Что такое электрическая емкость и в чем она измеряется

  • Определение
  • Конденсаторы
  • Конденсаторы и электрическая емкость

Определение

Для проводников электрическая емкость — это величина, характеризующая способность тела накапливать электрический заряд. В этом его физический смысл. Обозначается латинской буквой C. Он равен отношению заряда к потенциалу, если записать его в виде формулы, получится следующее:

С = q / F.

Вместимость любого предмета зависит от его формы и геометрических размеров. Если рассматривать в качестве примера шаровидный проводник, формула для расчета его стоимости будет:

Эта формула верна для одиночного проводника. Если поставить два провода рядом друг с другом и разделить их диэлектриком, получится конденсатор. Об этом чуть позже, теперь давайте узнаем, в какой измеряется электрическая емкость.

Единица измерения электрической емкости — фарады. Если разложить его на ингредиенты по формуле:

1 фарад = 1 кл / 1 В.

Исторически сложилось так, что размерность этого агрегата не выбиралась должным образом. Дело в том, что на практике нам приходится работать со значениями электрической мощности: миля, микро, нано и пикофарады. Что равно доле фарада, то есть …:

1 мФ = 10 ^ (- 3) Ф.

1 мкФ = 10 ^ (- 6) Ф.

1 нФ = 10 ^ (- 9) Ф.

1 пФ = 10 ^ (- 12) Ф

Конденсаторы

Конденсатор представляет собой две пластины из проводящего материала, обращенные друг к другу, с диэлектрическим слоем между ними. После зарядки щиты имеют разные потенциалы: один будет положительным, а другой — отрицательным. Емкость конденсатора зависит от величины заряда на его экранах и разности потенциалов, напряжения между ними. Между пластинами создается электростатическое поле, которое удерживает заряды на катушках. Формула электрической емкости конденсатора в общем случае выглядит следующим образом:

С = q / U

Проще говоря, емкость конденсатора зависит от площади пластин и расстояния между ними, а также от относительной диэлектрической проницаемости материала между ними. Их различают используемым диэлектриком:

  • Керамика;
  • Фильм
  • Слюда;
  • бумага-металл;
  • электролитический;
  • тантал и др.

В зависимости от формы раковины:

  • плоский;
  • Цилиндрический;
  • сферический и др.

Поскольку узор на поверхности фигуры зависит от ее формы, формула емкости также будет разной для каждого случая.

Для планарного конденсатора:

Для двух концентрических сфер с общим центром:

Для цилиндрического конденсатора:

Как и в случае с другими компонентами в электрической цепи, в этом случае есть два основных способа подключения конденсаторов: параллельный и последовательный.

От этого зависит конечная электрическая емкость получившейся цепи. Расчет емкости многих конденсаторов аналогичен расчету сопротивления резисторов в разных подключениях, только формулы для способов подключения меняются местами, то есть

  1. В случае параллельного подключения общая емкость цепи является суммой емкостей каждого компонента. Каждое последующее подключение увеличивает общую емкость

Cob = C1 + C2 + C3

  1. При последовательном соединении электрическая емкость цепи уменьшается, как и сопротивление в цепи параллельно соединенных резисторов. Это означает:

Cob = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)

Важно: в параллельной цепи напряжения на клеммах каждого компонента одинаковы. Это позволяет получить высокие значения электрической емкости. При последовательном соединении двух элементов напряжения на каждой обмотке конденсатора составляют половину от общего напряжения. На трех, это третья и так далее.

Аккумуляторы и электроемкость

Основные характеристики аккумуляторов следующие:

  • Номинальное напряжение.
  • Вместимость.
  • Максимальный ток разряда.

В этом случае значение производительности используется для количественной оценки времени работы или, проще говоря, для расчета того, как долго устройство будет работать.

В аккумуляторах для описания электрической емкости используются следующие размеры:

  • A * h — ампер-час для больших аккумуляторов, например автомобильных аккумуляторов.
  • мА * ч — миллиампер-часы, для аккумуляторов портативных устройств, таких как смартфоны, квадрокоптеры и электронные сигареты.
  • Watt * hours — ватт-часы.Эти характеристики позволяют определить, сколько заряда батареи хватит на определенную нагрузку. Чтобы определить электрическую емкость батареи, ее измеряют в кулонах (Cl). В свою очередь кулон равен количеству электричества, передаваемого батарее с током 1 А за 1 с. Затем, в часах, 3600 Ки переносятся за 1 час при 1А.

Один из способов измерить емкость батареи — это разрядить ее с помощью известного разряда батареи и измерить время разряда. Предположим, что если аккумулятор разряжен до минимального уровня напряжения в течение 10 часов при токе 5А — его емкость составляет 50 А * ч.

Емкость — важная величина в электронике и электротехнике. На практике конденсаторы используются почти в каждой цепи электронного устройства. Например, в блоках питания, чтобы сгладить пульсации и уменьшить влияние скачков высокого напряжения на выключатели. В схемах синхронизации различных схем, а также в ШИМ-контроллерах для задания рабочей частоты. Батареи также используются в широком спектре приложений. В целом задачи накопления энергии и фазового сдвига очень распространены.

Представленное видео поможет вам изучить этот вопрос более подробно:

Краткое объяснение дано в этом видеоуроке:

Теперь вы знаете, что такое электрическая емкость, в каких единицах она измеряется и от чего зависит это значение. Надеемся, информация была для Вас полезной и понятной!

Материалы по теме: