
- •Конденсатор
- •Емкость конденсатора
- •Электролитические конденсаторы
- •Конденсаторы построечные и переменной емкости
- •Условные обозначения конденсаторов
- •Катушки индуктивности, дроссели и трансформаторы
- •Основные параметры катушек индуктивности
- •Электронно-дырочный переход и его свойства
- •Полупроводниковые диоды
- •Конструкция полупроводниковых диодов
- •Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов
- •Стабилитроны
- •Варикапы
- •Классификация и система обозначений диодов
- •Биполярные транзисторы
- •Полевые транзисторы
- •Характеристики и параметры полевых транзисторов
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •Устройство и принцип действия динисторов
- •Оптрон (оптопара)
- •Классификация усилителей
- •Коэффициент усиления
- •Входное сопротивление
- •Измерение входного сопротивления
- •Выходное сопротивление
- •Измерение выходного сопротивления
- •Характеристики электронных усилителей
- •Обратная связь в усилителях
- •Последовательное и параллельное включение обратной связи
- •Операционные усилители
- •Схемы включения операционных усилителей
- •Логические элементы
Конденсатор
Конденсатор состоит из двух пластин (или обкладок), находящихся одна перед другой и сделанных из проводящего материала. Между пластинами находится изолирующий материал, называемый диэлектриком (рис. 4.6). Простейшими диэлектриками являются воздух, бумага, слюда и т. д.
Рис. 4.6. Конденсатор
Основным свойством конденсатора является его способность запасать электрическую энергию в виде электрического заряда. Для переменного тока он представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты.
Рис.4.7.
На рис. 4.7(a) изображена схема, в которой конденсатор соединяется через ключ с источником питания. Когда ключ замкнут (рис. 4.7б), положительный полюс источника «откачивает» электроны с обкладки А, и она приобретает положительный заряд. Отрицательный полюс источника питания тем временем «поставляет» электроны на обкладку В, в результате чего она приобретает отрицательный заряд, по абсолютной величине равный положительному заряду обкладки А. Такой поток электронов называется током заряда. Он продолжает течь до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не сравняется с ЭДС источника питания. В этом случае говорят, что конденсатор полностью заряжен. Электрический заряд обозначается буквой Q, а его величина измеряется в кулонах (Кл). Когда конденсатор заряжен, между его обкладками возникает разность потенциалов, а следовательно, и электрическое поле. Если в момент, когда конденсатор уже зарядился, разомкнуть ключ (рис. 4.7в), конденсатор будет хранить заряд. В этом случае внутри диэлектрика между обкладками возникает электрическое поле. При разрядке конденсатора через сопротивление нагрузки (рис. 4.7г) электрическое поле исчезает.
Емкость конденсатора
Способность конденсатора накапливать электрический заряд называется емкостью, а величина этой емкости обозначается буквой С и измеряется в фарадах (Ф). Фарада - очень большая единица емкости, и поэтому она практически не используется. Чаще используются дробные единицы:
1 микрофарада (мкФ) = 10-6 Ф;
1 пикофарада (пФ) = 10-12 Ф.
Емкость конденсатора возрастает с увеличением площади обкладок и убывает с увеличением расстояния между ними. Например, при возрастании площади обкладок вдвое емкость также увеличивается в два раза. Если же увеличить вдвое расстояние между обкладками, емкость станет вдвое меньше.
Связь заряда, емкости и напряжения
Если конденсатор заряжен до разности потенциалов V, его заряд определяется формулой
Q = С × V,
где С выражается в фарадах, V - в вольтах, a Q - в кулонах. Преобразовав эту формулу, получим:
C = Q / V и V=Q/V.
Энергия W, запасенная конденсатором, определяется формулой
W = CV2/2,
где W выражается в джоулях, С - в фарадах, а V - в вольтах.
Основные параметры конденсаторов
Номинальное рабочее напряжение и ток - наибольшее напряжение и ток, при которых конденсатор может надежно работать в течение всего срока службы. Для большинства видов конденсаторов указывается только напряжение постоянного тока. Переменное рабочее (действующее) напряжение должно быть в полтора - два раза меньше указанного постоянного напряжения. При работе конденсатора в цепи пульсирующего тока сумма максимального значения напряжения постоянного тока и амплитуды импульса не должна превышать максимально допустимого значения по постоянному напряжению.
Рабочее напряжение – значение напряжения, при котором конденсатор эксплуатируется в РЭА (обычно ниже номинального).
Пробивное напряжение – значение напряжения, при котором наступает электрический пробой изоляции конденсатора во время постепенного увеличения напряжения на его обкладках. Близкое к пробивному – испытательное напряжение определяет электрическую прочность.
Электрическая прочность уменьшается с увеличением емкости конденсатора, повышением температуры, давления, влажности и зависит от условий теплоотдачи и однородности материала.
Сопротивление изоляции Rиз конденсатора характеризует качество его диэлектрика.
.
Обычно измеряется в мегаомах (МОм) при напряжении 100 В. При емкости конденсатора более 0,1...0,25 мкФ указывают постоянную времени конденсатора
= Rиз С
Потери энергии конденсатора, Вт – определяются потерями в диэлектрике и обкладках. В цепи переменного тока:
,
где U – напряжение, приложенное к конденсатору, В; f – частота синусоидального тока, Гц; С – емкость конденсатора; tg - тангенс угла диэлектрических потерь.
Тангенс угла потерь tg характеризует потери в конденсаторе, вызванные рассеиванием энергии в диэлектрике и на активном сопротивлении обкладок. Чем больше потери, тем больше tg. У керамических, стеклоэмалевых и пленочных конденсаторов tg = 0,001 0,0015; у слюдяных конденсаторов tg = 0,01; у бумажных и металлобумажных tg = 0,015; в сегнетокерамических tg = 0,04; электролитических tg = 0,150,35.
Величина, обратная тангенсу угла потерь, называется добротностью конденсатора.
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) определяется относительным изменением значения емкости конденсатора при изменении температуры окружающей среды на 1°С.
Знак ТКЕ может быть отрицательным (обозначается буквой "М"), положительным (П), близким к нулю (МП). Буква "Н" в условном обозначении группы обозначает, что для этих конденсаторов ТКЕ не нормируется. Следующие за буквой "Н" цифры, указывают на предельно допустимые изменения емкости в интервале рабочих температур.
Обозначение номинального значения емкости до 10000 пф указывается числом без указания единиц, от 10 000 пФ и выше - выражается числом с указанием единицы - мкФ.