Конденсатор для чего нужен простыми словами

Конденсаторы. Что это и для чего они нужны.

Конденсатор – распространенное двухполюсное устройство, применяемое в различных электрических цепях. Он имеет постоянную или переменную ёмкость и отличается малой проводимостью, он способен накапливать в себе заряд электрического тока и передавать его другим элементам в электроцепи.
Простейшие примеры состоят из двух пластинчатых электродов, разделенных диэлектриком и накапливающих противоположные заряды. В практических условиях мы используем конденсаторы с большим числом разделенных диэлектриком пластин.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Назначение конденсатора и принцип его работы – это распространенные вопросы, которыми задаются новички в электротехнике. В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, такое устройство получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. Для лучшего понимания принципа работы посмотрите статью про то, как сделать простой конденсатор своими руками .

Заряд конденсатора начинается при подключении электронного прибора к сети. В момент подключения прибора на электродах конденсатора много свободного места, потому электрический ток , поступающий в цепь, имеет наибольшую величину. По мере заполнения, электроток будет уменьшаться и полностью пропадет, когда ёмкость устройства будет полностью наполнена.

В процессе получения заряда электрического тока, на одной пластине собираются электроны (частицы с отрицательным зарядом), а на другой – ионы (частицы с положительным зарядом). Разделителем между положительно и отрицательно заряженными частицами выступает диэлектрик, в качестве которого могут использоваться различные материалы.

В момент подключения электрического устройства к источнику питания, напряжение в электрической цепи имеет нулевое значение. По мере заполнения ёмкостей напряжение в цепи увеличивается и достигает величины, равной уровню на источнике тока.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам. Нагрузка образует цепь между его пластинами, потому в момент отключения питания положительно заряженные частицы начнут двигаться по направлению к ионам.

Начальный ток в цепи при подключении нагрузки будет равняться напряжению на отрицательно заряженных частицах, разделенному на величину сопротивления нагрузки. При отсутствии питания конденсатор начнет терять заряд и по мере убывания заряда в ёмкостях, в цепи будет снижаться уровень напряжения и величины тока. Этот процесс завершится только тогда, когда в устройстве не останется заряда.

На рисунке выше представлена конструкция бумажного конденсатора:
а) намотка секции;
б) само устройство.
На этой картинке:

3. Изолятор из стекла;

6. Прокладка из картона;

7. Оберточная бумага;

Ёмкость конденсатора считается важнейшей его характеристикой, от него напрямую зависит время полной зарядки устройства при подключении прибора к источнику электрического тока. Время разрядки прибора также зависит от ёмкости, а также от величины нагрузки. Чем выше будет сопротивление R, тем быстрее будет опустошаться ёмкость конденсатора.

В качестве примера работы конденсатора можно рассмотреть функционирование аналогового передатчика или радиоприемника. При подключении прибора к сети, конденсаторы, подключенные к катушке индуктивности, начнут накапливать заряд, на одних пластинах будут собираться электроды, а на других – ионы. После полной зарядки ёмкости устройство начнет разряжаться. Полная потеря заряда приведет к началу зарядки, но уже в обратном направлении, то есть, пластины имевшие положительный заряд в этот раз будут получать отрицательный заряд и наоборот.

НАЗНАЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ

В настоящее время их используют практически во всех радиотехнических и различных электронных схемах.
В электроцепи переменного тока они могут выступать в качестве ёмкостного сопротивления. К примеру, при подключении конденсатора и лампочки к батарейке (постоянный ток), лампочка светиться не будет. Если же подключить такую цепь к источнику переменного тока, лампочка будет светиться, причем интенсивность света будет напрямую зависеть от величины ёмкости используемого конденсатора. Благодаря этим особенностям, они сегодня повсеместно применяются в цепях в качестве фильтров, подавляющих высокочастотные и низкочастотные помехи.

Конденсаторы также используются в различных электромагнитных ускорителях, фотовспышках и лазерах, благодаря способности накапливать большой электрический заряд и быстро передавать его другим элементам сети с низким сопротивлением, за счет чего создается мощный импульс.

Во вторичных источниках электрического питания их применяют для сглаживания пульсаций при выпрямлении напряжения.

Способность сохранять заряд длительное время дает возможность использовать их для хранения информации.

Использование резистора или генератора тока в цепи с конденсатором позволяет увеличить время заряда и разряда ёмкости устройства, благодаря чему эти схемы можно использовать для создания времязадающих цепей, не предъявляющих высоких требований к временной стабильности.

В светильниках применяется для компенсации реактивной мощности.

Реактивная мощность в электрической сети

Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанций, характеризуется их активной и реактивной мощностью. Активная мощность потребляется электроприемниками, преобразуясь в тепловую, механическую и другие виды энергии. Реактивная мощность характеризует электроэнергию, преобразуемую в энергию электрических и магнитных полей. В электрической сети и ее электроприемниках происходит процесс обмена энергией между электрическими и магнитными полями. Устройства, которые целенаправленно участвуют в этом процессе, называют источниками реактивной мощности(ИРМ). Такими устройствами могут быть не только генераторы электрических станций, но и синхронные компенсаторы, реакторы, конденсаторы, реактивной мощностью которых управляют по определенному закону регулирования с помощью специальных средств.

Реактивная мощность снижает эффективность использования всей энергосистемы, ее пытаются максимально снизить с помощью конденсаторных установок.

Конденсатор – простыми словами о сложном

На вопрос, что такое конденсатор, вкратце можно ответить следующим образом – это элемент, который накапливает заряд электрического тока, а в определенный момент передает его последующим компонентам цепи. Конденсатор – радиодеталь, без которой не обойтись ни в одной электронной схеме. Опытные мастера и специалисты в области электроники и радиолюбители ласково называет его “кондер” (кондюк).

Самый примитивный конденсатор состоит из электродов, имеющие пластинчатый вид. Эти электроды разделены друг от друга специальным диэлектриком. Он изготавливается из самых различных материалов, не пропускающих ток. На них и происходит непосредственно накопление заряда. Так как имеется два электрода, соответственно заряд имеет разные полярности. Одна пластина имеет положительный, другая отрицательный.

Величина электрического заряда в конденсаторе измеряется в фарадах. Есть производный от этой единицы измерения – микрофарада, нанофарада. Эти единицы измерения являются основными, так как одна фарада – огромная емкость, которая не используется на практике совсем.

Принцип работы и назначение

В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, конденсатор получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. При подключении конденсатора к электрической сети на электродах конденсатора начинает накапливаться электрический заряд. В начале зарядки конденсатор потребляет наибольшую величину электрического тока, по мере зарядки конденсатора электроток уменьшается и когда емкость конденсатора будет наполнена ток пропадет совсем.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам, сам, как бы становится источником питания.

Основная техническая характеристика конденсатора, это емкость. Емкостью называется способность конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда он может накопить и соответственно отдать обратно в электрическую цепь. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсаторы различаются по конструкции, материалов из которых они изготовлены и области применения. Самый распространенный конденсатор это – конденсатор постоянной емкости.

Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются из самых различных материалов и могут быть – металлобумажными, слюдяными, керамическими. Такие конденсаторы как электрокомпонент используются во всех электронных устройствах.

Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.

Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.

Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга. Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд. В таблице ниже подробно рассмотрена маркировка и расшифровка конденсаторов по их основным свойствам.

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, 1 фарад – это огромная величина. Такую ёмкость будет иметь металлический шар размеры которого будут превышать размеры нашего солнца в 13 раз. Шар размером в планету Земля будет иметь иметь емкость всего 710 микрофарад. Обычно, емкость конденсаторов которые мы применяем в электротехнических устройствах обзначается в микрофарадах (mF), пикофарадах (nF), нанофарадах ( nF).

Следует знать что, 1 микрофарад равен 1000 нанофарад. Соответственно, 0.1 uF равен 100 nF. Кроме главного параметра, на корпусе элементов отмечается допустимое отклонение реальной ёмкости от указанной и напряжение, на которое рассчитано устройство. При его превышении прибор может выйти из строя. Этих знаний тебе будет вполне достаточно для начала и для того чтобы самостоятельно продолжить изучение конденсаторов и их физических свойств в специальной технической литературе.

Конденсатор

Конденсатор – это микро аккумулятор, который очень быстро накапливает энергию и очень быстро ее отдает.

Из чего состоит конденсатор

Конденсатор состоит их двух металлических пластин — электродов, называемых также обкладками, между которыми находится тонкий слой диэлектрика. Более подробно это изображено на рисунке ниже:

Принцип работы

Конденсатор заряжается, если внутреннее накопленное напряжение, меньше подаваемого. И наоборот, если внутреннее напряжение больше подаваемого, конденсатор будет разряжаться.

Чтобы лучше понять принцип работы этой детали, представим, что ток попадает в конденсатор, как вода в бочонок. Пока конденсатор пустой, ток его наполняет, таким образом растет сопротивление, в бочке же растет давление. Когда бочка наполнится, вода (ток) прекратит поступать. Если перекрыть воду (источник тока), тогда вода польется обратно. Как это работает показано на рисунке:

В емкость прерывисто льется вода – это нестабильный источник воды, или с точки зрения электричества – скачущее напряжение. С другой стороны бочки поступает сглаженный поток воды. По этому же принципу конденсатор стабилизирует напряжение в цепи.

Где используется

Конденсатор очень распространен в электронике, например в светодиодных лампах, она будет гореть только при условии подключения к источнику переменного тока. Благодаря свойству быстро заряжаться и разряжаться, конденсаторы используются для производства электро вспышек, лазерных установок и ускорителей. В домах часто скачет напряжение, в связи с чем могут пострадать электроприборы. Для выравнивания тока устанавливается система конденсаторов.

Разновидности

В основном используются керамический и электролитический конденсаторы. Очень важным является разделение конденсаторов на полярные и неполярные, если перепутать полярность у полярных — они выйдут из строя. Причём это будет сопровождаться бурной электрохимической реакций вплоть до взрыва конденсатора. На полярных конденсаторах всегда имеется маркировка. Неполярные же конденсаторы можно включать в цепь какой угодно стороной.

Виды соединения

• Параллельное. Встречается чаще всего. С его помощью можно собрать любую емкость, объединив группу конденсаторов. Например, чтобы запустить трехфазный электродвигатель, а нужной емкости в 125 мкФ нет под рукой, необходимо соединить параллельно три конденсатора емкостью: 100 мкФ, 20 мкФ и 5 мкФ. Таким образом получим рабочую емкость 125 мкФ.

• Последовательное. Достаточно редко встречается в схемах. Иногда последовательное соединение применяется в высоковольтных источниках напряжения для увеличения общего напряжения.

Единицы измерения и маркировка

Две важные характеристики конденсатора: ёмкость и номинальное напряжение. Ёмкость конденсатора характеризует способность конденсатора накапливать заряд. Это как ёмкость банки, в которой хранится, к примеру, вода.

Ёмкость электрического конденсатора измеряют в фарадах. В схемах ёмкость обозначают латинской буквой C. Как правило, ёмкость классических конденсаторов варьируется от нескольких пикофарад (пФ) до нескольких тысяч микрофарад (мкФ). Ёмкость указывается на корпусе конденсатора. Если единицы не указаны — то это пикофарады. Микрофарады часто обозначают как uF — так как буква u внешне похожа на греческую букву мю, которую используют вместо приставки микро.

Чем больше ёмкость конденсатора, тем больше энергии в нём может храниться и тем дольше он заряжается, при прочих равных условиях.

Номинальное напряжение — второй важный параметр. Это такое напряжение, при котором конденсатор будет работать весь срок службы без критичного изменения своих параметров. Нельзя применять в 12-вольтовой цепи конденсатор на 6 вольт — он быстро выйдет из строя. Именно эти два параметра обычно наносят на поверхность корпуса конденсатора. На фотографии ниже изображен электролитический конденсатор ёмкостью 470 мкФ и номинальным напряжением 16 Вольт.

На керамических конденсаторах часто указывают только ёмкость. На картинке ниже конденсатор имеет маркировку 104. Последняя цифра в этом коде — количество нулей после двухзначного числа в начале. 104 = 10 0000 пФ = 100 нФ = 0,1 мкФ

Как работает конденсатор: подробное объяснение простыми словами

Конденсаторы — это важные элементы электронных устройств, которые выполняют роль хранилища электрической энергии. В этой статье мы рассмотрим, как работают конденсаторы, и объясним этот процесс с использованием простых слов. Понимание принципов работы конденсатора может быть полезно как для новичков, так и для опытных электронщиков.

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это электронный компонент, способный временно накапливать и хранить электрический заряд. Он состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком (непроводящим материалом), и обычно имеет два вывода. Когда напряжение подается на конденсатор, он начинает накапливать заряд между своими пластинами.

Заряд и разряд конденсатора

Заряд конденсатора

Когда конденсатор подключается к источнику напряжения, например, батарее или источнику питания, он начинает накапливать электроэнергию. Это происходит потому, что электроны из источника напряжения перемещаются на одну пластину конденсатора, а с другой пластины уходят лишние электроны. Таким образом, на конденсаторе накапливается заряд, который можно представить как накопленную электроэнергию.

Разряд конденсатора

Когда конденсатор отключается от источника напряжения и подключается к потребителю электроэнергии, например, лампочке или мотору, он разряжается. Заряд, накопленный на пластинах, начинает двигаться через конденсатор, обеспечивая энергией подключенное устройство. По мере разрядки конденсатора напряжение на нем уменьшается, пока заряд полностью не исчезнет.

Что такое емкость конденсатора?

Емкость конденсатора — это мера его способности накапливать электрический заряд. Она измеряется в фарадах (F). Чем больше емкость конденсатора, тем больше заряда он способен накопить при заданном напряжении. Емкость зависит от размеров пластин, расстояния между ними и характеристик используемого диэлектрика. Больший конденсатор имеет большую емкость и может хранить больше электрической энергии.

Где используются конденсаторы?

1. Сглаживания напряжения: Конденсаторы могут убирать пульсации и колебания напряжения, что делает их полезными в источниках питания и блоках питания.
2. Фильтрации сигналов: В электронных схемах конденсаторы применяются для фильтрации высокочастотных шумов и интерференции.
3. Запуска моторов: Конденсаторы используются для запуска однофазных электрических моторов, предоставляя дополнительное начальное напряжение.
4. Хранения данных: В некоторых приложениях конденсаторы могут использоваться для хранения данных, например, в памяти на жидких кристаллах (LCD).
5. Тайминга: Конденсаторы могут использоваться в схемах тайминга и задержки сигналов.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели, как работают конденсаторы в простых словах. Конденсаторы играют важную роль в мире электроники и электротехники, позволяя хранить и управлять электроэнергией. Понимание их принципов работы может помочь как начинающим, так и опытным электронщикам в их проектах и ремонтах.