Конденсатор — це електричний елемент, призначений для накопичення електричного заряду та енергії електричного поля.

У найпростішому вигляді конденсатор складається з:

  • двох провідників (обкладок)
  • діелектрика між ними

Обкладки електрично не з’єднані між собою.

Принцип роботи конденсатора

Заряджання конденсатора

При підключенні до джерела напруги:

  • на одну обкладку накопичується позитивний заряд
  • на іншу — негативний заряд
  • між обкладками виникає електричне поле

Струм протікає лише під час заряджання, а не постійно.

Розряджання конденсатора

При підключенні навантаження:

  • заряди з обкладок починають нейтралізуватися
  • виникає електричний струм
  • енергія електричного поля перетворюється в тепло або роботу

Що таке ємність

Ємність конденсатора — це величина, що показує, який заряд накопичується при заданій напрузі.

Визначення ємності

C = Q / U

де:
C — ємність, Ф (фарад)
Q — електричний заряд, Кл
U — напруга між обкладками, В

Одиниця ємності

1 Ф = 1 Кл / В

На практиці використовують:

мкФ = 10^(-6) Ф
нФ  = 10^(-9) Ф
пФ  = 10^(-12) Ф

Плоский конденсатор

Формула ємності плоского конденсатора

C = ε0 * εr * S / d

де:
ε0 — електрична стала

ε0 = 8.854 * 10^(-12) Ф/м

εr — відносна діелектрична проникність
S — площа обкладок, м^2
d — відстань між обкладками, м

Вплив параметрів

Ємність:

  • збільшується зі збільшенням площі S
  • зменшується зі збільшенням відстані d
  • збільшується при використанні діелектрика з більшим εr

Енергія, накопичена в конденсаторі

Енергія електричного поля:

W = (1/2) * C * U^2

або

W = Q^2 / (2 * C)

де:
W — енергія, Дж

Поведінка в електричних колах

У колі постійного струму

  • при заряджанні: струм є
  • після заряджання: струму немає
  • конденсатор поводиться як розрив кола

У колі змінного струму

Конденсатор:

  • періодично заряджається і розряджається
  • пропускає змінний струм

Реактивний опір:

Xc = 1 / (2 * pi * f * C)

де:
Xc — ємнісний опір, Ом
f — частота, Гц

Типи конденсаторів

  • керамічні
  • плівкові
  • електролітичні
  • танталові
  • змінні

Кожен тип має свої:

  • діапазони ємностей
  • робочі напруги
  • температурні обмеження

Основні застосування

  • фільтрація напруги
  • згладжування пульсацій
  • накопичення енергії
  • таймери та RC-ланцюги
  • резонансні контури
  • імпульсна техніка

Конденсатор:

  • накопичує заряд і енергію
  • працює за рахунок електричного поля
  • його головна характеристика — ємність
  • широко використовується в електроніці та електротехніці

Дещо інше: