Конденсаторы

1.

в с. Нагибово
МКОУ «Основная общеобразовательная школа
с. Благословенное имени Героя Советского Союза Г.Д.Лопатина »
«Конденсаторы»
учитель физики математики
Логунова О.Н.
16.4.13

2.

16.4.13

3.

Конденсатор (от лат. Condensare
«уплотнять», «сгущать») -это
устройство, которое может
накапливать электрический заряд и
энергию электрического поля,
сохранять их некоторое время.
16.4.13

4.

Для чего нужен конденсатор?
У этого прибора есть множество применений. Например:
1) Фильтрация пульсаций в цепях питания. Конденсаторы
часто ставят на входе и выходе преобразователей
напряжения, на входе питания микросхем. В этом случае
конденсаторы служат своего рода амортизаторами, которые
могут сгладить неровности напряжения, подобно
амортизаторам автомобиля, сглаживающим неровности
дороги.
2) Времязадающие электрические цепи.
3 ) Датчики прикосновения. В роли одной из обкладок
конденсатора может выступить человек. Эту особенность
нашего тела используют в своей работе сенсорные кнопки,
тачскрины и тачпады некоторых видов.
4) Хранение данных. Конденсаторы применяются для
хранения данных в оперативной памяти.
16.4.13

5.

Устройство простейшего конденсатора
Конденсатор состоит их двух металлических
пластин - электродов, называемых также
обкладками, между которыми находится тонкий
слой диэлектрика.
обозначение на схемах:
16.4.13

6.

Простейший конденсатор представляет
собой прибор из двух одинаковых круглых
металлических пластин (обкладок), которые
расположены параллельно в изолирующих
штативах и разделены диэлектриком.
16.4.13

7.

Заряд конденсатора
Рассмотрим самую простую электрическую цепь с конденсатором.
С левой стороны схемы подключим источник питания. Сверху
разместим ключ и резистор, а справа сам конденсатор. Участок
цепи, на котором есть конденсатор и резистор называют RC-цепью.
16.4.13

8.

При замыкании ключа, в такой цепи образуется электрический
ток, сила которого зависит от сопротивления резистора и
внутреннего сопротивления самого конденсатора. Заряженные
частицы устремятся к конденсатору, но не смогут преодолеть
слой диэлектрика (по крайней мере все разом). Вследствие
чего, с одной стороны конденсатора накопятся отрицательно
заряженные частицы, а с другой стороны — положительно
заряженные. Концентрация заряженных частиц на обкладках
создаст мощное электрическое поле между ними.
16.4.13

9.

При этом обкладки конденсатора заряжаются
равными по величине, но противоположными
по знаку зарядами (+q и - q).
Под зарядом конденсатора понимается
модуль заряда q одной из его обкладок.
Опыт показывает, что заряд q конденсатора
прямо пропорционален напряжению U между
его обкладками
q =CU
16.4.13

10.

Коэффициент пропорциональности С называется
электрической емкостью (электроемкостью,
емкостью) конденсатора
Единица электроемкости в СИ — фарад
(Ф) — получила свое название в честь
Майкла Фарадея, внесшего большой вклад
в развитие электромагнетизма
1 фарад =1 Кл/1 В
т. е. 1 Ф равен емкости такого конденсатора, между
обкладками которого возникает напряжение 1 В при
сообщении конденсатору заряда 1 Кл
16.4.13

11.

Опыты показывают, что чем больше площадь S
перекрытия пластин и чем меньше расстояние d
между ними тем больше емкость плоского
конденсатора:
С~
При внесении в пространство между обкладками
стеклянной пластины емкость конденсатора
увеличивается, следовательно, она зависит и от
свойств используемого диэлектрика.
16.4.13

12.

Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано
между пластинами однако, вблизи краев пластин и в окружающем
пространстве также возникает сравнительно слабое электрическое
поле, которое называют полем рассеяния. (рис 1) В целом ряде задач
приближенно можно пренебрегать полем рассеяния и полагать, что
электрическое поле плоского конденсатора целиком сосредоточено
между его обкладками(рис 2). Но в других задачах пренебрежение
полем рассеяния может привести к грубым ошибкам, так как при этом
нарушается потенциальный характер электрического поля.
рис .1
рис .2
16.4.13

13.

В отличие от резисторов, при последовательном подключении
конденсаторы ведут себя как резисторы, соединённые параллельно,
при параллельном подключении конденсаторов их ёмкости
складываются.
16.4.13

14.

Энергия электрического поля в
заряженном конденсаторе определяется
выражением
E=
16.4.13

15.

Типы конденсаторов
16.4.13

16.

Полярные и неполярные конденсаторы
Очень важным является разделение конденсаторов
на полярные и неполярные. Приборы на основе оксидов:
электролитические алюминиевые и танталовые обычно
являются полярными, а значит если перепутать их
полярность — они выйдут из строя. Причём этот выход из
строя будет сопровождаться бурной электрохимической
реакций вплоть до взрыва конденсатора.
16.4.13

17.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы
В бумажном конденсаторе обкладками служат две
одинаковые ленты из металлической фольги, между
которыми в качестве диэлектрика проложена лента из
парафиновой бумаги. Все три ленты скручены в рулон и
помещены в металлический корпус.
Хорошим качеством
электрической изоляции и
повышенной удельной емкостью
обладают герметичные
металлобумажные конденсаторы,
у которых вместо фольги (как в
бумажных конденсаторах)
используется вакуумное
напыление металла на бумажный
диэлектрик.
16.4.13

18.

Алюминиевые электролитические конденсаторы
В качестве положительного электрода используется алюминий.
Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида
алюминия (Al2O3),
Характеризуются высоким соотношением емкости к размеру:
электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры,
но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением
пробоя были бы гораздо больше по размеру.
16.4.13

19.

Конденсаторы керамические
Этот вид конденсаторов изготавливают в виде одной пластины
или пачки пластин из специального керамического материала.
Металлические электроды напыляют на пластины и соединяют
с выводами конденсатора. Используемые керамические
материалы могут иметь очень разные свойства. Разнообразие
включает в себя, прежде всего, широкий диапазон значений
относительной электрической проницаемости (до десятков
тысяч) и такая величина имеется только у керамических
материалов.
16.4.13

20.

Конденсаторы переменной ёмкости с воздушным
диэлектриком
Здесь диэлектриком является воздух. Такие конденсаторы
отлично работают на высоких частотах, и часто выполняются как
конденсаторы переменной емкости (для настройки). Изменение
ёмкости в таких конденсаторах достигается изменением площади
перекрытия обкладок.
16.4.13