Кондензатори су основне компоненте у области електронике и играју кључну улогу у различитим електронским колима. Разумевање концепата капацитивности и наелектрисања је од суштинског значаја за свакога ко жели да уђе у област електротехнике. У овом чланку ћемо имати кратак увод у кондензаторе, објаснити капацитивност и ући у једначину која управља њиховим понашањем.
Шта је кондензатор
Кондензатор је пасивна електронска компонента са два терминала која складишти електричну енергију у електричном пољу. Структура кондензатора се састоји од две проводне плоче, обично састављене од метала, које су раздвојене са диелектричним материјалом између њих. Када се разлика напона примени на терминале кондензатора, он акумулира наелектрисање на његовим плочама, стварајући електрично поље између њих.
Шта је Капацитет
Капацитет је мера колико електричне енергије може да се ускладишти по јединици напона на уређају или компоненти. Јединица капацитивности је Фарад.
Шта је Цхарге
Наелектрисање се описује као присуство електричне енергије. Његов симбол је К, а јединица је Кулон.
Рад кондензатора
Када се електрични напон уведе преко терминала кондензатора, електрично поље успостављено између плоча покреће кретање електрона. Негативна плоча кондензатора постаје сабирна тачка за електроне који су се померили са негативног терминала извора напона.
Истовремено, једнак број електрона напушта позитивну плочу кондензатора и враћа се на позитивни терминал извора напона.
Ова акумулација и прерасподела наелектрисања се настављају све док кондензатор није потпуно напуњен, у ком тренутку проток електрона престаје, наелектрисање ускладиштено у кондензатору може се одредити помоћу једначине:
У датој једначини, „К“ симболизује напунити акумулирани унутар кондензатор , „Ц“ означава капацитивност , а 'В' представља примењени напон на кондензатору.
Ова једначина приказује пропорционални однос између капацитивности и примењеног напона, показујући да је количина наелектрисања у кондензатору директно повезана са обе ове варијабле. Дакле, повећање или капацитивности или напона ће резултирати већом акумулацијом наелектрисања.
Капацитет паралелног плочастог кондензатора
Капацитет кондензатора је одређен површином плоча (А) и растојањем (д) између њих, при чему оба фактора утичу на његову укупну капацитивност. Што је већа површина плоче, то је већи капацитет, док мањи растојање између плоча доводи до повећања капацитивности. Овај однос је описан једначином:
Кондензатори поседују способност складиштења електричне енергије, при чему је количина ускладиштене енергије (У) директно пропорционална и квадрату примењеног напона (В) и капацитивности (Ц) кондензатора. Једначина за енергију ускладиштену у кондензатору је дата као:
Познавање енергије ускладиштене у кондензатору је од виталног значаја за пројектовање кола, посебно у апликацијама где су ослобађање енергије или тренутни захтеви за снагом важни.
Капацитет сферног кондензатора
Да бисте израчунали капацитивност сферног кондензатора, морате знати полупречник унутрашње и спољашње проводне сфере. Капацитивност контролишу облик кондензатора и пермитивност материјала који се налази између сфера. Формула за израчунавање капацитивности сферног кондензатора је:
С друге стране, симбол „εᵣ“ се користи да представи релативну пермитивност или диелектричну константу материјала који се налази између сфера. Поред тога, „р₁” означава радијус унутрашње сфере, док „р₂” означава полупречник спољашње сфере.
Заменом вредности радијуса и пермитивности материјала, можете израчунати капацитет сферног кондензатора. Вреди напоменути да ако унутрашња сфера има занемарљив радијус или се сматра тачкастим наелектрисањем, формула капацитивности се поједностављује на:
У овом случају, капацитивност је искључиво одређена радијусом спољашње сфере и пермитивношћу материјала.
Капацитет цилиндричног кондензатора
Да бисте израчунали капацитивност цилиндричног кондензатора, морате знати дужину кондензатора (Л), полупречник унутрашњег проводника (р₁) и полупречник спољашњег проводника (р₂). Облик кондензатора и пермитивност материјала који се налази између сфера контролишу капацитивност. Формула за израчунавање капацитивности цилиндричног кондензатора је:
С друге стране, симбол „εᵣ“ се користи да представи релативну пермитивност или диелектричну константу материјала који се налази између сфера. Поред тога, „р₁” означава полупречник унутрашње сфере, док „р₂” означава полупречник спољашње сфере.
Закључак
Кондензатори су кључне компоненте када је у питању електроника, омогућавајући складиштење енергије и регулацију напона. Капацитет, мерен у фарадима (Ф), квантификује способност кондензатора да складишти наелектрисање. Он је директно пропорционалан наелектрисању (К) и обрнуто пропорционалан напону (В) на терминалима кондензатора.