Mikä on sähkökapasitanssi ja kuinka se mitataan
Määritelmä
Johtimille sähkökapasitanssi on arvo, joka kuvaa kehon kykyä kerätä sähkövarausta. Tämä on sen fyysinen merkitys. Sitä merkitään latinalaisella kirjaimella C. Se on yhtä suuri kuin varauksen suhde potentiaaliin, jos tämä kirjoitetaan kaavan muodossa, saadaan seuraava:
C = q / f
Minkä tahansa esineen sähkökapasiteetti riippuu sen muodosta ja geometrisista mitoista. Jos tarkastellaan esimerkiksi sähkönjohtimen muodossa palloa, kaavan arvon laskemiseksi näyttää seuraavalta:
Tämä kaava pätee yksinäiseen johtimeen. Jos sijoitat kaksi johdinta vierekkäin ja erotat ne dielektrillä, saat kondensaattorin. Tietoja tästä vähän myöhemmin, nyt katsotaanpa mitä mitattu sähkökapasiteetti.
Sähkökapasiteetin mittayksikkö on farad. Jos hajotat sen komponenteiksi kaavan mukaan, niin:
1 farad = 1 C / 1 V
Historiallisesti tämän yksikön ulottuvuutta ei ole valittu oikein. Tosiasia on, että käytännössä on tarpeen työskennellä sähkökapasiteettien kanssa: mailit, mikro-, nano- ja pikofaradit. Mikä vastaa faradin murto-osia, nimittäin:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
kondensaattorit
Kondensaattori on kaksi toisistaan vastapäätä olevaa johtavaa materiaalia olevaa levyä, joiden välissä on dielektrinen kerros. Varatussa tilassa levyillä on erilaiset potentiaalit: yksi niistä on positiivinen ja toinen negatiivinen. Kondensaattorin sähköinen kapasiteetti riippuu sen levyillä olevan varauksen suuruudesta ja potentiaalieroista, niiden välisestä jännitteestä. Levyjen väliin syntyy sähköstaattinen kenttä, joka pitää levyillä olevat varaukset. Kaava kondensaattorin kapasitanssille yleisessä tapauksessa:
C = q / U
Yksinkertaisesti sanottuna kondensaattorin kapasitanssi riippuu levyjen pinta-alasta ja niiden välisestä etäisyydestä sekä niiden välissä olevan materiaalin suhteellisesta dielektrisyysvakiosta. Ne erottuvat käytetyn dielektrisyyden perusteella:
- keraaminen;
- elokuva;
- kiille;
- metalli paperi;
- elektrolyytti;
- tantaali jne.
Levyjen muodon mukaan:
- tasainen;
- lieriömäinen;
- pallomainen jne.
Koska kuvan alueen kaava riippuu sen muodosta, kapasiteetin kaava on erilainen kussakin tapauksessa.
Litteälle kondensaattorille:
Kaksi samankeskistä palloa, joilla on yhteinen keskipiste:
Sylinterimäinen kondensaattori:
Kuten muutkin sähköpiirin elementit, tässä tapauksessa on kaksi päätapaa kytkeä kondensaattoreita: rinnakkais- ja sarjajohdot.
Saadun piirin lopullinen sähkökapasitanssi riippuu tästä. Useiden kondensaattoreiden kapasitanssin laskelmat muistuttavat eri yhteyksissä olevien vastusten resistanssin laskelmia, vain kytkentämenetelmien kaavat sijaitsevat päinvastoin, toisin sanoen:
- Rinnakkaiskytkennässä piirin kokonais sähköinen kapasiteetti on kunkin elementin kapasitanssien summa. Jokainen seuraava kytketty lisää kokonaiskapasiteettia
Ctotal = C1 + C2 + C3
- Yhdistettäessä sarjaan, piirin sähköinen kapasiteetti pienenee, kuten rinnan kytketyn vastuksen piirin vastuksen pieneneminen. so:
Pinnasänky = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Tärkeä! Rinnakkaispiirissä jännitteet kunkin elementin levyillä ovat samat. Tätä käytetään suurien sähköisten kapasiteettien saamiseksi. Kahden jänniteelementin sarjakytkennässä kunkin kondensaattorin levyillä on puolet kokonaisjännitteestä. Kolme, kolmasosa ja niin edelleen.
Paristot ja virrankulutus
Paristojen pääominaisuudet ovat:
- Nimellisjännite.
- Kapasiteettia.
- Suurin purkausvirta.
Tässä tapauksessa kapasiteettiarvoa käytetään toiminta-ajan kvantitatiivisten ominaisuuksien määrittämiseen tai yksinkertaisesti laskemalla akun kesto.
Ladattavissa akkuissa seuraavia mittoja käytetään kuvaamaan sähkökapasiteettia:
- Ja * h - ampeettitunnit suurille akkuille, esimerkiksi autolle.
- mAh - milliampre-tunteja puettavien laitteiden, kuten älypuhelimien, quadcopterien ja elektronisten savukkeiden, paristoille.
- W * tuntia - wattituntia.
Nämä ominaisuudet antavat sinun määrittää kuinka kauan akku kestää tietyn kuormituksen aikana. Akun sähkökapasiteetin määrittämiseksi mitataan riipuksissa (C). Riipus puolestaan on yhtä suuri kuin akkuun siirretyn sähkön määrä 1A: n virralla yhden sekunnin ajan. Sitten jos käännöt tunteina, sitten 1A: n virralla 1 tunti, 3600 C lähetetään.
Yksi tapa mitata akun kapasiteettia on purkaa se tunnetulla virralla, ja sinun tulisi mitata purkautumisaika. Oletetaan, että jos akku purkautuu minimijännitetasolle 10 tunnissa 5A virralla, niin sen kapasiteetti on 50 A * h
Sähkö on tärkeä määrä elektroniikassa ja sähkötekniikassa. Käytännössä kondensaattoreita käytetään melkein jokaisessa elektronisen laitteen piirissä. Esimerkiksi virtalähteissä - tasoittaaksesi väreilyjä, vähennä korkeajännitevaihteiden vaikutusta virtakytkimiin. Eri piirien ajoituspiirien aikana, samoin kuin PWM-ohjaimissa toimintataajuuden asettamiseksi. Paristoja käytetään myös yleisesti. Yleensä energian varastoinnin ja vaihesiirron tehtävät ovat hyvin yleisiä.
Toimitettu video auttaa tutkimaan asiaa tarkemmin:
Tässä video-oppaassa on lyhyt selitys:
Nyt tiedät mikä on sähkökapasitanssi, missä yksiköissä se mitataan ja mistä tämä määrä riippuu. Toivomme annettujen tietojen olevan hyödyllisiä ja ymmärrettäviä sinulle!
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
Ladataan...
