Vad är elektrisk kapacitet och hur mäts den
definition
För ledare är en elektrisk kapacitet ett värde som kännetecknar kroppens förmåga att ackumulera en elektrisk laddning. Detta är dess fysiska betydelse. Det är betecknat med den latinska bokstaven C. Det är lika med förhållandet mellan laddning och potential, om det skrivs i form av en formel erhålls följande:
C = q / f
Elföremålets elektriska kapacitet beror på dess form och geometriska dimensioner. Om vi betraktar en ledare i form av en boll, som ett exempel, kommer formeln för att beräkna dess värde att se ut:
Denna formel gäller för en ensamledare. Om du placerar två ledare bredvid varandra och separerar dem med en dielektrik får du en kondensator. Om detta lite senare, låt oss nu titta på vad som är uppmätt elektrisk kapacitet.
Mätningsenheten för elektrisk kapacitet är farad. Om du sönderdelar den till komponenter enligt formeln, gör du så:
1 farad = 1 C / 1 V
Historiskt har denna enhets dimension inte valts korrekt. Faktum är att i praktiken måste du arbeta med elektrisk kapacitet: miles, mikro, nano och picofarads. Vilket är lika med fraktionerna av en farad, nämligen:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
kondensatorer
En kondensator är två plattor av ledande material belägna mittemot varandra, mellan vilka det finns ett dielektriskt skikt. I laddat tillstånd har plattorna olika potential: en av dem kommer att vara positiv och den andra negativ. Kondensatorns elektriska kapacitet beror på storleken på laddningen på dess plattor och potentialskillnaden, spänningen mellan dem. Ett elektrostatiskt fält uppstår mellan plattorna, vilket håller laddningarna på plattorna. Formeln för kondensatorens elektriska kapacitet i allmänhet:
C = q / U
Med enkla ord beror kondensatorns kapacitans på plattornas yta och avståndet mellan dem, liksom den relativa dielektriska konstanten för materialet som ligger mellan dem. De kännetecknas av det dielektrikum som används:
- keramik;
- membran;
- glimmer;
- metallpapper;
- elektrolytisk;
- tantal, etc.
Enligt plattans form:
- platt;
- cylindrisk;
- sfärisk, etc.
Eftersom formeln för en sektors area beror på dess form kommer formeln för kapacitet att vara annorlunda för varje fall.
För en platt kondensator:
För två koncentriska sfärer med ett gemensamt centrum:
För cylindrisk kondensator:
Liksom andra element i den elektriska kretsen, i det här fallet finns det två huvudsakliga sätt att ansluta kondensatorer: parallella och seriella.
Den slutliga elektriska kapaciteten för den resulterande kretsen beror på detta. Beräkningarna av kapacitansen för flera kondensatorer påminner om beräkningarna av motståndet hos motstånd i olika anslutningar, bara formlerna för anslutningsmetoderna finns tvärtom, det vill säga:
- Vid parallellkoppling är kretsens totala elektriska kapacitet summan av kapacitanserna för vart och ett av elementen. Varje nästa ansluten ökar den totala kapaciteten
Ctotal = Cl + C2 + C3
- När serien är ansluten minskar kretsens elektriska kapacitet, som en minskning av motståndet i en parallellkopplad motståndskrets. dvs.:
Barnsäng = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Viktig! I en parallellkrets är spänningarna på plattorna för varje element desamma. Detta används för att erhålla stora elektriska kapaciteter. I seriekopplingen av två spänningselement på plattorna på var och en av kondensatorerna är halva den totala spänningen. För tre, tredjedelar och så vidare.
Batterier och strömförbrukning
De viktigaste egenskaperna hos batterierna är:
- Märkspänning.
- Kapacitet.
- Maximal urladdningsström.
I detta fall används kapacitetsvärdet för att bestämma den kvantitativa karakteristiken för driftstiden, eller, i enkla termer, för att beräkna hur länge batteriet varar.
I laddningsbara batterier används följande dimensioner för att beskriva den elektriska kapaciteten:
- Och * h - ampertimmar för stora batterier, till exempel bil.
- mAh - milliampere-timmar, för batterier för bärbara enheter, som smartphones, quadcopters och elektroniska cigaretter.
- W * timmar - wattimmar.
Dessa egenskaper låter dig bestämma hur länge batteriet tål under en specifik belastning. För att bestämma batteriets elektriska kapacitet mäts i hängsmycken (C). I sin tur är hängen lika med mängden el som överförs till batteriet vid en ström av 1A i 1 s. Om du sedan översätter till timmar överförs 3600 C vid en ström av 1A under 1 timme.
Ett sätt att mäta batterikapaciteten är att ladda ur det med en känd ström, och du bör mäta urladdningstiden. Antag att om batteriet laddas ut till minsta spänningsnivå på 10 timmar med en ström på 5A, är dess kapacitet 50 A * h
Elektricitet är en viktig mängd inom elektronik och elektroteknik. I praktiken används kondensatorer i nästan varje krets på en elektronisk enhet. Till exempel i strömförsörjningar - för att jämna ut krusningar, minska effekten av högspänningsspänningar på strömbrytare. Under timingkretsar i olika kretsar, såväl som i PWM-styrenheter för att ställa in driftsfrekvensen. Batterier används också ofta. I allmänhet är uppgifterna för energilagring och fasskift mycket vanliga.
Den medföljande videon hjälper dig att studera problemet mer detaljerat:
En kort förklaring ges i denna videohandledning:
Nu vet du vad en elektrisk kapacitet är, i vilka enheter den mäts och vad denna mängd beror på. Vi hoppas att informationen var användbar och förståelig för dig!
Relaterade material:
Läser in...
