste tilsluttet øger den samlede kapacitet
Ctotal = Cl + C2 + C3
- Når der er seriekoblet forbindelse, falder kredsløbets elektriske kapacitet som et fald i modstand i et kredsløb med parallelforbundne modstande. Det er:
Barneseng = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Vigtigt! I et parallelt kredsløb er spændingerne på pladerne i hvert element de samme. Dette bruges til at opnå store elektriske kapaciteter. I serieforbindelsen af to spændingselementer på pladerne på hver af kondensatorerne er halvdelen af den totale spænding. I tre, tredjedele osv.
Batterier og strømforbrug
De vigtigste egenskaber ved batterier er:
- Nominel spænding
- Kapacitet.
- Maksimal afgangsstrøm.
I dette tilfælde anvendes kapacitetsværdien til at bestemme de kvantitative egenskaber for driftstiden eller simpelt hen til at beregne, hvor længe batteriet varer.
I genopladelige batterier bruges følgende dimensioner til at beskrive den elektriske kapacitet:
- Og * h - ampere-timer til store batterier, for eksempel bil.
- mAh - milliampere-timer, til batterier til bærbare enheder, såsom smartphones, quadcopters og elektroniske cigaretter.
- W * timer - Watt hours.
Disse egenskaber giver dig mulighed for at bestemme, hvor længe batteriet skal modstå under en bestemt belastning. For at bestemme batteriets elektriske kapacitet måles det i vedhæng (C). Til gengæld er vedhænget lig med mængden af elektricitet, der overføres til batteriet i en strøm på 1A i 1 sekunder. Hvis du derefter oversætter til timer, overføres der med en strøm på 1A i 1 time 3600 C.
En måde at måle batterikapaciteten på er at aflade det med en kendt strøm, og du skal måle afladningstiden. Antag, at hvis batteriet aflades til det minimale spændingsniveau på 10 timer med en strøm på 5A, er dens kapacitet 50 A * h
Elektricitet er en vigtig mængde inden for elektronik og elektroteknik. I praksis bruges kondensatorer i næsten alle kredsløb på en elektronisk enhed. For eksempel i strømforsyninger - for at udjævne rippler skal du reducere effekten af højspændingsspændinger på strømafbrydere. Under timingkredsløb i forskellige kredsløb såvel som i PWM-controllere for at indstille driftsfrekvensen. Batterier bruges også ofte. Generelt er opgaverne med energilagring og faseskift meget almindelige.
Den medfølgende video hjælper med at studere problemet mere detaljeret:
En kort forklaring findes i denne videoundersøgelse:
Nu ved du hvad en elektrisk kapacitet er, i hvilke enheder den måles, og hvad denne mængde afhænger af. Vi håber, at de givne oplysninger var nyttige og forståelige for dig!
Relaterede materialer:
Indlæser ...
