11. 1. Вопросы

1. Что такое емкость?

2. Нарисуйте схематическое изображение емкости.

3. Какие предосторожности необходимо соблюдать при ра­боте с конденсаторами?

4. В каких единицах измеряется емкость?

5. Какие единицы обычно используются для обозначения емкости конденсаторов?

11. 2. Конденсаторы

На емкость конденсатора влияют четыре фактора:

1. Площадь обкладок

2. Расстояние между обкладками.

3. Тип диэлектрического материала.

4. Температура.

Конденсаторы бывают постоянные и переменные. По­стоянный конденсатор имеет определенное значение емко­сти, которое не может быть изменено. Емкость перемен­ного конденсатора можно изменять, изменяя либо рассто­яние между обкладками (подстроечный конденсатор), либо перекрытие между двумя наборами пластин (переменный конденсатор).

Емкость прямо пропорциональна площади обкладок. Например, увеличение площади обкладок в два раза в те же два раза увеличивает емкость, если, конечно, все дру­гие факторы остаются неизменными.

Емкость обратно пропорциональна расстоянию между обкладками. Другими словами, если обкладки раздвинуть, величина электрического поля между ними уменьшится.

Способность конденсаторов сохранять электрическую энергию зависит от электростатического поля между обклад­ками и искажения электронных орбит в диэлектрическом материале. Степень этого искажения зависит от природы ди­электрического материала и определяется его диэлектри­ческой постоянной. Диэлектрическая постоянная — это мера эффективности материала как диэлектрика. Эта по­стоянная сравнивает способность материала к искажению электронных орбит и сохранению энергии в электрическом поле со способностью воздуха, диэлектрическая постоянная которого равна 1. Бумага имеет диэлектрическую постоян­ную от 2 до 3; слюда — от 5 до 6; а титан — от 90 до 170.

Температура конденсатора из всех четырех факторов имеет наименьшее значение. Для большинства приложе­ний общего назначения рассматривать ее нет необходи­мости.

Конденсаторы бывают различных типов и конструкций в соответствии с требованиями электронной промышлен­ности. Электролитические конденсаторы обладают боль­шой емкостью при малых размерах и весе (рис. 11-3). Электролитические конденсаторы состоят из двух метал­лических обкладок из фольги, разделенных тонкой мате­рией или другим гигроскопическим материалом, насы­щенным химической пастой, называемой электролитом. Электролит является хорошим проводником и служит ча­стью отрицательной обкладки. Диэлектрик образуется окислением положительной обкладки. Слой окисла явля­ется тонким и хорошим изолятором. Электролитический конденсатор является поляризованным, имеет положи­тельный и отрицательный выводы. При включении элек­тролитического конденсатора в цепь должна соблюдать­ся полярность.

Бумажные и пластиковые конденсаторы сконструированы как рулоны фольги, разделенной диэлектриком (рис. 11-4).

Бумажный диэлектрик имеет меньшее сопротивление, чем пластиковая диэлектрическая пленка, но пластиковая пленка в настоящее время используется чаще. Пластико­вая пленка позволяет нанести металлическую пленку пря­мо на нее. Это уменьшает расстояние между обкладками, и в результате конденсатор получается компактнее.

Керамические дисковые конденсаторы популярны вследствие того, что их производство обходится очень де­шево (рис. 11-5). Они используются в качестве емкостей от 0,1 микрофарады и меньше. Керамический материал яв­ляется диэлектриком. Это выносливые, надежные конден­саторы для широкого применения.

Переменные конденсаторы также имеют различные размеры и формы (рис. 11-6). Переменные конденсаторы бывают выравнивающие, подстроечные и настроечные. Выравнивающие и подстроечные конденсаторы должны на­страиваться специалистом. Настроечные конденсаторы могут настраиваться пользователем.

Подобно резисторам и катушкам индуктивности, кон­денсаторы могут соединяться последовательно, параллель­но и последовательно-паралельно. Последовательное соеди­нение конденсаторов эффективно увеличивает толщину диэлектрика. Это уменьшает общую емкость, так как ем­кость обратно пропорциональна расстоянию между обклад­ками. Общая емкость последовательно соединенных кон­денсаторов вычисляется подобно общему сопротивлению параллельно соединенных резисторов:

JL = _L _L _L _А_ с_т с_х с₂ с₃ с_п

Когда конденсаторы различной емкости соединяются последовательно, наименьший конденсатор заряжается до наивысшего напряжения.

Параллельное соединение конденсаторов эффективно увеличивает площадь обкладок. Это приводит к тому, что общая емкость равна сумме отдельных емкостей:

с_т = с_{1 +} с₂ + с₃+...+с_п.

Рис. 11-3. Элект­ролитические кон­денсаторы.

Рис. 11-5. Керами­ческие дисковые конденсаторы.

Рис. 11-6. Перемен­ные конденсаторы.

Параллельно соединенные конденсаторы все заряжают­ся до одинакового напряжения.