Bakit ang isang kapasitor ay hindi pumasa sa direktang kasalukuyang, ngunit pinapayagan ang alternating current na pumasa? Mga Kapasitor Ano ang kasalukuyang dumadaloy sa isang kapasitor

Napag-usapan ang tungkol sa mga electrolytic capacitor. Pangunahing ginagamit ang mga ito sa mga circuit ng DC, bilang mga tanke ng filter sa mga rectifier. Gayundin, hindi mo magagawa nang wala ang mga ito sa pag-decoupling ng mga circuit ng suplay ng kuryente ng mga transistor cascades, stabilizer at transistor filter. Kasabay nito, tulad ng sinabi sa artikulo, hindi sila pumasa sa direktang kasalukuyang, at hindi nila nais na gumana sa alternating kasalukuyang.

Mayroong mga non-polar capacitor para sa alternating current circuits, at ang kanilang maraming uri ay nagpapahiwatig na ang mga kondisyon ng operating ay napaka-magkakaibang. Sa mga kaso kung saan kinakailangan ang mataas na katatagan ng mga parameter at ang dalas ay sapat na mataas, ginagamit ang mga air at ceramic capacitor.

Ang mga parameter ng naturang mga capacitor ay napapailalim sa mas mataas na mga kinakailangan. Una sa lahat, ito ay mataas na katumpakan (maliit na pagpapaubaya), pati na rin ang isang hindi gaanong halaga ng koepisyent ng temperatura ng TKE capacitance. Bilang isang patakaran, ang mga naturang capacitor ay inilalagay sa mga oscillatory circuit ng pagtanggap at pagpapadala ng mga kagamitan sa radyo.

Kung ang dalas ay mababa, halimbawa, ang dalas ng network ng pag-iilaw o ang dalas ng hanay ng audio, kung gayon posible na gumamit ng mga capacitor ng papel at metal-papel.

Ang mga capacitor na may papel na dielectric ay may mga lining na gawa sa manipis na metal foil, kadalasang aluminyo. Ang kapal ng mga plato ay mula sa 5...10 µm, na depende sa disenyo ng kapasitor. Sa pagitan ng mga plato ay may isang dielectric na gawa sa capacitor paper na pinapagbinhi ng isang insulating composition.

Upang madagdagan ang operating boltahe ng kapasitor, ang papel ay maaaring ilagay sa ilang mga layer. Ang buong pakete na ito ay pinagsama tulad ng isang karpet at inilagay sa isang bilog o hugis-parihaba na katawan. Sa kasong ito, siyempre, ang mga konklusyon ay nakuha mula sa mga plato, ngunit ang katawan ng naturang kapasitor ay hindi konektado sa anumang bagay.

Ang mga capacitor ng papel ay ginagamit sa mga low-frequency circuit sa mataas na operating voltages at makabuluhang mga alon. Ang isang napaka-karaniwang aplikasyon ay ang pagkonekta ng tatlong-phase na motor sa isang single-phase na network.

Sa mga capacitor ng metal-paper, ang papel ng mga plato ay nilalaro ng isang manipis na layer ng metal, ang parehong aluminyo, na na-spray sa isang vacuum sa capacitor paper. Ang disenyo ng mga capacitor ay kapareho ng mga capacitor ng papel, kahit na ang mga sukat ay mas maliit. Ang saklaw ng aplikasyon ng parehong mga uri ay humigit-kumulang pareho: direkta, pulsating at alternating kasalukuyang mga circuit.

Ang disenyo ng mga capacitor ng papel at metal-papel, bilang karagdagan sa kapasidad, ay nagbibigay din ng mga capacitor na ito na may makabuluhang inductance. Ito ay humahantong sa katotohanan na sa ilang dalas ang papel na kapasitor ay nagiging isang resonant oscillating circuit. Samakatuwid, ang mga naturang capacitor ay ginagamit lamang sa mga frequency na hindi hihigit sa 1 MHz. Ipinapakita ng Figure 1 ang mga capacitor ng papel at metal-paper na ginawa sa USSR.

Larawan 1.

Ang mga antigong metal-paper capacitor ay may ari-arian ng pagpapagaling sa sarili pagkatapos ng pagkasira. Ang mga ito ay mga capacitor ng mga uri ng MBG at MBGCh, ngunit ngayon ay pinalitan sila ng mga capacitor na may ceramic o organic dielectric ng mga uri ng K10 o K73.

Sa ilang mga kaso, halimbawa, sa mga analog storage device, o kung hindi man, sample-and-hold device (SSDs), ang mga espesyal na kinakailangan ay ipinapataw sa mga capacitor, sa partikular, mababang leakage current. Pagkatapos ay sumagip ang mga capacitor, ang mga dielectric na gawa sa mga materyales na may mataas na pagtutol. Una sa lahat, ang mga ito ay fluoroplastic, polystyrene at polypropylene capacitors. Ang mga capacitor ng mika, ceramic at polycarbonate ay may bahagyang mas mababang resistensya sa pagkakabukod.

Ang parehong mga capacitor na ito ay ginagamit sa mga pulse circuit kapag kinakailangan ang mataas na katatagan. Pangunahin para sa pagbuo ng iba't ibang mga pagkaantala sa oras, mga pulso ng isang tiyak na tagal, pati na rin para sa pagtatakda ng mga operating frequency ng iba't ibang mga generator.

Upang gawing mas matatag ang mga parameter ng tiyempo ng circuit, sa ilang mga kaso inirerekomenda na gumamit ng mga capacitor na may mas mataas na operating boltahe: walang mali sa pag-install ng isang kapasitor na may operating boltahe na 400 o kahit na 630V sa isang circuit na may boltahe. ng 12V. Ang ganitong kapasitor, siyempre, ay kukuha ng mas maraming espasyo, ngunit ang katatagan ng buong circuit sa kabuuan ay tataas din.

Ang mga de-koryenteng kapasidad ng mga capacitor ay sinusukat sa Farads F (F), ngunit ang halaga na ito ay napakalaki. Sapat na sabihin na ang kapasidad ng Earth ay hindi lalampas sa 1F. Sa anumang kaso, ito mismo ang nakasulat sa mga aklat-aralin sa pisika. Ang 1 Farad ay ang kapasidad kung saan, na may singil q ng 1 coulomb, ang potensyal na pagkakaiba (boltahe) sa mga plato ng kapasitor ay 1V.

Mula sa kung ano ang kakasabi lang, ito ay sumusunod na ang Farad ay isang napakalaking halaga, kaya sa pagsasanay mas maliit na mga yunit ay mas madalas na ginagamit: microfarads (μF, μF), nanofarads (nF, nF) at picofarads (pF, pF). Ang mga halagang ito ay nakuha sa pamamagitan ng paggamit ng submultiple at maramihang mga prefix, na ipinapakita sa talahanayan sa Figure 2.

Figure 2.

Ang mga modernong bahagi ay lumiliit at lumiliit, kaya hindi laging posible na maglapat ng mga buong marka sa mga ito; iba't ibang mga sistema ng simbolo ay lalong ginagamit. Ang lahat ng mga sistemang ito sa anyo ng mga talahanayan at mga paliwanag para sa kanila ay matatagpuan sa Internet. Ang mga capacitor na inilaan para sa pag-mount ng SMD ay kadalasang walang anumang mga marka. Ang kanilang mga parameter ay mababasa sa packaging.

Upang malaman kung paano kumikilos ang mga capacitor sa alternating current circuits, iminungkahi na magsagawa ng ilang simpleng mga eksperimento. Kasabay nito, walang mga espesyal na kinakailangan para sa mga capacitor. Ang pinaka-karaniwang mga capacitor ng papel o metal-papel ay angkop.

Ang mga capacitor ay nagsasagawa ng alternating current

Upang makita ito sa iyong sariling mga mata, sapat na upang mag-ipon ng isang simpleng circuit na ipinapakita sa Figure 3.

Larawan 3.

Una kailangan mong i-on ang lampara sa pamamagitan ng mga capacitor C1 at C2 na konektado sa parallel. Ang lampara ay kumikinang, ngunit hindi masyadong maliwanag. Kung magdaragdag kami ngayon ng isa pang kapasitor C3, ang glow ng lampara ay kapansin-pansing tataas, na nagpapahiwatig na ang mga capacitor ay lumalaban sa pagpasa ng alternating current. Bukod dito, ang isang parallel na koneksyon, i.e. Ang pagtaas ng kapasidad ay binabawasan ang paglaban na ito.

Kaya ang konklusyon: mas malaki ang kapasidad, mas mababa ang paglaban ng kapasitor sa pagpasa ng alternating current. Ang paglaban na ito ay tinatawag na capacitive at tinutukoy sa mga formula bilang Xc. Ang Xc ay nakasalalay din sa dalas ng kasalukuyang; kung mas mataas ito, mas mababa ang Xc. Ito ay tatalakayin sa ibang pagkakataon.

Ang isa pang eksperimento ay maaaring gawin gamit ang isang metro ng kuryente, na unang nadiskonekta ang lahat ng mga mamimili. Upang gawin ito, kailangan mong ikonekta ang tatlong 1 µF capacitor nang magkatulad at isaksak lamang ang mga ito sa isang saksakan ng kuryente. Siyempre, kailangan mong maging lubhang maingat, o kahit na maghinang ng isang karaniwang plug sa mga capacitor. Ang operating boltahe ng mga capacitor ay dapat na hindi bababa sa 400V.

Pagkatapos ng koneksyon na ito, sapat na upang obserbahan lamang ang metro upang matiyak na ito ay nasa lugar, bagaman ayon sa mga kalkulasyon, ang naturang kapasitor ay katumbas ng paglaban sa isang maliwanag na lampara na may lakas na halos 50 W. Ang tanong, bakit hindi umikot ang counter? Tatalakayin din ito sa susunod na artikulo.

Madali itong makumpirma ng mga eksperimento. Maaari mong sindihan ang isang bumbilya sa pamamagitan ng pagkonekta nito sa isang AC power supply sa pamamagitan ng isang kapasitor. Ang loudspeaker o mga handset ay patuloy na gagana kung sila ay konektado sa receiver hindi direkta, ngunit sa pamamagitan ng isang kapasitor.

Ang isang kapasitor ay binubuo ng dalawa o higit pang mga metal plate na pinaghihiwalay ng isang dielectric. Ang dielectric na ito ay kadalasang mika, hangin o keramika, na siyang pinakamahusay na mga insulator. Ito ay medyo natural na ang direktang kasalukuyang hindi makadaan sa naturang insulator. Ngunit bakit dumadaan dito ang alternating current? Ito ay tila mas kakaiba dahil ang parehong mga keramika sa anyo ng, halimbawa, ang mga porselana na roller ay perpektong insulate ang alternating current na mga wire, at ang mika ay perpektong gumagana bilang isang insulator sa mga electric iron at iba pang mga heating device na gumagana nang maayos sa alternating current.

Sa pamamagitan ng ilang mga eksperimento, maaari nating "patunayan" ang isang mas kakaibang katotohanan: kung sa isang kapasitor ang isang dielectric na may medyo mahinang mga katangian ng insulating ay pinalitan ng isa pang dielectric na isang mas mahusay na insulator, kung gayon ang mga katangian ng kapasitor ay magbabago upang ang pagpasa ng alternating current sa pamamagitan ng kapasitor ay hindi mahahadlangan, ngunit sa kabaligtaran, ito ay pinadali. Halimbawa, kung ikinonekta mo ang isang bombilya sa isang alternating current circuit sa pamamagitan ng isang kapasitor na may dielectric na papel at pagkatapos ay palitan ang papel ng napakahusay na insulator; tulad ng salamin o porselana na may parehong kapal, ang bombilya ay magsisimulang magsunog ng mas maliwanag. Ang ganitong eksperimento ay hahantong sa konklusyon na ang alternating current ay hindi lamang dumadaan sa kapasitor, ngunit ito rin ay pumasa nang mas madali, mas mahusay ang insulator na dielectric nito.

Gayunpaman, sa kabila ng lahat ng maliwanag na kapani-paniwala ng naturang mga eksperimento, ang electric current - hindi direkta o alternating - ay hindi dumadaan sa kapasitor. Ang dielectric na naghihiwalay sa mga plato ng kapasitor ay nagsisilbing isang maaasahang hadlang sa landas ng kasalukuyang, anuman ito - alternating o direktang. Ngunit hindi ito nangangahulugan na walang magiging kasalukuyang sa buong circuit kung saan nakakonekta ang kapasitor.

Ang isang kapasitor ay may isang tiyak na pisikal na katangian na tinatawag nating capacitance. Ang ari-arian na ito ay binubuo ng kakayahang mag-ipon ng mga singil sa kuryente sa mga plato. Ang pinagmumulan ng electric current ay halos maihahalintulad sa isang bomba na nagbomba ng mga singil sa kuryente sa isang circuit. Kung ang kasalukuyang ay pare-pareho, pagkatapos ay ang mga singil sa kuryente ay pumped sa lahat ng oras sa isang direksyon.

Paano kumilos ang isang kapasitor sa isang DC circuit?

Ang aming "electric pump" ay magbobomba ng mga singil sa isa sa mga plato nito at ibomba ang mga ito palabas mula sa kabilang plato. Ang kakayahan ng isang kapasitor na humawak ng isang tiyak na pagkakaiba sa bilang ng mga singil sa mga plato nito ay tinatawag na kapasidad nito. Kung mas malaki ang kapasidad ng kapasitor, mas maraming singil sa kuryente ang maaaring nasa isang plato kumpara sa isa pa.

Sa sandaling naka-on ang kasalukuyang, ang kapasitor ay hindi sinisingil - ang bilang ng mga singil sa mga plato nito ay pareho. Ngunit ang kasalukuyang ay nasa. Ang "electric pump" ay nagsimulang gumana. Inilagay niya ang mga singil sa isang plato at sinimulang i-pump ang mga ito mula sa isa pa. Kapag ang paggalaw ng mga singil ay nagsimula sa circuit, nangangahulugan ito na ang kasalukuyang ay nagsisimulang dumaloy dito. Daloy ang kasalukuyang hanggang sa ganap na ma-charge ang kapasitor. Kapag naabot na ang limitasyong ito, titigil ang agos.

Samakatuwid, kung mayroong isang kapasitor sa isang DC circuit, pagkatapos ito ay sarado, ang kasalukuyang ay dadaloy sa loob nito hangga't kinakailangan upang ganap na singilin ang kapasitor.

Kung ang paglaban ng circuit kung saan sinisingil ang kapasitor ay medyo maliit, kung gayon ang oras ng pagsingil ay napakaikli: ito ay tumatagal ng isang hindi gaanong mahalagang bahagi ng isang segundo, pagkatapos ay huminto ang kasalukuyang daloy.

Ang sitwasyon ay naiiba sa alternating current circuit. Sa circuit na ito, ang "pump" ay nagbomba ng mga singil sa kuryente sa isang direksyon o sa iba pa. Ang pagkakaroon ng bahagya na lumikha ng labis na mga singil sa isang plato ng kapasitor kumpara sa numero sa kabilang plato, ang bomba ay nagsisimulang i-bomba ang mga ito sa tapat na direksyon. Ang mga singil ay patuloy na magpapalipat-lipat sa circuit, na nangangahulugan na, sa kabila ng pagkakaroon ng isang non-conducting capacitor, magkakaroon ng isang kasalukuyang sa loob nito - ang singil at discharge kasalukuyang ng kapasitor.

Ano ang depende sa magnitude ng kasalukuyang ito?

Ang ibig sabihin ng kasalukuyang magnitude ay ang bilang ng mga singil sa kuryente na dumadaloy sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng cross section ng isang konduktor. Kung mas malaki ang kapasidad ng kapasitor, mas maraming singil ang kakailanganin upang "punan" ito, na nangangahulugang mas malakas ang kasalukuyang sa circuit. Ang kapasidad ng isang kapasitor ay depende sa laki ng mga plato, ang distansya sa pagitan ng mga ito at ang uri ng dielectric na naghihiwalay sa kanila, ang dielectric na pare-pareho nito. Ang porselana ay may mas malaking dielectric na pare-pareho kaysa sa papel, kaya kapag pinapalitan ang papel ng porselana sa isang kapasitor, ang kasalukuyang sa circuit ay tumataas, bagaman ang porselana ay isang mas mahusay na insulator kaysa sa papel.

Ang magnitude ng kasalukuyang ay depende rin sa dalas nito. Kung mas mataas ang dalas, mas malaki ang magiging kasalukuyang. Madaling maunawaan kung bakit ito nangyayari sa pamamagitan ng pag-iisip na pinupuno natin ang isang lalagyan na may kapasidad na, halimbawa, 1 litro ng tubig sa pamamagitan ng isang tubo at pagkatapos ay ibomba ito mula doon. Kung ang prosesong ito ay paulit-ulit nang isang beses bawat segundo, pagkatapos ay 2 litro ng tubig ang dadaloy sa tubo bawat segundo: 1 litro sa isang direksyon at 1 litro sa kabilang direksyon. Ngunit kung doblehin natin ang dalas ng proseso: pinupunan at alisan ng laman ang sisidlan ng 2 beses bawat segundo, pagkatapos ay 4 na litro ng tubig ang dadaloy sa tubo bawat segundo - pinatataas ang dalas ng proseso na may parehong kapasidad ng sisidlan na humantong sa isang katumbas na pagtaas ng dami ng tubig na dumadaloy sa tubo.

Mula sa lahat ng nasabi, ang mga sumusunod na konklusyon ay maaaring iguguhit: electric current - hindi direkta o alternating - ay hindi dumaan sa kapasitor. Ngunit sa circuit na kumokonekta sa pinagmulan ng AC sa kapasitor, ang singil at paglabas ng kasalukuyang ng kapasitor na ito ay dumadaloy. Kung mas malaki ang kapasidad ng kapasitor at mas mataas ang dalas ng kasalukuyang, magiging mas malakas ang kasalukuyang ito.

Ang tampok na ito ng alternating current ay lubhang malawak na ginagamit sa radio engineering. Nakabatay din dito ang paglabas ng mga radio wave. Upang gawin ito, pinasisigla namin ang isang high-frequency na alternating current sa transmitting antenna. Ngunit bakit dumadaloy ang kasalukuyang sa antenna, dahil hindi ito closed circuit? Ito ay dumadaloy dahil may capacitance sa pagitan ng antenna at counterweight na mga wire o lupa. Ang kasalukuyang nasa antenna ay kumakatawan sa singil at paglabas ng kasalukuyang kapasitor na ito, ang kapasitor na ito.

Sa lahat ng radio engineering at electronic device, bilang karagdagan sa mga transistors at microcircuits, ginagamit ang mga capacitor. Ang ilang mga circuit ay may higit sa kanila, ang iba ay may mas kaunti, ngunit halos walang electronic circuit na walang mga capacitor.

Kasabay nito, ang mga capacitor ay maaaring magsagawa ng iba't ibang mga gawain sa mga device. Una sa lahat, ito ay mga capacitance sa mga filter ng mga rectifier at stabilizer. Gamit ang mga capacitor, ang isang signal ay ipinapadala sa pagitan ng mga yugto ng amplifier, ang mga low- at high-pass na mga filter ay binuo, ang mga agwat ng oras ay nakatakda sa mga pagkaantala ng oras, at ang dalas ng oscillation sa iba't ibang mga generator ay pinili.

Sinusubaybayan ng mga capacitor ang kanilang pinagmulan pabalik sa , na ginamit ng Dutch scientist na si Pieter van Musschenbroeck sa kanyang mga eksperimento noong kalagitnaan ng ika-18 siglo. Nakatira siya sa lungsod ng Leiden, kaya hindi mahirap hulaan kung bakit ganoon ang tawag sa banga na ito.

Sa totoo lang, isa itong ordinaryong glass jar, na may linya sa loob at labas ng tin foil - staniol. Ginamit ito para sa parehong mga layunin tulad ng modernong aluminyo, ngunit ang aluminyo ay hindi pa natuklasan.

Ang tanging pinagmumulan ng kuryente noong mga panahong iyon ay isang electrophore machine, na may kakayahang bumuo ng mga boltahe hanggang sa ilang daang kilovolt. Dito kinasuhan ang banga ng Leyden. Inilalarawan ng mga aklat-aralin sa pisika ang isang kaso nang ilabas ni Muschenbroek ang kanyang lata sa pamamagitan ng isang kadena ng sampung guwardiya na magkahawak-kamay.

Sa oras na iyon, walang nakakaalam na ang mga kahihinatnan ay maaaring maging trahedya. Ang suntok ay medyo sensitibo, ngunit hindi nakamamatay. Hindi ito dumating sa ganito, dahil ang kapasidad ng garapon ng Leyden ay hindi gaanong mahalaga, ang pulso ay napakaikli, kaya ang kapangyarihan ng paglabas ay mababa.

Paano gumagana ang isang kapasitor?

Ang disenyo ng isang kapasitor ay halos hindi naiiba sa isang garapon ng Leyden: ang parehong dalawang plato na pinaghihiwalay ng isang dielectric. Ito ay eksakto kung paano inilalarawan ang mga capacitor sa mga modernong diagram ng kuryente. Ipinapakita ng Figure 1 ang isang eskematiko na disenyo ng isang flat-plate capacitor at ang formula para sa pagkalkula nito.

Figure 1. Disenyo ng isang parallel-plate capacitor

Narito ang S ay ang lugar ng mga plato sa metro kuwadrado, d ay ang distansya sa pagitan ng mga plato sa metro, C ay ang kapasidad sa farads, ε ay ang dielectric na pare-pareho ng daluyan. Ang lahat ng dami na kasama sa formula ay ipinahiwatig sa SI system. Ang formula na ito ay wasto para sa pinakasimpleng flat capacitor: maaari mo lamang ilagay ang dalawang metal plate sa tabi ng bawat isa, kung saan ang mga konklusyon ay nakuha. Ang hangin ay maaaring magsilbing dielectric.

Mula sa formula na ito ay mauunawaan na mas malaki ang lugar ng mga plato at mas maliit ang distansya sa pagitan nila, mas malaki ang kapasidad ng kapasitor. Para sa mga capacitor na may ibang geometry, ang formula ay maaaring iba, halimbawa, para sa kapasidad ng isang solong konduktor o. Ngunit ang pag-asa ng kapasidad sa lugar ng mga plato at ang distansya sa pagitan ng mga ito ay kapareho ng sa isang flat capacitor: mas malaki ang lugar at mas maliit ang distansya, mas malaki ang kapasidad.

Sa katunayan, ang mga plato ay hindi palaging ginagawang patag. Para sa maraming mga capacitor, halimbawa mga capacitor ng metal-paper, ang mga plato ay aluminum foil na pinagsama kasama ng isang dielectric na papel sa isang masikip na bola, na hugis tulad ng isang metal na kaso.

Upang madagdagan ang lakas ng kuryente, ang manipis na papel ng kapasitor ay pinapagbinhi ng mga insulating compound, kadalasang langis ng transpormer. Ginagawang posible ng disenyo na ito na gumawa ng mga capacitor na may kapasidad na hanggang ilang daang microfarads. Ang mga capacitor ay gumagana sa halos parehong paraan sa iba pang mga dielectrics.

Ang formula ay hindi naglalaman ng anumang mga paghihigpit sa lugar ng mga plato S at ang distansya sa pagitan ng mga plato d. Kung ipagpalagay natin na ang mga plato ay maaaring magkalayo nang napakalayo, at sa parehong oras ang lugar ng mga plato ay maaaring gawing napakaliit, kung gayon ang ilang kapasidad, kahit na maliit, ay mananatili pa rin. Ang ganitong pangangatwiran ay nagmumungkahi na kahit na dalawang konduktor lamang na matatagpuan sa tabi ng isa't isa ay may electrical capacitance.

Ang sitwasyong ito ay malawakang ginagamit sa high-frequency na teknolohiya: sa ilang mga kaso, ang mga capacitor ay ginawa lamang sa anyo ng mga naka-print na circuit track, o kahit na dalawang wire lamang na pinagsama sa polyethylene insulation. Ang isang ordinaryong pansit wire o cable ay mayroon ding kapasidad, at ito ay tumataas sa pagtaas ng haba.

Bilang karagdagan sa capacitance C, ang anumang cable ay mayroon ding resistance R. Pareho sa mga pisikal na katangian na ito ay ipinamamahagi sa haba ng cable, at kapag nagpapadala ng mga signal ng pulso, gumagana ang mga ito bilang isang pinagsamang RC chain, na ipinapakita sa Figure 2.

Figure 2.

Sa figure, ang lahat ay simple: narito ang circuit, narito ang input signal, at narito ang output signal. Ang salpok ay nabaluktot na lampas sa pagkilala, ngunit ito ay ginagawa nang kusa, kaya naman ang circuit ay binuo. Samantala, pinag-uusapan natin ang epekto ng kapasidad ng cable sa signal ng pulso. Sa halip na isang pulso, ang isang "kampanilya" na tulad nito ay lilitaw sa kabilang dulo ng cable, at kung ang pulso ay maikli, kung gayon maaaring hindi ito umabot sa kabilang dulo ng cable, maaari itong ganap na mawala.

Makasaysayang katotohanan

Dito ay angkop na alalahanin ang kuwento kung paano inilatag ang transatlantic cable. Nabigo ang unang pagtatangka noong 1857: ang mga telegraph na tuldok at gitling (mga parihabang pulso) ay binaluktot upang walang magawa sa kabilang dulo ng isang 4,000 km ang haba na linya.

Ang pangalawang pagtatangka ay ginawa noong 1865. Sa oras na ito, ang Ingles na physicist na si W. Thompson ay nakabuo ng isang teorya ng paghahatid ng data sa mahabang linya. Sa liwanag ng teoryang ito, ang cable laying ay naging mas matagumpay; ang mga signal ay natanggap.

Para sa siyentipikong gawaing ito, ginawaran ni Queen Victoria ang siyentipiko ng isang kabalyero at ang titulong Lord Kelvin. Ito ang pangalan ng isang maliit na bayan sa baybayin ng Ireland kung saan nagsimula ang paglalagay ng kable. Ngunit ito ay isang salita lamang, at ngayon ay bumalik tayo sa huling titik sa formula, ibig sabihin, ang dielectric constant ng medium ε.

Medyo tungkol sa dielectrics

Ang ε na ito ay nasa denominator ng formula, samakatuwid, ang pagtaas nito ay mangangailangan ng pagtaas ng kapasidad. Para sa karamihan ng mga dielectric na ginagamit, tulad ng hangin, lavsan, polyethylene, fluoroplastic, ang pare-parehong ito ay halos kapareho ng sa vacuum. Ngunit sa parehong oras, maraming mga sangkap na ang dielectric constant ay mas mataas. Kung ang isang air condenser ay puno ng acetone o alkohol, ang kapasidad nito ay tataas ng 15...20 beses.

Ngunit ang mga naturang sangkap, bilang karagdagan sa mataas na ε, ay mayroon ding medyo mataas na kondaktibiti, kaya ang naturang kapasitor ay hindi makakahawak ng isang singil nang maayos; mabilis itong maglalabas sa sarili nito. Ang nakakapinsalang kababalaghan na ito ay tinatawag na leakage current. Samakatuwid, ang mga espesyal na materyales ay binuo para sa dielectrics, na ginagawang posible na magbigay ng katanggap-tanggap na mga alon ng pagtagas na may mataas na tiyak na kapasidad ng mga capacitor. Ito ang eksaktong nagpapaliwanag ng iba't ibang uri at uri ng mga capacitor, na ang bawat isa ay idinisenyo para sa mga partikular na kondisyon.

Mayroon silang pinakamataas na tiyak na kapasidad (capacity/volume ratio). Ang kapasidad ng "electrolytes" ay umabot ng hanggang 100,000 uF, operating boltahe hanggang 600V. Ang ganitong mga capacitor ay gumagana nang maayos lamang sa mga mababang frequency, kadalasan sa mga filter ng power supply. Ang mga electrolytic capacitor ay konektado sa tamang polarity.

Ang mga electrodes sa naturang mga capacitor ay isang manipis na pelikula ng metal oxide, kaya naman ang mga capacitor na ito ay madalas na tinatawag na oxide capacitors. Ang isang manipis na layer ng hangin sa pagitan ng mga electrodes ay hindi isang maaasahang insulator, kaya isang layer ng electrolyte ay ipinakilala sa pagitan ng mga oxide plate. Kadalasan ang mga ito ay puro solusyon ng mga acid o alkalis.

Ipinapakita ng Figure 3 ang isang naturang kapasitor.

Figure 3. Electrolytic capacitor

Upang matantya ang laki ng kapasitor, isang simpleng kahon ng posporo ang nakuhanan ng larawan sa tabi nito. Bilang karagdagan sa medyo malaking kapasidad, sa figure maaari mo ring makita ang tolerance bilang isang porsyento: hindi bababa sa 70% ng nominal.

Noong mga araw na ang mga computer ay malaki at tinatawag na mga computer, ang mga naturang capacitor ay nasa mga disk drive (sa modernong HDD). Ang kapasidad ng impormasyon ng naturang mga drive ay maaari na ngayong maging sanhi ng isang ngiti: 5 megabytes ng impormasyon ay naka-imbak sa dalawang disk na may diameter na 350 mm, at ang aparato mismo ay tumitimbang ng 54 kg.

Ang pangunahing layunin ng mga supercapacitor na ipinapakita sa figure ay upang alisin ang mga magnetic head mula sa nagtatrabaho na lugar ng disk sa panahon ng isang biglaang pagkawala ng kuryente. Ang ganitong mga capacitor ay maaaring mag-imbak ng singil sa loob ng maraming taon, na nasubok sa pagsasanay.

Sa ibaba, imumungkahi namin ang paggawa ng ilang simpleng eksperimento sa mga electrolytic capacitor upang maunawaan kung ano ang magagawa ng isang capacitor.

Ang mga non-polar electrolytic capacitor ay ginawa para sa operasyon sa alternating current circuits, ngunit sa ilang kadahilanan ay napakahirap makuha. Upang kahit papaano ay malutas ang problemang ito, ang conventional polar "electrolytes" ay inililipat sa counter-sequentially: plus-minus-minus-plus.

Kung ang isang polar electrolytic capacitor ay konektado sa isang alternating current circuit, ito ay magpapainit muna, at pagkatapos ay magkakaroon ng pagsabog. Ang mga lumang domestic capacitor ay nakakalat sa lahat ng direksyon, habang ang mga na-import ay mayroong isang espesyal na aparato na nagbibigay-daan sa kanila upang maiwasan ang malakas na pag-shot. Bilang isang patakaran, ito ay alinman sa isang cross notch sa ilalim ng kapasitor, o isang butas na may isang plug ng goma na matatagpuan doon.

Hindi talaga nila gusto ang mga high voltage electrolytic capacitor, kahit na tama ang polarity. Samakatuwid, hindi ka dapat maglagay ng "electrolytes" sa isang circuit kung saan inaasahan ang isang boltahe na malapit sa maximum para sa isang ibinigay na kapasitor.

Minsan sa ilan, kahit na mga kagalang-galang na forum, ang mga nagsisimula ay nagtatanong: "Ang diagram ay nagpapakita ng isang 470µF * 16V capacitor, ngunit mayroon akong 470µF * 50V, maaari ko bang i-install ito?" Oo, siyempre maaari mo, ngunit ang reverse replacement ay hindi katanggap-tanggap.

Ang kapasitor ay maaaring mag-imbak ng enerhiya

Ang isang simpleng diagram na ipinapakita sa Figure 4 ay makakatulong sa iyo na maunawaan ang pahayag na ito.

Figure 4. Circuit na may kapasitor

Ang pangunahing katangian ng circuit na ito ay isang electrolytic capacitor C ng isang sapat na malaking kapasidad upang ang mga proseso ng pagsingil at paglabas ay magpatuloy nang mabagal, at kahit na napakalinaw. Ginagawa nitong posible na obserbahan ang pagpapatakbo ng circuit nang biswal gamit ang isang regular na bombilya ng flashlight. Ang mga flashlight na ito ay matagal nang nagbigay daan sa mga modernong LED, ngunit ang mga bombilya para sa mga ito ay ibinebenta pa rin. Samakatuwid, napakasimpleng mag-ipon ng isang circuit at magsagawa ng mga simpleng eksperimento.

Baka may magsabi: “Bakit? Kung tutuusin, lahat ay halata, ngunit kung babasahin mo rin ang paglalarawan...” Tila walang bagay na tututol dito, ngunit anuman, kahit na ang pinakasimpleng bagay, ay nananatili sa ulo ng mahabang panahon kung ang pag-unawa ay dumating sa pamamagitan ng mga kamay.

Kaya, ang circuit ay binuo. Paano ito gumagana?

Sa posisyon ng switch SA na ipinapakita sa diagram, ang capacitor C ay sinisingil mula sa power source GB sa pamamagitan ng risistor R sa circuit: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Ang kasalukuyang nagcha-charge sa diagram ay ipinapakita ng isang arrow na may index na iз. Ang proseso ng pag-charge ng capacitor ay ipinapakita sa Figure 5.

Figure 5. Proseso ng pag-charge ng kapasitor

Ipinapakita ng figure na ang boltahe sa kabuuan ng kapasitor ay tumataas kasama ang isang hubog na linya, na tinatawag na exponential sa matematika. Direktang sinasalamin ng kasalukuyang singil ang boltahe ng pagsingil. Habang tumataas ang boltahe sa kapasitor, nagiging mas mababa ang charging current. At sa paunang sandali lamang ito ay tumutugma sa formula na ipinapakita sa figure.

Pagkaraan ng ilang oras, ang kapasitor ay sisingilin mula sa 0V hanggang sa boltahe ng pinagmumulan ng kapangyarihan, sa aming circuit hanggang sa 4.5V. Ang buong tanong ay kung paano matukoy ang oras na ito, gaano katagal maghintay, kailan sisingilin ang kapasitor?

Time constant "tau" τ = R*C

Ang formula na ito ay pinarami lamang ang paglaban at kapasidad ng isang serye na konektado sa risistor at kapasitor. Kung, nang hindi pinababayaan ang sistema ng SI, pinapalitan namin ang paglaban sa Ohms at ang kapasidad sa Farads, kung gayon ang resulta ay makukuha sa ilang segundo. Ito ang oras na kinakailangan para mag-charge ang kapasitor sa 36.8% ng boltahe ng pinagmumulan ng kuryente. Alinsunod dito, ang pagsingil sa halos 100% ay mangangailangan ng oras na 5* τ.

Kadalasan, ang pagpapabaya sa sistema ng SI, pinapalitan nila ang paglaban sa Ohms at kapasidad sa microfarads sa formula, kung gayon ang oras ay nasa microseconds. Sa aming kaso, mas maginhawang makuha ang resulta sa loob ng ilang segundo, kung saan kailangan mo lang i-multiply ang mga microsecond sa isang milyon, o, mas simple, ilipat ang decimal point anim na lugar sa kaliwa.

Para sa circuit na ipinapakita sa Figure 4, na may kapasidad na capacitor na 2000 μF at resistor resistance na 500 Ω, ang time constant ay magiging τ = R*C = 500 * 2000 = 1,000,000 microseconds o eksaktong isang segundo. Kaya, kailangan mong maghintay ng humigit-kumulang 5 segundo hanggang sa ganap na ma-charge ang kapasitor.

Kung, pagkatapos ng tinukoy na oras, ang switch SA ay inilipat sa tamang posisyon, ang kapasitor C ay maglalabas sa pamamagitan ng ilaw na bombilya EL. Sa sandaling ito magkakaroon ng isang maikling flash, ang kapasitor ay maglalabas at ang ilaw ay mawawala. Ang direksyon ng capacitor discharge ay ipinapakita ng isang arrow na may index ip. Ang oras ng paglabas ay tinutukoy din ng pare-parehong oras na τ. Ang discharge graph ay ipinapakita sa Figure 6.

Figure 6. Capacitor discharge graph

Ang kapasitor ay hindi pumasa sa direktang kasalukuyang

Ang isang mas simpleng diagram na ipinapakita sa Figure 7 ay makakatulong sa iyong i-verify ang pahayag na ito.

Figure 7. Circuit na may capacitor sa isang DC circuit

Kung isasara mo ang switch SA, ang bumbilya ay magkislap saglit, na nagpapahiwatig na ang kapasitor C ay nag-charge sa pamamagitan ng bumbilya. Ang graph ng singil ay ipinapakita din dito: sa sandaling ang switch ay sarado, ang kasalukuyang ay maximum, habang ang kapasitor ay sinisingil, ito ay bumababa, at pagkaraan ng ilang sandali ito ay ganap na huminto.

Kung ang kapasitor ay may magandang kalidad, i.e. na may mababang leakage current (self-discharge), ang paulit-ulit na pagsasara ng switch ay hindi hahantong sa isang flash. Upang makakuha ng isa pang flash, ang kapasitor ay kailangang i-discharge.

Capacitor sa mga filter ng kapangyarihan

Ang kapasitor ay karaniwang inilalagay pagkatapos ng rectifier. Kadalasan, ang mga rectifier ay ginagawang full-wave. Ang pinakakaraniwang rectifier circuit ay ipinapakita sa Figure 8.

Figure 8. Rectifier circuits

Ang mga half-wave rectifier ay ginagamit din nang madalas, bilang panuntunan, sa mga kaso kung saan ang kapangyarihan ng pag-load ay hindi gaanong mahalaga. Ang pinakamahalagang kalidad ng naturang mga rectifier ay ang kanilang pagiging simple: isang diode lamang at isang paikot-ikot na transpormer.

Para sa isang full-wave rectifier, ang capacitance ng filter capacitor ay maaaring kalkulahin gamit ang formula

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, kung saan ang C ay ang capacitance ng capacitor μF, Po ay ang load power W, U ang boltahe sa output ng rectifier V, f ang frequency ng alternating boltahe Hz, dU ay ang amplitude ng ripple V.

Ang malaking bilang sa numerator na 1,000,000 ay nagpapalit ng kapasidad ng kapasitor mula sa system Farads sa microfarads. Ang dalawa sa denominator ay kumakatawan sa bilang ng kalahating cycle ng rectifier: para sa isang half-wave rectifier, isa ang lilitaw sa lugar nito

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

at para sa isang three-phase rectifier ang formula ay kukuha ng form C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Supercapacitor - ionistor

Kamakailan lamang, lumitaw ang isang bagong klase ng mga electrolytic capacitor, ang tinatawag na. Sa mga katangian nito ito ay katulad ng isang baterya, bagaman may ilang mga limitasyon.

Ang ionistor ay sinisingil sa na-rate na boltahe sa loob ng maikling panahon, literal sa loob ng ilang minuto, kaya ipinapayong gamitin ito bilang isang backup na mapagkukunan ng kuryente. Sa katunayan, ang ionistor ay isang non-polar device; ang tanging bagay na tumutukoy sa polarity nito ay ang pagsingil sa tagagawa. Upang maiwasang malito ang polarity na ito sa hinaharap, ipinapahiwatig ito ng + sign.

Ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng mga ionistor ay may malaking papel. Sa temperatura na 70˚C sa boltahe na 0.8 ng rated boltahe, ang garantisadong tibay ay hindi hihigit sa 500 oras. Kung ang aparato ay nagpapatakbo sa isang boltahe ng 0.6 ng nominal na boltahe, at ang temperatura ay hindi lalampas sa 40 degrees, kung gayon ang tamang operasyon ay posible para sa 40,000 na oras o higit pa.

Ang pinakakaraniwang aplikasyon ng isang ionistor ay sa mga backup na power supply. Ang mga ito ay pangunahing memory chips o electronic na relo. Sa kasong ito, ang pangunahing parameter ng ionistor ay mababa ang leakage current, ang self-discharge nito.

Ang paggamit ng mga ionistor kasabay ng mga solar na baterya ay lubos na maaasahan. Ito ay dahil din sa hindi kritikal ng mga kundisyon ng pagsingil at ang halos walang limitasyong bilang ng mga cycle ng pag-charge-discharge. Ang isa pang mahalagang ari-arian ay ang ionistor ay hindi nangangailangan ng pagpapanatili.

Sa ngayon, nagawa kong sabihin sa iyo kung paano at saan gumagana ang mga electrolytic capacitor, pangunahin sa mga DC circuit. Ang pagpapatakbo ng mga capacitor sa alternating current circuits ay tatalakayin sa isa pang artikulo -.

Ang capacitor (cap) ay isang maliit na "baterya" na mabilis na nagcha-charge kapag may boltahe sa paligid nito at mabilis na bumabalik kapag walang sapat na boltahe para makahawak ng charge.

Ang pangunahing katangian ng isang kapasitor ay ang kapasidad nito. Ito ay ipinahiwatig ng simbolo C, ang yunit ng pagsukat nito ay Farad. Kung mas malaki ang kapasidad, mas maraming singilin ang maaaring hawakan ng kapasitor sa isang ibinigay na boltahe. Gayundin kaysa sa higit pa kapasidad, ang mas mababa bilis ng pag-charge at pagdiskarga.

Mga karaniwang halaga na ginagamit sa microelectronics: mula sa sampu-sampung picofarads (pF, pF = 0.000000000001 F) hanggang sampu-sampung microfarads (μF, μF = 0.000001). Ang pinakakaraniwang uri ng mga capacitor ay ceramic at electrolytic. Ang mga ceramic ay mas maliit sa laki at karaniwang may kapasidad na hanggang 1 µF; wala silang pakialam kung alin sa mga contact ang ikokonekta sa plus at alin sa minus. Ang mga electrolytic capacitor ay may mga capacitance mula sa 100 pF at sila ay polar: ang isang partikular na contact ay dapat na konektado sa positibo. Ang binti na naaayon sa plus ay ginawang mas mahaba.

Ang isang kapasitor ay binubuo ng dalawang plato na pinaghihiwalay ng isang dielectric layer. Ang mga plato ay nag-iipon ng singil: ang isa ay positibo, ang isa ay negatibo; sa gayon ay lumilikha ng tensyon sa loob. Pinipigilan ng insulating dielectric ang panloob na boltahe na maging panloob na kasalukuyang, na magpapapantay sa mga plato.

Pag-charge at pagdiskarga

Isaalang-alang ang diagram na ito:

Habang ang switch ay nasa posisyon 1, ang boltahe ay nilikha sa kapasitor - ito ay naniningil. singilin Q sa plato sa isang tiyak na punto ng oras ay kinakalkula ng formula:

C- kapasidad, e- exponent (constant ≈ 2.71828), t- oras mula sa simula ng pagsingil. Ang singil sa pangalawang plato ay palaging eksaktong pareho sa halaga, ngunit may kabaligtaran na tanda. Kung ang risistor R alisin, isang maliit na paglaban lamang ng mga wire ang mananatili (ito ang magiging halaga R) at ang pagsingil ay magaganap nang napakabilis.

Sa pamamagitan ng pag-plot ng function sa isang graph, nakukuha namin ang sumusunod na larawan:

Tulad ng makikita mo, ang singil ay hindi lumalaki nang pantay, ngunit inversely exponentially. Ito ay dahil sa ang katunayan na habang ang singil ay nag-iipon, lumilikha ito ng higit pa at higit na reverse boltahe Vc, na "lumalaban" V sa.

Nagtatapos ang lahat dito Vc nagiging pantay ang halaga V sa at ang agos ay tumitigil sa pag-agos. Sa puntong ito ang kapasitor ay sinasabing umabot na sa saturation point nito (equilibrium). Ang singil ay umabot sa maximum nito.

Ang pag-alala sa Batas ng Ohm, maaari nating ilarawan ang pag-asa ng kasalukuyang sa ating circuit kapag nagcha-charge ng isang kapasitor.

Ngayon na ang sistema ay nasa equilibrium, ilagay ang switch sa posisyon 2.

Ang mga plato ng kapasitor ay may mga singil ng kabaligtaran na mga palatandaan, lumikha sila ng boltahe - lumilitaw ang isang kasalukuyang sa pamamagitan ng pagkarga (Load). Ang kasalukuyang ay dadaloy sa tapat na direksyon kumpara sa direksyon ng pinagmumulan ng kapangyarihan. Ang paglabas ay magaganap din sa kabaligtaran na paraan: sa una ang singil ay mawawala nang mabilis, pagkatapos, na may pagbaba sa boltahe na nilikha nito, mas mabagal at mas mabagal. Kung para sa Q 0 italaga ang singil na nasa kapasitor sa simula, pagkatapos ay:

Ang mga halagang ito sa graph ay ganito ang hitsura:

Muli, pagkatapos ng ilang oras ang sistema ay darating sa isang estado ng pahinga: ang lahat ng singil ay mawawala, ang boltahe ay mawawala, at ang kasalukuyang daloy ay titigil.

Kung gagamitin mo muli ang switch, magsisimula ang lahat sa isang bilog. Kaya ang kapasitor ay walang ibang ginagawa kundi masira ang circuit kapag ang boltahe ay pare-pareho; at "gumagana" kapag biglang nagbabago ang boltahe. Tinutukoy ng property na ito kung kailan at paano ito ginagamit sa pagsasanay.

Application sa pagsasanay

Kabilang sa mga pinaka-karaniwan sa microelectronics ay ang mga sumusunod na pattern:

Backup capacitor (bypass cap) - upang mabawasan ang mga ripples ng boltahe ng supply

Filter capacitor - upang paghiwalayin ang pare-pareho at pagbabago ng mga bahagi ng boltahe, upang ihiwalay ang signal

Magreserba ng kapasitor

Maraming mga circuit ang idinisenyo upang magbigay ng pare-pareho, matatag na kapangyarihan. Halimbawa, 5 V. Ang power supply ay nagbibigay nito sa kanila. Ngunit ang mga perpektong sistema ay hindi umiiral, at sa kaganapan ng isang biglaang pagbabago sa kasalukuyang pagkonsumo ng aparato, halimbawa, kapag ang isang bahagi ay naka-on, ang pinagmumulan ng kuryente ay walang oras upang "mag-react" kaagad at isang panandaliang nangyayari ang pagbaba ng boltahe. Bilang karagdagan, sa mga kaso kung saan ang kawad mula sa pinagmumulan ng kapangyarihan hanggang sa circuit ay sapat na mahaba, nagsisimula itong kumilos bilang isang antena at nagpapakilala din ng hindi gustong ingay sa antas ng boltahe.

Karaniwan, ang paglihis mula sa perpektong boltahe ay hindi lalampas sa isang ikalibo ng isang bolta, at ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ganap na hindi gaanong mahalaga pagdating sa pagpapagana, halimbawa, mga LED o isang de-koryenteng motor. Ngunit sa mga logic circuit, kung saan ang paglipat ng logic zero at logic one ay nangyayari batay sa mga pagbabago sa maliliit na boltahe, ang ingay ng power supply ay maaaring mapagkamalan bilang isang signal, na hahantong sa hindi tamang paglipat, na, tulad ng isang domino effect, ay maglalagay ng system sa isang unpredictable state.

Upang maiwasan ang gayong mga pagkabigo, ang isang backup na kapasitor ay inilalagay nang direkta sa harap ng circuit

Sa mga sandali kapag ang boltahe ay puno, ang kapasitor ay sinisingil sa saturation at nagiging isang reserbang singil. Sa sandaling bumaba ang antas ng boltahe sa linya, ang backup na kapasitor ay kumikilos bilang isang mabilis na baterya, na naglalabas ng dating naipon na singil upang punan ang puwang hanggang sa bumalik sa normal ang sitwasyon. Ang ganitong tulong sa pangunahing pinagmumulan ng kuryente ay nangyayari nang maraming beses bawat segundo.

Kung sa tingin natin mula sa ibang punto ng view: kinukuha ng kapasitor ang alternating component mula sa direktang boltahe at, ipinapasa ito sa sarili nito, dinadala ito mula sa linya ng kuryente patungo sa lupa. Ito ang dahilan kung bakit ang backup capacitor ay tinatawag ding "bypass capacitor".

Bilang isang resulta, ang smoothed boltahe ay ganito ang hitsura:

Ang mga karaniwang capacitor na ginagamit para sa mga layuning ito ay mga ceramic capacitor na may nominal na halaga na 10 o 100 nF. Ang mga malalaking electrolytic cell ay hindi angkop para sa papel na ito, dahil ang mga ito ay mas mabagal at hindi mabilis na mailalabas ang kanilang singil sa mga kundisyong ito, kung saan ang ingay ay mataas ang dalas.

Sa isang aparato, ang mga backup na capacitor ay maaaring naroroon sa maraming lugar: sa harap ng bawat circuit, na isang independiyenteng yunit. Halimbawa, ang Arduino ay mayroon nang mga backup na capacitor na nagsisiguro ng matatag na operasyon ng processor, ngunit bago paganahin ang LCD screen na konektado dito, dapat mong i-install ang iyong sarili.

Filter kapasitor

Ang isang filter capacitor ay ginagamit upang alisin ang signal mula sa sensor, na nagpapadala nito sa anyo ng iba't ibang boltahe. Ang mga halimbawa ng naturang mga sensor ay isang mikropono o isang aktibong Wi-Fi antenna.

Tingnan natin ang diagram ng koneksyon para sa isang electret microphone. Ang electret microphone ay ang pinakakaraniwan at nasa lahat ng dako: ito ang uri na ginagamit sa mga mobile phone, mga accessory ng computer, at mga public address system.

Ang mikropono ay nangangailangan ng kapangyarihan upang gumana. Sa isang estado ng katahimikan, ang resistensya nito ay mataas at umaabot sa sampu-sampung kiloohms. Kapag nalantad ito sa tunog, bubukas ang gate ng field-effect transistor na binuo sa loob at nawawala ang panloob na resistensya ng mikropono. Ang pagkawala at pagpapanumbalik ng paglaban ay nangyayari nang maraming beses bawat segundo at tumutugma sa yugto ng sound wave.

Sa output, interesado lamang kami sa boltahe sa mga sandaling iyon kapag may tunog. Kung walang kapasitor C, ang output ay palaging maaapektuhan ng patuloy na boltahe ng supply. C hinaharangan ang pare-parehong sangkap na ito at pinapayagan lamang ang mga deviation, na tumutugma sa tunog, na dumaan.

Ang naririnig na tunog, na interesado sa amin, ay nasa hanay ng mababang dalas: 20 Hz - 20 kHz. Upang ihiwalay ang sound signal mula sa boltahe, at hindi ang high-frequency power ingay, bilang C Ginagamit ang isang mabagal na electrolytic capacitor na may nominal na halaga na 10 µF. Kung ang isang mabilis na kapasitor, sabihin nating 10 nF, ay ginamit, ang mga non-audio signal ay dadaan sa output.

Tandaan na ang output signal ay ibinibigay bilang negatibong boltahe. Iyon ay, kapag ang output ay konektado sa lupa, ang kasalukuyang ay dadaloy mula sa lupa patungo sa output. Ang pinakamataas na halaga ng boltahe sa kaso ng isang mikropono ay sampu-sampung millivolts. Upang baligtarin ang boltahe at dagdagan ang halaga nito, ang output Vout karaniwang konektado sa isang operational amplifier.

Koneksyon ng mga capacitor

Kung ihahambing sa koneksyon ng mga resistors, ang pagkalkula ng pangwakas na halaga ng mga capacitor ay mukhang kabaligtaran.

Kapag konektado sa parallel, ang kabuuang kapasidad ay summed up:

Kapag konektado sa serye, ang panghuling kapasidad ay kinakalkula gamit ang formula:

Kung mayroon lamang dalawang capacitor, pagkatapos ay may isang serye na koneksyon:

Sa partikular na kaso ng dalawang magkaparehong capacitor, ang kabuuang kapasidad ng koneksyon ng serye ay katumbas ng kalahati ng kapasidad ng bawat isa.

Limitahan ang mga katangian

Ang dokumentasyon para sa bawat kapasitor ay nagpapahiwatig ng maximum na pinapayagang boltahe. Ang paglampas nito ay maaaring humantong sa pagkasira ng dielectric at pagsabog ng kapasitor. Para sa mga electrolytic capacitor, dapat sundin ang polarity. Kung hindi, maaaring tumagas ang electrolyte o magkakaroon muli ng pagsabog.

Constant boltahe at itakda ang boltahe sa kanyang mga buwaya sa 12 Volts. Kumuha din kami ng 12 Volt light bulb. Ngayon ay nagpasok kami ng isang kapasitor sa pagitan ng isang probe ng power supply at ng ilaw na bombilya:

Hindi, hindi ito nasusunog.

Ngunit kung gagawin mo ito nang direkta, lumiliwanag ito:

Ito ay humihingi ng konklusyon: Ang kasalukuyang DC ay hindi dumadaloy sa kapasitor!

Upang maging matapat, sa pinakaunang sandali ng paglalapat ng boltahe, ang kasalukuyang dumadaloy pa rin sa isang bahagi ng isang segundo. Ang lahat ay nakasalalay sa kapasidad ng kapasitor.

Capacitor sa AC circuit

Kaya, upang malaman kung ang kasalukuyang AC ay dumadaloy sa kapasitor, kailangan namin ng isang alternator. Sa tingin ko ang frequency generator na ito ay magiging maayos:

Dahil ang aking Chinese generator ay napakahina, sa halip na isang light bulb load ay gagamit kami ng isang simpleng 100 Ohm. Kumuha din tayo ng isang kapasitor na may kapasidad na 1 microfarad:

Nagbebenta kami ng isang bagay na tulad nito at nagpapadala ng signal mula sa frequency generator:

Pagkatapos ay bumaba siya sa negosyo. Ano ang isang oscilloscope at kung para saan ito ginagamit, basahin dito. Gagamit kami ng dalawang channel nang sabay-sabay. Dalawang signal ang ipapakita sa isang screen nang sabay-sabay. Dito sa screen ay makikita mo na ang interference mula sa 220 Volt network. Wag mong bigyan ng pansin.

Ilalapat namin ang alternating boltahe at panoorin ang mga signal, gaya ng sinasabi ng mga propesyonal na inhinyero ng electronics, sa input at output. Sabay-sabay.

Magiging ganito ang hitsura ng lahat:

Kaya, kung ang aming dalas ay zero, nangangahulugan ito ng patuloy na kasalukuyang. Tulad ng nakita na natin, hindi pinapayagan ng kapasitor na dumaan ang direktang kasalukuyang. Mukhang naayos na ito. Ngunit ano ang mangyayari kung mag-aplay ka ng sinusoid na may dalas na 100 Hertz?

Sa display ng oscilloscope nagpakita ako ng mga parameter tulad ng dalas ng signal at amplitude: F ay ang dalas Ma – amplitude (ang mga parameter na ito ay minarkahan ng isang puting arrow). Ang unang channel ay minarkahan ng pula, at ang pangalawang channel sa dilaw, para sa kadalian ng pang-unawa.

Ang red sine wave ay nagpapakita ng signal na ibinibigay sa atin ng Chinese frequency generator. Ang yellow sine wave ay ang nakuha na natin sa load. Sa aming kaso, ang pag-load ay isang risistor. Well, yun lang.

Tulad ng makikita mo sa oscillogram sa itaas, nagbibigay ako ng sinusoidal signal mula sa generator na may dalas na 100 Hertz at isang amplitude na 2 Volts. Sa risistor ay nakikita na natin ang isang signal na may parehong dalas (dilaw na signal), ngunit ang amplitude nito ay mga 136 millivolts. Bukod dito, ang signal ay naging medyo "shaggy". Ito ay dahil sa tinatawag na "". Ang ingay ay isang senyas na may maliit na amplitude at random na pagbabago sa boltahe. Ito ay maaaring sanhi ng mismong mga elemento ng radyo, o maaari rin itong interference na nakuha mula sa nakapalibot na espasyo. Halimbawa, ang isang risistor ay "gumagawa ng ingay" nang napakahusay. Nangangahulugan ito na ang "shaggyness" ng signal ay ang kabuuan ng isang sinusoid at ingay.

Ang amplitude ng dilaw na signal ay naging mas maliit, at kahit na ang graph ng dilaw na signal ay lumilipat sa kaliwa, iyon ay, ito ay nauuna sa pulang signal, o sa siyentipikong wika, lumilitaw. pagbabago ng yugto. Ito ay ang yugto na nasa unahan, hindi ang signal mismo. Kung ang signal mismo ay nasa unahan, kung gayon ang signal sa risistor ay lilitaw sa oras nang mas maaga kaysa sa signal na inilapat dito sa pamamagitan ng kapasitor. Ang resulta ay isang uri ng paglalakbay sa oras :-), na, siyempre, ay imposible.

Paglipat ng yugto- Ito pagkakaiba sa pagitan ng mga unang yugto ng dalawang sinusukat na dami. Sa kasong ito, tensyon. Upang masukat ang phase shift, dapat mayroong kondisyon na ang mga signal na ito parehong dalas. Ang amplitude ay maaaring anuman. Ipinapakita ng figure sa ibaba ang mismong phase shift na ito o, kung tawagin din, pagkakaiba ng yugto:

Taasan natin ang frequency sa generator sa 500 Hertz

Ang risistor ay nakatanggap na ng 560 millivolts. Bumababa ang phase shift.

Pinapataas namin ang dalas sa 1 KiloHertz

Sa output mayroon na tayong 1 Volt.

Itakda ang dalas sa 5 Kilohertz

Ang amplitude ay 1.84 Volts at ang phase shift ay malinaw na mas maliit

Taasan sa 10 Kilohertz

Ang amplitude ay halos kapareho ng sa input. Ang phase shift ay hindi gaanong kapansin-pansin.

Nagtakda kami ng 100 Kilohertz:

Halos walang phase shift. Ang amplitude ay halos kapareho ng sa input, iyon ay, 2 Volts.

Mula dito, gumawa kami ng malalim na konklusyon:

Kung mas mataas ang dalas, mas mababa ang resistensya ng kapasitor sa alternating current. Bumababa ang phase shift sa pagtaas ng dalas sa halos zero. Sa walang katapusang mababang frequency ang magnitude nito ay 90 degrees oπ/2 .

Kung mag-plot ka ng slice ng graph, makakakuha ka ng ganito:

Inilagay ko ang boltahe nang patayo at ang dalas nang pahalang.

Kaya, natutunan namin na ang paglaban ng isang kapasitor ay nakasalalay sa dalas. Ngunit ito ba ay nakasalalay lamang sa dalas? Kumuha tayo ng isang kapasitor na may kapasidad na 0.1 microfarad, iyon ay, isang nominal na halaga na 10 beses na mas mababa kaysa sa nauna, at patakbuhin itong muli sa parehong mga frequency.

Tingnan natin at suriin ang mga halaga:

Maingat na ihambing ang mga halaga ng amplitude ng dilaw na signal sa parehong dalas, ngunit may iba't ibang mga halaga ng kapasitor. Halimbawa, sa dalas ng 100 Hertz at isang halaga ng kapasitor na 1 μF, ang amplitude ng dilaw na signal ay 136 millivolts, at sa parehong dalas, ang amplitude ng dilaw na signal, ngunit may isang kapasitor na 0.1 μF, ay mayroon na. 101 millivolts (sa katotohanan, mas mababa pa dahil sa interference ). Sa dalas ng 500 Hertz - 560 millivolts at 106 millivolts, ayon sa pagkakabanggit, sa dalas ng 1 Kilohertz - 1 Volt at 136 millivolts, at iba pa.

Mula dito ang konklusyon ay nagmumungkahi mismo: Habang bumababa ang halaga ng isang kapasitor, tumataas ang resistensya nito.

Gamit ang pisikal at mathematical na mga pagbabagong-anyo, ang mga physicist at mathematician ay nakakuha ng isang formula para sa pagkalkula ng paglaban ng isang kapasitor. Mangyaring mahalin at igalang:

saan, X C ay ang paglaban ng kapasitor, Ohm

P - pare-pareho at katumbas ng humigit-kumulang 3.14

F– dalas, sinusukat sa Hertz

SA– capacitance, sinusukat sa Farads

Kaya, ilagay ang dalas sa formula na ito sa zero Hertz. Ang dalas ng zero Hertz ay direktang kasalukuyang. Ano ang mangyayari? 1/0=infinity o napakataas na pagtutol. Sa madaling salita, isang sirang circuit.

Konklusyon

Sa hinaharap, masasabi kong sa eksperimentong ito ay nakuha namin (high-pass filter). Gamit ang isang simpleng kapasitor at risistor, at paglalapat ng gayong filter sa speaker sa isang lugar sa kagamitang pang-audio, maririnig lamang natin ang mga langitngit na matataas na tono sa speaker. Ngunit ang dalas ng bass ay mababawasan ng naturang filter. Ang pag-asa ng paglaban ng kapasitor sa dalas ay napakalawak na ginagamit sa mga radio electronics, lalo na sa iba't ibang mga filter kung saan kinakailangan upang sugpuin ang isang dalas at ipasa ang isa pa.