Принцип работы конденсатора

В одной из статей мы поговорили о том, что такое конденсатор. Сейчас же хочется рассказать, как он работает и где используется.

Емкость

По своей сути, конденсатор – пассивный элемент электрической цепи, обладающий способностью накапливать электрический заряд и энергию. Мера этой способности – емкость, чем она выше тем больше энергии способен накопить конденсатор и освободить в дальнейшем.

емкость конденсатораЕмкость измеряется в Фарадах (Ф = [Кл/В] = [А · с / В]), где А – сила тока, с – время, В — напряжение. Аккумулятор также имеет накопленный заряд, но конденсатор разряжается практически мгновенно, а аккумулятор – постепенно.

Типы соединения

 соединение конденсаторов

Чтобы в цепи получить большую емкость, конденсаторы соединяют параллельно. Общая емкость будет равна С=С1+С2+…+Сn.  Такой тип нужен для устройств, которым требуется повышенный кратковременный заряд энергии, например, для запуска.

Если же их соединить последовательно, то общая емкость будет равна С = 1/С1+1/С2+…+1/Сn, то есть емкость минимальна, что позволяет исключить пробоя (сгорания конденсатора) при высоком напряжении. Последовательное соединение используют не так часто, как параллельное, так как сейчас можно найти конденсаторы очень малой емкости, работающих при повышенном напряжении, а такое соединение только усложнит цепь.

Существует также смешанный тип соединения, в зависимости от расположения и количества элементов, расчетная формула меняется.

Из чего состоит

Из чего состоит конденсатор
Площадь пластины A должна быть намного больше расстояния d

В простейшем случае конденсатор состоит из двух обкладок и диэлектрика, который расположен между ними, но, в основном, это многослойное устройство.

В качестве диэлектрика в нем используются:

  • Воздух
  • Керамика
  • Слюда
  • Бумага
  • Стекло
  • Вакуум

 

Виды конденсаторов

  • Бумажные конденсаторы
бумажный конденсатор
бумажный конденсатор
  • Электролитические конденсаторы
    • Алюминиевые
    • Танталовые
электролитический конденсатор
электролитический конденсатор
  • Полимерные
полимерный конденсатор
полимерный конденсатор
  • Конденсатор переменной емкости
Конденсатор переменной емкости
Конденсатор переменной емкости
  • Пленочные
конденсатор пленочный
конденсатор пленочный
  • Керамические
конденсатор керамический
конденсатор керамический

Принцип действия

Чтобы зарядить конденсатор, нужно подключить его обкладки к источнику тока, из-за того, что между пластинами конденсатора находиться диэлектрик, который не позволяет перейти разноименным зарядам на противоположную сторону, на одной пластине будут накапливаться положительные ионы, а на другой – отрицательные электроны.

 

конденсатор зарядка

Ток будет течь по проводнику до тех пор, пока на обкладках будет «место» для частиц, то есть пока не кончится емкость, в то же время будет расти напряжение.

конденсатор зарядка график

В итоге, на двух пластинах будет заряд одинаковым по модулю, но разным по знаку. По мере заполнения обкладок, ток будет уменьшаться. После того, как конденсатор зарядился, его можно подключить к потребителю, например, к лампочке, будет резкая разрядка (электроны с одной пластины, устремятся к ионам на другой), лампа на короткое время загорится (это используется в фотоаппаратах, в качестве вспышки).

Ток будет течь по проводнику до тех пор, пока на обкладках есть разность потенциалов, то есть пока заряды на двух пластинах не станут одинаковыми по знаку, в то же время будет падать напряжение.

конденсатор разрядка график

Хочется добавить, что это упрощенный разбор без углубления в расчеты, без различных формул, но для понимания принципа работы конденсатора эта статья будет полезна.

Спасибо за внимание!