Содержание

Электроемкость Единицы электроемкости Конденсаторы Энергия заряженного конденсатора Применение

Электроемкость. Единицы электроемкости. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов.

Ёмкость уединенного проводника. свойство проводника накапливать электрически й заряд (q) на своей поверхности. – – – E=0 – – – q 1 ϕ 1 q 2 qn ϕ 2 ϕn – С= = = const С= 4πεε 0 R Для сферы: ϕ = Единицы измерения: С = Физическая величина: электроемкость. (Фарад)

Конденсаторы. Электротехническое устройство, служащее для быстрого накопления электрического заряда и быстрой отдачи его в цепь (два проводника, разделенных слоем диэлектрика). где d много меньше размеров проводника. Обозначение на электрических схемах: Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. Заряд конденсатора – это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора. Виды конденсаторов: 1.

по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические 2. по форме обкладок: плоские, сферические, цилиндрические 3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).

С= = Ёмкость плоского конденсатора зависит: 1. От его геометрических размеров: S, d 2. От диэлектрика: ε Тип конденсатора Плоский конденсатор ε 0= Схематическое изображение Формула емкости С= = для расчета Примечания S площадь пластины; d – расстояние между пластинами.

Виды соединений конденсаторов: Последовательное = параллельное + q = q 1 = q 2 = const С = С 1 + С 2 q = q 1 + q 2 U = U 1 = U 2 U = U 1 + U 2 Конденсатор подключён к источнику тока Uист. = Uс Если менять d, S, ε то U = const, а C и q меняются! Конденсатор заряжен и отключён от источника тока q = const C и U меняются!

Энергия заряженного конденсатора: W= = = Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин конденсатора вплотную, или равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов, необходимой при зарядке конденсатора.

Применение конденсаторов: самостоятельно.

Фарад – это… Что такое Фарад?

  • ФАРАД — Единица электроемкости, соответствующая такому количеству электричества, при котором его потенциал увеличивается на единицу. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ФАРАД условленная единица электроемкости …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ФАРАД — (Ф, F), единица СИ электрич. ёмкости, названа в честь англ. физика М. Фарадея (М. Faraday). 1Ф равен ёмкости конденсатора, между обкладками к рого при заряде 1 Кл возникает электрич. напряжение 1 В. 1Ф=8,99•1011 см (ед. симметричной СГС системы… …   Физическая энциклопедия

  • ФАРАД — единица СИ электрической емкости; обозначается Ф. Название по имени М. Фарадея. 1Ф = 8,99.1011 см (в единицах СГСЭ) = 10 9 в единицах СГСМ. Чаще применяются дольные единицы: микрофарад (мкФ), равный 10 6 Ф, и пикофарад (пФ), равный 10 12 Ф …   Большой Энциклопедический словарь

  • фарад — сущ., кол во синонимов: 1 • единица (830) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • ФАРАД — единица электроёмкости в СИ, обозначается Ф; 1 Ф ёмкость такого проводника, потенциал которого увеличивается на один вольт при сообщении ему заряда в 1 Кл: В практике широко используют дольные единицы электроёмкости микрофарад (1 мкФ = 10 6 Ф),… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Фарад — (обозначение: Ф, F; прежнее название  фарада)  единица измерения электрической ёмкости в Международной системе единиц (СИ), названа в честь английского физика Майкла Фарадея. 1 фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон …   Википедия

  • фарад — неизм. ; м. ФАРАДА, ы; ж. В Международной системе единиц: единица измерения электрической ёмкости. ● По имени английского физика М. Фарадея (1791 1867). * * * фарад единица электрической ёмкости СИ; обозначается Ф. Названа по имени М. Фарадея.… …   Энциклопедический словарь

  • фарад — faradas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. farad vok. Farad, n rus. фарад, m; фарада, f pranc. farad, m …   Automatikos terminų žodynas

  • фарад — faradas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektrinės talpos išvestinio SI matavimo vieneto specialus pavadinimas. Faradas – tai talpa tokio laidininko ar laidininkų sistemos, kurios potencialas, kai jai suteikiamas vieno …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • фарад — faradas statusas T sritis chemija apibrėžtis SI elektrinės talpos vienetas: kondensatoriaus talpa, kai vienas kulonas sukelia 1 V įtampą. santrumpa( os) F atitikmenys: angl. farad rus. фарад; фарада …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • фарад — faradas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. farad vok. Farad, n rus. фарад, m pranc. farad, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Электроемкость. Конденсаторы

    Что такое электроемкость проводников

    Если у нас есть два проводника, изолированных друг от друга, которым мы сообщаем некоторые заряды (обозначим их соответственно q1 и q2), то между ними возникнет определенная разность потенциалов. Ее величина будет зависеть от формы проводников, а также от исходных величин зарядов. Обозначим такую разность Δφ. Если мы говорим о разности, возникающей в электрическом поле между двумя точками, то ее обычно обозначают U.

    В рамках темы данной статьи нам больше всего интересна такая разность потенциалов между проводниками, когда их заряды противоположны по знаку, но равны друг другу по модулю. В таком случае мы можем ввести новое понятие – электрическая емкость (электроемкость).

    Определение 1

    Электрической емкостью системы, состоящей из двух проводников, называется отношение заряда одного проводника (q) к разности потенциалов между этими двумя проводниками.

    В виде формулы это записывается так: C=q∆φ=qU.

    Для измерения электрической емкости применяется единица, называемая

    фарад. Она обозначается буквой Ф.

    1Φ=1 Кл1 В.

    Конфигурации и размеры проводников, а также свойства диэлектрика определяют величину электроемкости заданной системы. Наибольший интерес для нас представляют проводники особой формы, называемые конденсаторами.

    Определение 2

    Конденсатор – это проводник, конфигурация которого позволяет локализовать (сосредотачивать) электрическое поле в одной выделенной части пространства. Проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

    Определение 3

    Если мы возьмем две плоские пластины из проводящего материала, расположим их на небольшом расстоянии друг от друга и проложим между ними слой диэлектрика, то мы получим простейший конденсатор, называемый плоским. При его работе электрическое поле будет располагаться преимущественно в промежутке между пластинами, но небольшая часть этого поля будет рассеиваться вокруг них.

    Определение 4

    Часть электрического поля вблизи конденсатора называется полем рассеяния.

    Иногда в задачах мы можем не учитывать его и работать только с той частью электрического поля, которое расположено между обкладками. Однако пренебрегать полем рассеяния допустимо далеко не всегда, поскольку это может привести к ошибочным расчетам из-за нарушения потенциального характера электрического поля.

    Рисунок 1.6.1. Электрическое поле в плоском конденсаторе.

    Рисунок 1.6.2. Электрическое поле конденсатора без учета поля рассеяния, не обладающее потенциальностью.

    Модуль напряженности электрического поля, которое создает каждая обкладка в плоском конденсаторе, выражается соотношением следующего вида:

    E1=σ2ε0.

    Исходя из принципа суперпозиции, можно утверждать, что напряженность E→ поля, которое создают обе пластины конденсатора, будет равна сумме напряженностей E+→ и E-→ полей каждой пластины, то есть E→=E+→+E-→.

    Векторы напряженностей обеих пластин во внутренней части конденсатора будут параллельны друг другу. Значит, мы можем выразить модуль напряженности их суммарного поля в виде формулы E=2E1=σε0.

    Нужна помощь преподавателя?

    Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

    Описать задание

    Как рассчитать электроемкость конденсатора

    Вне пластин векторы напряженности будут направлены в противоположные друг от друга стороны, значит, E будет равно нулю. Если мы обозначим заряд каждой обкладки как q, а ее площадь как S, то соотношение qS даст нам представление о поверхностной плотности. Умножив E на расстояние между обкладками (d), мы получим разность потенциалов между пластинами в однородном электрическом поле. Теперь возьмем оба этих соотношения и выведем из них формулу, по которой может быть рассчитана электрическая емкость конденсатора.

    C=q∆φ=σ·SE·d=ε0Sd.

    Определение 5

    Электрическая емкость плоского конденсатора – величина, обратно пропорциональная расстоянию между обкладками и прямо пропорциональная их площади.

    Заполнение пространства между проводниками диэлектрическим материалом может увеличить электроемкость плоского конденсатора в число раз, кратное undefined.

    Определение 6

    Введем обозначение емкости в виде буквы С и запишем это в виде формулы:

    C=εε0Sd.

    Данная формула называется формулой электроемкости плоского конденсатора.

    Конденсаторы бывают не только плоскими. Возможны и другие конфигурации, также обладающие специфическими свойствами.

    Определение 7

    Сферическим конденсатором называется система из 2-х концентрических сфер, сделанных из проводящего материала, радиусы которых равны R1 и R2 соответственно.

    Определение 8

    Цилиндрическим конденсатором называется системы из двух проводников цилиндрической формы, длина которых равна L, а радиусы R1 и R2.

    Обозначим проницаемость диэлектрического материала как ε и запишем формулы, по которым можно найти электрическую емкость конденсаторов:

    • C=4πε0εR1R2R2-R1(сферический конденсатор),
    • C=2πε0εLlnR2R1(цилиндрический конденсатор).

    Как рассчитать электроемкость батареи конденсаторов

    Определение 9

    Если мы соединим несколько проводников между собой, то мы получим конструкцию, называемую батареей.

    Способы соединения могут быть разными. Если соединение будет параллельным, то напряжение всех конденсаторов в системе будет одинаково: U1=U2 =U, а заряды можно найти по формулам q1=С1U и q2=C2U. При таком соединении вся система может считаться одним конденсатором, электроемкость которого равна C, заряд – q=q1+q2, а напряжение – U. В виде формулы это выглядит так:

    С=q1+q2U или C=C1+C2

    Определение 10

    Если в батарее конденсаторов элементы соединены параллельно, то для нахождения общей электроемкости нам нужно сложить емкости ее отдельных элементов.

    Рисунок 1.6.3. Конденсаторы, соединенные параллельно. C=C1+C2

    Рисунок 1.6.4. Конденсаторы, соединенные последовательно: 1C=1C1+1C2

    Если же батарея состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов, то заряды обоих будут одинаковы: q1=q2=q. Найти их напряжения можно так: U1=qC1 и U2=qC2. Такую систему тоже можно считать одним конденсатором, заряд которого равен q, а напряжение U=U1+U2.

    C=qU1+U2 или 1C=1C1+1C2

    Определение 11

    Если конденсаторы в батарее соединены последовательно, то для нахождения общей электроемкости нам нужно сложить величины, обратные емкостям каждого из них.

    Справедливость обеих формул, приведенных выше, не зависит от количества конденсаторов в батарее.

    Рисунок 1.6.5. Смоделированное электрическое поле плоского конденсатора.

    Конденсатор — урок. Физика, 9 класс.

    Конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля (от лат. kondensator — «уплотнять», «сгущать»).

    Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых металлических пластин — обкладок — и  слоя диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами пластин.

     

     

    На схемах электрических цепей  конденсатор обозначается:  .

     

    Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника тока. При зарядке обе обкладки получают заряды, равные по модулю, но противоположные по знаку. Под зарядом конденсаторов понимают модуль заряда одной из его обкладок. Свойство конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной — электроёмкостью.

    Электроёмкость  обозначается буквой \(C\) и определяется по формуле:

    C=qU, где  \(q\) — заряд конденсатора, \(U\) — напряжение между обкладками конденсатора.

                    

    Электроёмкость конденсатора зависит от площади перекрытия пластин и расстояния между ними, а также от свойств используемого диэлектрика:

     

    C∼Sd, где \(S\) — площадь каждой обкладки, \(d\) — расстояние между обкладками.

    За единицу электроёмкости в СИ принимается Фарад (Ф).   

    Она названа в честь Майкла Фарадея — английского физика. \(1\) Фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд \(1\) Кулон создаёт между его обкладками напряжение \(1\) Вольт:  1 Фарад=1 Кулон1 Вольт.

     

     

    \(1\) Ф — это очень большая ёмкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроёмкость, равную дольным единицам Ф: микрофарад (мкФ) — 10−6Ф,  пикофарад (пФ) — 10−12 Ф.

     

    Для получения требуемой ёмкости конденсаторы соединяют в батареи.

     

    Если конденсаторы соединены параллельно, то общая ёмкость равна сумме ёмкостей: Cоб=C1+C2+C3.

     

      

    Если конденсаторы соединены последовательно, то общая ёмкость будет равна: 1Cоб=1C1+1C2+1C3.

     

      

    При зарядке конденсатора внешними силами совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов. По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора. При разрядке конденсатора за счёт этой энергии может быть совершена работа. Энергия конденсатора есть не что иное, как энергия заключённого внутри него электрического поля.

    Энергию электрического поля конденсатора можно рассчитать по формуле: Eэл=q22C.

    Из формулы видно, что энергия конденсатора данной электроёмкости тем больше, чем больше его заряд.

    Электроемкость – ЭЛЕКТРИЧЕСТВО – ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ – ФИЗИКА

    Часть 3 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

     

    Раздел 8 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

     

    8.7. Электроемкость

     

    Рассмотрим сначала обособленное проводник, то есть такой, что находится достаточно далеко от других тел. Если такому проводнике предоставлять различные заряды q1, q2,…, qn, то он будет заряжаться в соответствии с потенциалов φ1, φ2,…, φn. С увеличением заряда q будет расти и потенциал φ, который меняется так, что отношение заряда к потенциалу является величиной постоянной:

    Это отношение называют електроємністю, или просто емкостью, проводника. Следовательно,

    Електроємністю уединенного проводника называют физическую величину, численно равна электрическому заряду, что изменяет его потенциал на единицу.

    За единицу электроемкости в СИ взято емкость конденсатора, напряжение между обкладками которого составляет 1 В при заряде 1 Кл. Эту единицу называют фарад:

    Единица электроемкости в системе СГСЭ равна

    Нетрудно убедиться, что размерность электроемкости в системе СГСЭ совпадает с размерностью длины. Поэтому единицей электроемкости в системе СГСЭ есть сантиметр. Можно доказать, что в СГСЭ единица электроемкости равна электроемкости изолированной шара радиуса 1 см.

    Поскольку На практике используют также другие единицы электроемкости:

    Если подсчитать электроемкость Земли, считая ее ведущей шаром радиуса 6400 км, то она будет равна 711 мкФ.

    Электроемкость проводников зависит не от материала, а от их размеров и формы, диэлектрических свойств окружающей среды, а также наличия вблизи проводника других проводников.

    Понятие электроемкости можно применить и к системе проводников, самой простой из которых есть плоский конденсатор – система из двух параллельных металлических пластин, разделенных слоем діелектри ка толщиной d и одинаково наэлектризованных разноименными зарядами.

    При предоставлении обкладкам конденсатора зарядов +q и -q они будут заряжаться до потенциала φ1 и φ2. Електроємністю конденсатора называют отношение заряда q на одной из его обкладок к разности потенциалов между обкладками:

    Исходя из теоремы Остроградского – Гаусса, можно определить напряженность однородного электрического поля плоского конденсатора

    где S – площадь обкладок; σ = q/S – поверхностная плотность зарядов на обкладках; k1 – коэффициент, зависящий от выбора единиц измерения (СИ ). Для однородного поля справедливое соотношение (8.25), поэтому

    Подставив это выражение в (8.29), получим формулу для расчета электроемкости плоского конденсатора

    На практике приходится соединять конденсаторы в батарее. При параллельном соединении конденсаторов их общая емкость равна сумме емкостей:

    Емкость батареи последовательно соединенных конденсаторов определяют формулой

    Следовательно, при параллельном соединении конденсаторов емкости их добавляются, а при последовательном – добавляются величины, обращены к их емкостей.

    Сферический конденсатор состоит из двух концентрических сферических обкладок, разделенных сферическим слоем диэлектрика. Если внутренний обкладці такого конденсатора предоставить заряд +q, то на внешний обкладці, что заземлена, будет приводиться заряд -q. Поле сферического конденсатора сосредоточено между его обкладками и является таким, будто заряд сосредоточен в центре сферы. Поэтому потенциалы обкладок вычисляют по такими формулами:

    Тогда разность потенциалов между обкладками

    а электроемкость сферического конденсатора согласно формуле (8.29)

    Если внешний радиус сферического конденсатора намного больше внутренний (r2 » r1), то формула (8.34) упрощается и имеет такой вид

    Если r2 -> ∞, то внутреннюю обкладку сферического конденсатора можно рассматривать как обособленную шар, а формула (8.35) определять ее электроемкость. В системе СГСЭ емкость уединенного шара измеряется ее радиусом r, если ε = 1.

    Примеры решения задач по теме «Электроёмкость. Энергия заряженного конденсатора»

    Примеры решения задач по теме «Электроёмкость.

    Энергия заряженного конденсатора»
    Подробности
    Просмотров: 1101

    «Физика – 10 класс»

    «Электроёмкость» — последняя тема раздела «Электростатика». При решении задач на эту тему могут потребоваться все сведения, полученные при изучении электростатики: закон сохранения электрического заряда, понятия напряжённости поля и потенциала, сведения о поведении проводников в электростатическом поле, о напряжённости поля в диэлектриках, о законе сохранения энергии применительно к электростатическим явлениям. Основной формулой при решении задач на электроёмкость является формула (14.22).

    Задача 1.

    Электроёмкость конденсатора, подключённого к источнику постоянного напряжения U = 1000 В, равна C1 = 5 пФ. Расстояние между его обкладками уменьшили в n = 3 раза. Определите изменение заряда на обкладках конденсатора и энергии электрического поля.

    Р е ш е н и е.

    Согласно формуле (14. 22) заряд конденсатора q = CU. Отсюда изменение заряда Δq — (С2 – C)U = (nC1 – C1)U = (п — 1)С1U = 10-8 Кл.

    Изменение энергии электрического поля

    Задача 2.

    Заряд конденсатора q = 3 • 10-8 Кл. Ёмкость конденсатора С = 10 пФ. Определите скорость, которую приобретает электрон, пролетая в конденсаторе путь от одной пластины к другой. Начальная скорость электрона равна нулю. Удельный заряд электрона

    Р е ш е н и е.

    Начальная кинетическая энергия электрона равна нулю, а конечная равна Применим закон сохранения энергии где А — работа электрического поля конденсатора:

    Следовательно,

    Окончательно

    Задача 3.

    Четыре конденсатора ёмкостями С1 = С2 = = 1 мкФ, С3 = 3 мкФ, С4 = 2 мкФ соединены, как показано на рисунке 14.46. К точкам А и В подводится напряжение U = 140 В. Определите заряд q1 и напряжение U1, на каждом из конденсаторов.

    Р е ш е н и е.

    Для определения заряда и напряжения прежде всего найдём ёмкость батареи конденсаторов. Эквивалентная ёмкость второго и третьего конденсаторов С2,3 = С2 + С3, а эквивалентную ёмкость всей батареи конденсаторов, представляющей собой три последовательно соединённых конденсатора ёмкостями С1, С2,3, С4, найдём из соотношения

    1/Cэкв = 1 /С1 + 1/С2,3 + 1 /С4, Сэкв = (4/7) • 10-6 Ф.

    Заряды на этих конденсаторах одинаковы:

    q1 = q2,3 = q4 = Сэкв = 8 • 10-5 Кл.

    Следовательно, заряд первого конденсатора q1 = 8 • 10-5 Кл, а разность потенциалов между его обкладками, или напряжение, U1 = q11 = 80 В.

    Для четвёртого конденсатора аналогично имеем q4 = 8 • 10-5 Кл, U4 = q4/C4 = 40 В.

    Найдём напряжение на втором и третьем конденсаторах: U2 = U3 = q2,3/C2,3 = 20 В.

    Таким образом, на втором конденсаторе заряд q2 = C2U2 = 2 • 10-5 Кл, а на третьем конденсаторе q3 = C3U3 = 6 • 10-5 Кл. Отметим, что q2,3 = q2 + g3.

    Задача 4.

    Определите эквивалентную электрическую ёмкость в цепи, изображённой на рисунке (14.47 а), если ёмкости конденсаторов известны.

    Р е ш е н и е.

    Часто при решении задач, в которых требуется определить эквивалентную электрическую ёмкость, соединение конденсаторов не очевидно. В этом случае если удаётся определить точки цепи, в которых потенциалы равны, то можно соединить эти точки или исключить конденсаторы, присоединённые к этим точкам, так как они не могут накапливать заряд (Δφ = 0) и, следовательно, не играют роли при распределении зарядов.

    В приведённой на рисунке (14. 47, а) схеме нет очевидного параллельного или последовательного соединения конденсаторов, так как в общем случае φA ≠ φB в и к конденсаторам С1 и С2 приложены разные напряжения. Однако заметим, что в силу симметрии и равенства ёмкостей соответствующих конденсаторов потенциалы точек А и В равны. Следовательно, можно, например, соединить точки А и В. Схема преобразуется к виду, изображённому на рисунке (14.47, б). Тогда конденсаторы С1, так же как и конденсаторы С2, будут соединены параллельно и Сэкв определим по формуле 1/Сэкв = 1/2С1 + 1/2С2, откуда

    Можно также просто не учитывать присутствие в схеме конденсатора СЗ, так как заряд на нём равен нулю. Тогда схема преобразуется к виду, изображённому на рисунке (14.47, в). Конденсаторы С1 и С2 соединены последовательно, следовательно,

    Эквивалентные конденсаторы с С’экв соединены параллельно, так что окончательно получим такое же выражение для эквивалентной ёмкости:

    Задача 5.

    Энергия плоского воздушного конденсатора W1 = 2 • 10-7 Дж. Определите энергию конденсатора после заполнения его диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 2, если:

      1) конденсатор отключён от источника питания;

      2) конденсатор подключён к источнику питания.

    Р е ш е н и е.

    1) Так как конденсатор отключён от источника питания, то его заряд q0 остаётся постоянным. Энергия конденсатора до заполнения его диэлектриком после заполнения где С2 = εС1.

    Тогда

    Источник: «Физика – 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский



    Электростатика – Физика, учебник для 10 класса – Класс!ная физика

    Что такое электродинамика — Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряд — Закон Кулона. Единица электрического заряда — Примеры решения задач по теме «Закон Кулона» — Близкодействие и действие на расстоянии — Электрическое поле — Напряжённость электрического поля. Силовые линии — Поле точечного заряда и заряженного шара. Принцип суперпозиции полей — Примеры решения задач по теме «Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей» — Проводники в электростатическом поле — Диэлектрики в электростатическом поле — Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле — Потенциал электростатического поля и разность потенциалов — Связь между напряжённостью электростатического поля и разностью потенциалов. Эквипотенциальные поверхности — Примеры решения задач по теме «Потенциальная энергия электростатического поля. Разность потенциалов» — Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Конденсатор — Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов — Примеры решения задач по теме «Электроёмкость. Энергия заряженного конденсатора»

    PPT – Электроемкость. Единицы электроемкости. Конденсаторы. PowerPoint Presentation

  • Электроемкость. (-7) Дж 3. -0,5 мкДж 4. 0,5 мкДж3. Напряжение между двумя точками, лежащими на оной линии напряженности однородного поля, 2 кВ/м. Найти напряженность, если расстояние между точками 4см.1. 80 В/м 2. 20кВ/м 3. 50 кВ/м 4. 0,2 кВ/м4. Во сколько раз изменится кинетическая энергия электрона, если разность потенциалов, которую проходит электрон, уменьшить в 10 раз1.не изменится 2. увеличится в 10 раз 3. уменьшится в 10 раз 5. Как изменится потенциальная энергия взаимодействия зарядов q1 и q2, если расстояние между ними увеличить в 2 раза?1.увеличится в 4 раза 2. уменьшится в 4 раза 3. уменьшится в 2 раза 4. увеличится в 2 раза

  • Связь между зарядом и разностью потенциалов • Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними: С = q/U

  • Обозначение в схеме Проводник Диэлектрик Конденсатор • Электрический конденсатор – это два проводника разделенные диэлектриком. • Проводник это обкладка конденсатора. обкладка обкладка

  • Емкость плоского конденсатора • Каждая из пластин плоского конденсатора создает электрическое поле, модуль напряженности которого Е1=δ/2ε0 • Согласно принципу суперпозиции,, равна сумме напряженностей : • Е= Е1+ Е2 = δ/ε0= q/ ε0Sq=E ε0S • Вне пластин E = 0. Поверхностная плотность σ=q / S, где q – заряд, а S – площадь каждой пластины. Разность потенциалов Δφ =Ed, где d – расстояние между пластинами. Из этих соотношений получим формулу для электроемкости плоского конденсатора: C=q/u=E ε0S/u=u ε0S/du= ε0S/d. • Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз: C=εε0S/d.

  • Электроемкость сферического цилиндрического конденсатора • Сферический конденсатор – это система из двух концентрических проводящих сфер радиусов R1 и R2. Цилиндрический конденсатор – система из двух соосных проводящих цилиндров радиусов R1 и R2 и длины L. (-9)Ф

  • закрепление • 1. Какая система проводников называется конденсатором?1. система 2 проводников с равными по величине поверхностями и одноименными зарядами2. система 2 проводников с равными по величине поверхностями и противоположными зарядами2. Как зависит электроемкость плоского конденсатора от его геометрических размеров1. прямо пропорционально площади пластин и не зависит от расстояния между ними2. обратно пропорциональна площади пластин и прямо пропорциональна расстоянию между ними3. прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними3. во сколько раз увеличивается электроемкость конденсатора при введении диэлектрика1. в ипсилон раз 2. в 1/ипсилон4. зависит ли электроемкость конденсатора от внешних электрических полей..1. зависит 2. не зависит5. зависит ли электроемкость сферы от заряда на ее поверхности1.да 2. нет. 6. заряд 0,00006 Кл на пластинах плоского конденсатора создает разность потенциалов между пластинами 200В. определите электроемкость конденсатора.1.3мкФ 2. 5мкФ 3. 0,3 мкФ 4. 0,3 мкФ

  • Что я понял? • Правильные ответы: 2,3,1,2,2,1. Я молодец!

  • Домашнее задание • § 88,89. • Страница 405 Задачи 2,4.

  • СИ единица электрической емкости A Стат Фарад B Фарад C класс 11 физика CBSE

    Подсказка: Отношение изменения заряда к изменению разности электрических потенциалов определяется как электрическая емкость в системе. Обозначается буквой C. Его также называют емкостью устройства.

    Полное пошаговое решение –
    Отношение изменения заряда к изменению разности электрических потенциалов определяется как электрическая емкость системы. Другими словами, электрическая емкость – это количество заряда, нанесенного на одну единицу разности электрических потенциалов.Обозначается буквой C.
    Единицей электрической емкости будет отношение единицы заряда к единице разности электрических потенциалов.
    Единица заряда в системе СИ – кулон, обозначаемая буквой C.
    Единица измерения электрического потенциала в системе СИ – вольт, обозначаемая буквой V.
    Следовательно, единица измерения электрической емкости в системе СИ – $ \ dfrac {\ text {кулон}} {\ text {volt}} = \ dfrac {C} {V} $, что называется фарадом. Единица фарада обозначается как F.
    Электрическая емкость 1 фарад равна накоплению заряда в 1 кулон для разности потенциалов в один вольт.{2}} \ right] $.

    Примечание: давайте обсудим другие блоки, упомянутые в вариантах.
    (i) Стат Фарад: это также единица электрической мощности. Тем не менее, стат фарад – это единица измерения электрической мощности в системе СГС, т.е. в сантиметрах, граммах и секундах.
    (ii) Кулон: мы уже использовали эту единицу в этом решении, и мы знаем, что это единица заряда СИ.
    (iii) Стат Кулон: это единица заряда в системе СКГ.

    Что такое емкость? | Fluke

    Емкость – это способность компонента или схемы собирать и накапливать энергию в виде электрического заряда.

    Конденсаторы – это устройства накопления энергии, доступные во многих размерах и формах. Они состоят из двух пластин из проводящего материала (обычно тонкого металла), зажатых между изолятором из керамики, пленки, стекла или других материалов, даже воздуха.

    Изолятор, также известный как диэлектрик , увеличивает зарядную емкость конденсатора. Конденсаторы иногда называют конденсаторами в автомобильной, морской и авиационной промышленности.

    Внутренние пластины подключены к двум внешним клеммам, которые иногда бывают длинными и тонкими и могут напоминать крошечные металлические антенны или ножки.Эти клеммы можно включить в цепь.

    Конденсаторы и батареи накапливают энергию. В то время как батареи выделяют энергию постепенно, конденсаторы разряжают ее быстро.

    Как работает конденсатор?

    Конденсатор собирает энергию (напряжение), когда ток течет по электрической цепи. Обе пластины содержат одинаковые заряды, и когда положительная пластина накапливает заряд, равный заряд стекает с отрицательной пластины.

    Когда цепь отключена, конденсатор сохраняет собранную энергию, хотя обычно происходит небольшая утечка.

    Различные конденсаторы (показаны цветом) на печатной плате.

    Емкость выражается как отношение электрического заряда на каждом проводе к разности потенциалов (т. Е. Напряжению) между ними.

    Емкость конденсатора измеряется в фарадах (F), единицах, названных в честь английского физика Майкла Фарадея (1791–1867).

    Фарад – это большая емкость. Большинство бытовых электрических устройств содержат конденсаторы, которые производят только доли фарада, часто тысячные доли фарада (или микрофарады, мкФ) или даже пикофарады (триллионные доли, пФ).

    Суперконденсаторы, тем временем, могут хранить очень большие электрические заряды в тысячи фарад.

    Как увеличить емкость

    Емкость можно увеличить, если:

    • Пластины (проводники) конденсатора расположены ближе друг к другу.
    • Пластины большего размера обеспечивают большую площадь поверхности.
    • Диэлектрик – лучший изолятор для данной области применения.
    Конденсаторы бывают разных форм.

    В электрических цепях конденсаторы часто используются для блокировки постоянного тока (dc), позволяя протекать переменному току (ac).

    Некоторые цифровые мультиметры предлагают функцию измерения емкости, поэтому технические специалисты могут:

    • Определить неизвестный или немаркированный конденсатор.
    • Обнаружение обрыва или короткого замыкания конденсаторов.
    • Измерьте конденсаторы напрямую и отобразите их значение.

    Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

    Емкость аккумулятора | PVEducation

    «Емкость батареи» – это мера (обычно в ампер-часах) заряда, накопленного в батарее, и определяется массой активного материала, содержащегося в батарее.Емкость аккумулятора представляет собой максимальное количество энергии, которое может быть извлечено из аккумулятора при определенных условиях. Однако фактические возможности аккумулирования энергии аккумулятора могут значительно отличаться от «номинальной» номинальной емкости, поскольку емкость аккумулятора сильно зависит от возраста и прошлой истории аккумулятора, режимов зарядки или разрядки аккумулятора и температуры.

    Единицы емкости аккумулятора: ампер-часы

    Энергия, запасенная в батарее, называемая емкостью батареи, измеряется в ватт-часах (Втч), киловатт-часах (кВтч) или ампер-часах (Ач).Наиболее распространенной мерой емкости батареи является Ач, определяемая как количество часов, в течение которых батарея может обеспечивать ток, равный скорости разряда при номинальном напряжении батареи. Единица измерения в ампер-часах обычно используется при работе с аккумуляторными системами, так как напряжение аккумулятора будет меняться в течение цикла зарядки или разрядки. Емкость Втч может быть приблизительно равна емкости Ач путем умножения емкости АН на номинальное (или, если известно, среднее по времени) напряжение батареи. Более точный подход учитывает изменение напряжения путем интегрирования емкости AH x V (t) за время цикла зарядки.Например, 12-вольтовая батарея емкостью 500 Ач позволяет хранить энергию примерно 100 Ач x 12 В = 1200 Втч или 1,2 кВтч. Однако из-за большого влияния скорости зарядки или температуры для практического или точного анализа производители аккумуляторов предоставляют дополнительную информацию об изменении емкости аккумулятора.

    Влияние скорости зарядки и разрядки на емкость

    Скорость зарядки / разрядки влияет на номинальную емкость аккумулятора. Если аккумулятор разряжается очень быстро (т.е.е., ток разряда высокий), то количество энергии, которое может быть извлечено из батареи, уменьшается, и емкость батареи ниже. Это связано с тем, что компоненты, необходимые для возникновения реакции, не обязательно имеют достаточно времени, чтобы переместиться в свои необходимые положения. Только часть всех реагентов превращается в другие формы, и поэтому доступная энергия снижается. В качестве альтернативы, если батарея разряжается очень медленно с использованием низкого тока, из батареи может быть извлечено больше энергии, и емкость батареи будет выше.Следовательно, емкость аккумулятора должна включать скорость зарядки / разрядки. Обычный способ определения емкости батареи – это указать емкость батареи как функцию времени, которое требуется для полной разрядки батареи (обратите внимание, что на практике батарея часто не может быть полностью разряжена).

    Температура

    Температура батареи также влияет на энергию, которая может быть извлечена из нее. При более высоких температурах емкость аккумулятора обычно выше, чем при более низких температурах.Однако намеренное повышение температуры батареи не является эффективным методом увеличения емкости батареи, так как это также сокращает срок службы батареи.

    Возраст и история аккумулятора

    Возраст и история батареи имеют большое влияние на ее емкость. Даже если следовать спецификациям производителя в отношении DOD, емкость аккумулятора будет оставаться на уровне номинальной емкости или приближаться к нему в течение ограниченного числа циклов зарядки / разрядки. История батареи оказывает дополнительное влияние на емкость, так как если батарея была взята ниже ее максимального DOD, то емкость батареи может быть преждевременно уменьшена, и номинальное количество циклов заряда / разряда может быть недоступно.

    Электрические блоки

    Ампер –

    A

    Ампер – это ток, который – если он поддерживается в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины – с пренебрежимо малым круглым поперечным сечением и помещен на расстоянии 1 метра в вакууме, будет производить между ними. проводники усилие, равное 2 x 10 -7 Ньютон на метр длины.

    Электрический ток равен количеству электричества в движении или количеству в единицу времени:

    I = Q / t (1)

    , где

    I = электрический ток (ампер, А)

    Q = количество электричества (кулон, C)

    t = время (с)

    • 1 ампер = 1 кулон в секунду.

    Ампер можно измерить «амперметром», включенным последовательно с электрической цепью.

    Кулон –

    C

    Стандартная единица измерения в электрических измерениях. Это количество электричества, передаваемое за одну секунду током, создаваемым электродвижущей силой в один вольт, действующей в цепи с сопротивлением в один Ом, или количеством, передаваемым одним ампером за одну секунду.

    Q = I t (2)

    • 1 кулон = 6.24 10 18 электронов

    Фарад –

    F

    Фарад – это стандартная единица измерения емкости. Приведенный к основным единицам СИ, один фарад эквивалентен амперам мощности в квадрате от одной секунды до четвертой на килограмм на квадратный метр ( с 4 A 2 / кг м 2 ).

    Когда напряжение на конденсаторе 1 F изменяется со скоростью один вольт в секунду ( 1 В / с, ), получается ток 1 A .Емкость 1 F дает 1 V разности потенциалов для электрического заряда один кулон (1 C) .

    В общих электрических и электронных схемах используются единицы микрофарад мкФ (1 мкФ = 10 -6 Ф) и пикофарад пФ (1 пФ = 10 -12 Ф) .

    Ом –

    Ом

    Производная единица измерения электрического сопротивления в системе СИ – сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов 1 вольт между ними создает ток 1 ампер .

    Генри –

    H

    Генри – это единица измерения индуктивности. Приведенный к основным единицам СИ один генри эквивалентен один килограмм-метр в квадрате на секунду в квадрате на ампер в квадрате (кг · м 2 с -2 A -2 ) .

    Индуктивность

    Катушка индуктивности – это пассивный электронный компонент, который накапливает энергию в виде магнитного поля.

    Стандартной единицей индуктивности является генри , сокращенно H .Это большая единица измерения, и чаще всего используются единицы микрогенри , сокращенно мкГн (1 мкГн = 10 -6 Гн) и миллигенри , сокращенно мГн (1 мГн = 10 -3 Гн) . Иногда используется наногенри , сокращенно нГн (1 нГн = 10 -9 Гн) .

    Джоуль –

    Дж

    Единица энергии, работа или количество тепла, произведенное, когда сила ньютон н приложена к перемещению на один метр . Один джоуль эквивалентен одному ватту мощности, излучаемой или рассеиваемой за одну секунду .

    В британских единицах измерения Британская тепловая единица (Btu) используется для выражения энергии. Один британских тепловых единиц эквивалентен примерно 1055 джоулей .

    Siemens –

    S

    Единица электропроводности S = A / V

    Ватт

    Ватт используется для указания скорости рассеивания электрической энергии или скорости излучения электромагнитной энергии. , абсорбируется или рассеивается.

    Единица мощности Вт или джоуль / сек

    Weber – Wb

    Единица магнитного потока.

    Поток, который при соединении цепи с одним витком создает электродвижущую силу – ЭДС – 1 вольт , поскольку он уменьшается до нуля с постоянной скоростью за одну секунду .

    • 1 Weber эквивалентен 10 8 Maxwells

    Tesla –

    T

    Единица плотности магнитного потока Tesla равна 1 Weber на квадратный метр площади цепи .

    Вольт

    Вольт – В, – это международная стандартная единица измерения электрического потенциала или электродвижущей силы. Потенциал в один вольт появляется на сопротивлении один ом , когда через это сопротивление протекает ток один ампер .

    Преобразовано в базовые единицы СИ,

    1 (В) = 1 (кг · м 2 / с 3 A)

    «Вольтметр» может использоваться для измерения напряжения и должен быть подключен параллельно часть цепи, напряжение которой требуется.

    Перевести фарад [F] в кулон на вольт [C / V] • Конвертер емкости • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

    Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Сухой объем и общие измерения при приготовлении пищи Конвертер площади Конвертер объема и общих измерений при приготовлении пищи Конвертер температурыДавление, напряжение , Конвертер модуля упругости ЮнгаПреобразователь энергии и рабочего времениПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер угловой эффективности, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы обмена валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер крутящего момента Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на массу) Конвертер удельной энергии, теплоты гребня Конвертер температурного интервалаПреобразователь коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности потока теплаКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер массового расхода Конвертер массового расхода ) Конвертер вязкостиКинематический преобразователь вязкостиПреобразователь поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного параКонвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL )Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиПреобразователь световой интенсивности и световой потокПреобразователь разрешения цифрового изображения Конвертер фокусного расстояния Оптическая сила (Di opter) к преобразователю увеличения (X )Преобразователь электрического зарядаПреобразователь линейной плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаПреобразователь плотности электрического токаПреобразователь линейной плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельного электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимости уровней в дБм, дБВ, ваттах и ​​других единицах измеренияПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляПреобразователь магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Конвертер радиоактивного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровой визуализации Конвертер единиц измерения объема древесины Калькулятор молярной массы Периодическая таблица

    Экран сенсора этого планшета изготовлен с использованием технологии проекции емкости

    Обзор

    Измерение емкости конденсатора с номинальной емкостью 10 мкФ , используя осциллограф мультиметра.

    Емкость – это физическая величина, которая представляет способность проводника накапливать заряд.Он находится путем деления величины электрического заряда на разность потенциалов между проводниками:

    C = Q / ∆φ

    Здесь Q – электрический заряд, который измеряется в кулонах (Кл), а ∆φ – разность потенциалов, измеряемая в вольтах (В).

    Емкость измеряется в фарадах (Ф) в СИ. Этот блок назван в честь британского физика Майкла Фарадея.

    Один фарад представляет собой чрезвычайно большую емкость для изолированного проводника.Например, изолированный металлический шар с радиусом в 13 раз большим, чем у Солнца, будет иметь емкость в одну фарад, в то время как емкость металлического шара с радиусом Земли будет около 710 микрофарад (мкФ).

    Поскольку один фарад является такой большой величиной, используются меньшие единицы, такие как микрофарад (мкФ), что соответствует одной миллионной фарада, нанофарад (нФ), равный одной миллиардной фарада, и пикофарад (пФ). , что составляет одну триллионную фарада.

    В расширенной CGS для электромагнитных устройств основная единица емкости описывается в сантиметрах (см).Один сантиметр электромагнитной емкости представляет собой емкость шара в вакууме с радиусом 1 см. Система CGS расшифровывается как система сантиметр-грамм-секунда – она ​​использует сантиметры, граммы и секунды в качестве основных единиц длины, массы и времени. Расширения CGS также устанавливают одну или несколько констант на 1, что позволяет упростить определенные формулы и вычисления.

    Использование емкости

    Конденсаторы – электронные компоненты для накопления электрических зарядов

    Электронные символы

    Емкость – это величина, относящаяся не только к электрическим проводникам, но и к конденсаторам (первоначально называемым конденсаторами).Конденсаторы состоят из двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. Самый простой вариант конденсатора имеет две пластины, которые действуют как электроды. Конденсатор (от латинского condender – конденсировать) – это двухслойный электронный компонент, используемый для хранения электрического заряда и энергии электромагнитного поля. Самый простой конденсатор состоит из двух электрических проводников, между которыми находится диэлектрик. Энтузиасты радиоэлектроники, как известно, делают подстроечные конденсаторы для своих схем с эмалированными проводами разного диаметра.Более тонкая проволока наматывается на более толстую. Схема RLC настраивается на желаемую частоту путем изменения количества витков провода. На изображении есть несколько примеров того, как конденсатор может быть представлен на принципиальной схеме.

    Параллельная RLC-цепь: резистор, катушка индуктивности и конденсатор

    Немного истории

    Ученые смогли изготавливать конденсаторы еще 275 лет назад. В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Георг фон Клейст и физик из Нидерландов Питер ван Мушенбрук создали первое конденсаторное устройство, получившее название «лейденская банка».Стенки сосуда служили диэлектриком, а вода в кувшине и рука экспериментатора – проводящими пластинами. В такой банке может накапливаться заряд порядка одного микрокулона (мкКл). В то время были популярны эксперименты и демонстрации с лейденскими кувшинами. В них банку заряжали статическим электричеством за счет трения. Затем участник эксперимента касался банки и подвергался поражению электрическим током. Однажды 700 монахов в Париже провели Лейденский эксперимент. Они взялись за руки, и один из них прикоснулся к банке.В этот момент все 700 человек воскликнули от ужаса, почувствовав толчок.

    «Лейденская банка» попала в Россию благодаря русскому царю Петру Великому. Он встретился с Питером ван Мушенбруком во время своего путешествия по Европе и познакомился с его творчеством. Когда Петр Великий основал Российскую академию наук, он поручил Мушенбруку изготовить для Академии различное оборудование.

    Со временем конденсаторы были усовершенствованы, и их размер уменьшался по мере увеличения емкости.Сегодня конденсаторы широко используются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют цепь резистора, катушки индуктивности и конденсатора, также известную как цепь RLC, LCR или CRL. Эта схема используется для установки частоты приема на радио.

    Существует несколько типов конденсаторов, различающихся постоянной или переменной емкостью, а также типом используемого диэлектрического материала.

    Примеры конденсаторов

    Конденсаторы электролитические в блоке питания.

    Сегодня существует множество различных типов конденсаторов для различных целей, но их основная классификация основана на их емкости и номинальном напряжении.

    Как правило, емкость конденсаторов находится в диапазоне от нескольких пикофарад до нескольких сотен микрофарад. Исключением являются суперконденсаторы, потому что их емкость формируется иначе, чем у других конденсаторов – это, по сути, двухслойная емкость. Это похоже на принцип действия электрохимических ячеек.Суперконденсаторы, построенные из углеродных нанотрубок, имеют повышенную емкость из-за большей поверхности электродов. Емкость суперконденсаторов составляет десятки фарад, и иногда они могут заменить электрохимические ячейки в качестве источника электрического тока.

    Вторым по важности свойством конденсатора является его номинальное напряжение . Превышение этого значения может сделать конденсатор непригодным для использования. Вот почему при построении схем обычно используются конденсаторы со значением номинального напряжения, которое вдвое превышает напряжение, приложенное к ним в цепи.Таким образом, даже если напряжение в цепи немного превышает норму, с конденсатором все будет в порядке, если увеличение не станет вдвое больше нормы.

    Конденсаторы могут быть объединены в батареи для увеличения общего номинального напряжения или емкости системы. При последовательном подключении двух конденсаторов одного типа номинальное напряжение увеличивается вдвое, а общая емкость уменьшается вдвое. При параллельном подключении конденсаторов общая емкость удваивается, а номинальное напряжение остается прежним.

    Третьим по важности свойством конденсаторов является их температурный коэффициент емкости . Он отражает взаимосвязь между емкостью и температурой.

    В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, которые не должны соответствовать требованиям высокого уровня, и специальные конденсаторы. К последней группе относятся высоковольтные конденсаторы, прецизионные конденсаторы и конденсаторы с различным температурным коэффициентом емкости.

    Маркировка конденсаторов

    Как и резисторы, конденсаторы маркируются в соответствии с их емкостью и другими свойствами. Маркировка может включать информацию о номинальной емкости, степени отклонения от номинального значения и номинальном напряжении. Малогабаритные конденсаторы маркируются трех- или четырехзначным или буквенно-цифровым кодом, а также могут иметь цветовую маркировку.

    Таблицы с кодами и соответствующими им значениями номинального напряжения, номинальной емкости и температурного коэффициента емкости доступны в Интернете, но самый надежный способ проверить емкость и выяснить, правильно ли работает конденсатор, – это удалить конденсатор из цепи. и производить измерения с помощью мультиметра.

    Конденсатор электролитический в разобранном виде. Он изготовлен из двух алюминиевых фольг. Один из них покрыт изолирующим оксидным слоем и действует как анод. Бумага, пропитанная электролитом, вместе с другой фольгой действует как катод. Алюминиевая фольга протравливается для увеличения площади поверхности.

    Предупреждение: конденсаторы могут хранить очень большой заряд при очень высоком напряжении. Во избежание поражения электрическим током перед выполнением измерений необходимо принять меры предосторожности.В частности, важно разряжать конденсаторы, закорачивая их выводы с помощью провода, изолированного из высокопрочного материала. В этой ситуации хорошо подойдут обычные провода измерительного прибора.

    Электролитические конденсаторы: эти конденсаторы имеют большой объемный КПД. Это означает, что они имеют большую емкость для данной единицы веса конденсатора. Одна из пластин такого конденсатора обычно представляет собой алюминиевую ленту, покрытую тонким слоем оксида алюминия.Электролитическая жидкость действует как вторая пластина. Эта жидкость имеет электрическую полярность, поэтому крайне важно обеспечить правильное добавление такого конденсатора в схему в соответствии с его полярностью.

    Полимерные конденсаторы: В конденсаторах этих типов в качестве второй пластины используется полупроводник или органический полимер, проводящий электричество, а не электролитическая жидкость. Их анод обычно изготавливается из металла, такого как алюминий или тантал.

    3-секционный воздушный конденсатор переменной емкости

    Переменные конденсаторы: емкость этих конденсаторов можно изменять механически, регулируя электрическое напряжение или изменяя температуру.

    Пленочные конденсаторы: их емкость может составлять от 5 пФ до 100 мкФ.

    Есть и другие типы конденсаторов.

    Суперконденсаторы

    Суперконденсаторы в наши дни становятся популярными. Суперконденсатор – это гибрид конденсатора и химического источника питания. Заряд сохраняется на границе, где встречаются две среды, электрод и электролит. Первый электрический компонент, который был предшественником суперконденсатора, был запатентован в 1957 году.Это был конденсатор с двойным электрическим слоем и пористым материалом, который помог увеличить емкость из-за увеличенной площади поверхности. Этот подход известен теперь как двухслойная емкость. Электроды пористые, угольные. С тех пор конструкция постоянно улучшалась, и первые суперконденсаторы появились на рынке в начале 1980-х годов.

    Суперконденсаторы используются в электрических цепях как источник электрической энергии. У них много преимуществ перед традиционными батареями, включая их долговечность, небольшой вес и быструю зарядку.Вполне вероятно, что благодаря этим преимуществам суперконденсаторы в будущем заменят батареи. Основным недостатком использования суперконденсаторов является то, что они производят меньшее количество удельной энергии (энергии на единицу веса), а также имеют низкое номинальное напряжение и большой саморазряд.

    В гонках Формулы 1 суперконденсаторы используются в системах рекуперации энергии. Энергия вырабатывается, когда автомобиль замедляется. Он хранится в маховике, батарее или суперконденсаторах для дальнейшего использования.

    Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Общий вид

    В бытовой электронике суперконденсаторы используются для обеспечения стабильного электрического тока или в качестве резервного источника питания. Они часто обеспечивают питание во время пиков потребления энергии в устройствах, которые используют питание от батареи и имеют переменную потребность в электроэнергии, например MP3-плееры, фонарики, автоматические счетчики электроэнергии и другие устройства.

    Суперконденсаторы также используются в общественном транспорте, особенно в троллейбусах, поскольку они обеспечивают более высокую маневренность и автономное движение при проблемах с внешним источником питания.Суперконденсаторы также используются в некоторых автобусах и электромобилях.

    Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Под капотом

    В наши дни многие компании производят электромобили, в том числе General Motors, Nissan, Tesla Motors и Toronto Electric. Исследовательская группа Университета Торонто совместно с компанией Toronto Electric, занимающейся дистрибьюцией электродвигателей, разработала канадскую модель электромобиля A2B. В нем используются как химические источники энергии, так и суперконденсаторы – такой способ хранения энергии называется гибридным накопителем электроэнергии. Двигатели этого электромобиля питаются от аккумуляторов массой 380 кг. Солнечные батареи также используются за дополнительную плату – они устанавливаются на крыше автомобиля.

    Емкостные сенсорные экраны

    В современных устройствах все чаще используются сенсорные экраны, которые управляют устройствами с помощью сенсорных панелей или экранов. Существуют различные типы сенсорных экранов, включая емкостные и резистивные, а также многие другие. Некоторые могут реагировать только на одно прикосновение, а другие реагируют на несколько прикосновений.Принцип работы емкостных экранов основан на том, что большое тело проводит электричество. Это большое тело в нашем случае и есть человеческое тело.

    Поверхностные емкостные сенсорные экраны

    Сенсорный экран для iPhone выполнен по технологии проецируемой емкости.

    Поверхностный емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. Как правило, этот материал отличается высокой прозрачностью и низким поверхностным сопротивлением. Часто используется сплав оксида индия и оксида олова.Электроды в углах экрана подают на резистивный материал низкое колеблющееся напряжение. Когда палец касается этого экрана, возникает небольшая утечка электрического заряда. Эта утечка обнаруживается датчиками в четырех углах, и информация отправляется контроллеру, который определяет координаты касания.

    Преимущество этих экранов в их долговечности. Они могут выдерживать прикосновения с частотой до одного раза в секунду в течение до 6,5 лет. Это составляет около 200 миллионов касаний.Эти экраны имеют высокий уровень прозрачности – до 90%. Благодаря своим преимуществам, емкостные сенсорные экраны заменяют резистивные сенсорные экраны на рынке с 2009 года.

    Недостатки емкостных экранов заключаются в том, что они плохо работают при минусовых температурах и их трудно использовать в перчатках, потому что перчатки действовать как изолятор. Сенсорный экран чувствителен к воздействию элементов, поэтому, если он расположен на внешней панели устройства, он используется только в устройствах, защищающих экран от воздействия.

    Проекционные емкостные сенсорные экраны

    Помимо поверхностных емкостных экранов, существуют также проекционные емкостные сенсорные экраны. Они отличаются тем, что на внутренней стороне экрана находится сетка электродов. Когда пользователь касается электрода, тело и электрод работают вместе как конденсатор. Благодаря сетке электродов легко получить координаты той области экрана, к которой прикоснулись. Этот тип экрана реагирует на прикосновения даже в тонких перчатках.

    Проецируемые емкостные сенсорные экраны также обладают высокой прозрачностью до 90%. Они прочные и долговечные, что делает их популярными не только в личных электронных устройствах, но и в устройствах, предназначенных для общественного использования, таких как торговые автоматы, электронные платежные системы и другие.

    Эту статью написали Сергей Акишкин, Татьяна Кондратьева

    У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

    Емкость аккумулятора – обзор

    20.2.3 Емкость аккумулятора

    Емкость аккумулятора соответствует количеству электрического заряда, которое может быть накоплено во время заряда, сохранено во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобождено во время разрядки в реверсивном устройстве. манера. Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороге напряжения, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U cut_off , достигнутом в момент t cut_off .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C d , а в случае электрохимии свинцово-кислотной батареи она может быть выражена как

    (20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial_off ) = – 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)

    Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения напряжения U cut_off . Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C d = I · t d , где t d – продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.

    Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольких циклов заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении. Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов определения характеристик должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. может быть компенсировано тестированием большего количества батарей.

    Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пейкерта [2]:

    (20.6a) Cd = K · I1 − n

    , где K и n – эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t d вместо емкости:

    (20.6b) td = K · I − n

    Когда экспериментальные данные t d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20.6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пойкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей – чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Снижение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20. 1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO 2 и Pb в PbSO 4 , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

    Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии – для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS также должен полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.

    Уравнение (20.6b) можно использовать для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, который соответствует заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот – как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I 20 (или I 20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C 20 (C 20h ).

    Другой термин, связанный с емкостью батареи, – это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C n . Определение C n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость пусковой, осветительной и зажигательной свинцово-кислотных аккумуляторов обычно совпадает с номинальной емкостью 20 часов C 20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и “ целевой ” длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C n /10 час. Более высокие токи, такие как C n /1 ч, обозначаются как 1 C, C n /30 мин как 2 C, C n /15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, которая занимается разработкой BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии. Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.

    Электрические единицы измерения – Electronics-Lab.com

    Введение

    В этой статье будут представлены различные физические величины, которые можно встретить в области электричества.

    Прежде всего, мы представляем наиболее распространенные электрические величины в виде таблицы, в которой суммированы все различные параметры, связанные с их единицей измерения, символом и измерительным устройством. Кроме того, мы предлагаем большой выбор кратных и дольных кратных для упрощения записи.

    Во втором разделе мы представляем Международную систему единиц , которая важна для понимания некоторых особенностей, относящихся к электрическим величинам. Мы фокусируемся на том, как система построена вокруг определяющих констант и базовых единиц.

    В третьем разделе мы сосредоточимся на электрическом токе , который, по сути, является базовой физической величиной, используемой для описания всех других электрических величин.

    Электрические параметры

    Следующая Таблица 1 представляет наиболее важные электрические величины:

    вкладка 1: электрические величины с соответствующими единицами измерения, символом и устройством измерения

    Эти величины могут варьироваться в широком диапазоне значений, особенно ток, сопротивление и емкость.По этой причине важно связать с ними кратные и подмножественные.

    В следующей таблице Таблица 2 дает большой диапазон подмножителей и кратных с подробным описанием их имен, символов и значений:

    вкладка 2: Множители и субмножители, используемые в электронике

    Международная система единиц

    SI, определяющие константы

    SI – это французская аббревиатура, обозначающая международную систему единиц , это современная научная метрическая система измерения. Эта система основана на определяющих константах, которые являются фундаментальными свойствами материи.

    Имеется семь определяющих констант SI:

    1. Частота сверхтонкого перехода Cs
    2. Скорость света
    3. Постоянная Планка
    4. Элементарный заряд
    5. Постоянная Больцмана
    6. Постоянная Авогадро
    7. Световая отдача излучения 540 ТГц
    Базовые блоки SI

    Для каждой фундаментальной константы, представленной ранее, базовая единица СИ связана с:

    1. Секунды представляют время
    2. Метр (м) соответствует длине
    3. Килограмм (кг) соответствует массе
    4. Ампер (А) представляет электрический ток
    5. Кельвин (K) представляет температуру
    6. Моль (моль) представляет количество вещества
    7. Кандела (кд) представляет силу света
    Производные единицы SI

    Производные единицы СИ построены на основе базовых единиц СИ, по этой причине существует большое количество производных единиц, но мы не будем перечислять их все.

    Однако существует 22 названных производных единицы, таких как Ньютон (Н), Паскаль (Па), или единицы, представленные ранее в Таблице 1 , такие как Вольт (В) и Мощность (P).

    Любые производные единицы представляют собой комбинацию базовых единиц, мы представляем эту ссылку в Таблице 3 для соответствующих производных единиц этого руководства:

    вкладка 3: Производные электрические единицы с их эквивалентом в базовой единице

    Приложение к электричеству

    Определяющая константа: элементарный заряд

    Определяющей константой, имеющей отношение к этой статье, является элементарный заряд, числовое значение которого составляет e = 1.602176634 × 10 −19 C (или A.s) . Это значение соответствует наименьшему количеству заряда, которое может быть обнаружено в природе: протон – это положительно заряженных + e , а электрон – отрицательно заряженных -e .

    Электрический заряд – это внутреннее свойство элементарных частиц, которое, например массу, легко ощутить, но трудно определить должным образом. Заряды противоположного знака притягиваются друг к другу, что объясняет, почему электроны продолжают вращаться вокруг ядер, а заряды одного знака отталкиваются друг от друга, как с магнитами.

    Базовый блок: ампер

    Базовый блок Ампер представляет перенос определенного количества электрического заряда в единицу времени через определенный участок материала. Фактически, определение Ампера в системе СИ: «ток в один ампер – это один кулон заряда, проходящий через заданную точку в секунду» .

    Этот перенос зарядов в точности известен как электрический ток . Отметим, что из-за малой величины элементарного заряда даже небольшой ток соответствует очень большому количеству переносимых зарядов.Например, ток 1 мА приблизительно соответствует переносу удивительного числа 6,2 × 10 15 зарядов в секунду .

    Производные единицы в электроэнергии

    Важно отметить, что каждая величина, представленная в таблице , таблица 1, , за исключением частоты и периода, является производной от тока, как мы указали в таблице , таблица 3 . Единица ампер действительно является фундаментальной единицей, полученной из определения элементарного заряда .

    Вольт определяется как разность потенциалов, которая приводит к рассеиванию мощности 1 Вт на резисторе 1 Ом при электрическом токе 1 А. Из этого описания можно дать определения Ом и Вт , перефразируя предыдущее предложение.

    Фарад определяется как увеличение заряда на 1 К в проводнике, когда к нему добавляются 6,241 × 10 18 электронов .Это производная единица емкости, которая представляет способность проводника накапливать заряды при воздействии разности потенциалов.

    Генри – производная единица для индуктивности, она определяется как создание разности потенциалов 1 В, когда на цепь / компонент подается переменный электрический ток 1 А / с.

    Заключение

    В этом кратком руководстве основное внимание уделяется наиболее важным единицам измерения параметров, связанных с электричеством. Прежде всего, мы предоставили таблицу, в которой представлены наиболее распространенные и важные электрические величины с соответствующими единицами измерения, символом и устройством измерения.

    Во втором разделе мы сосредоточились на Международной системе единиц , которая дает нам основу для понимания различия между единицами измерения и количествами. Мы также подчеркиваем тот факт, что Ампер, , которая является единицей СИ для электрического тока, является базовой единицей и используется для обозначения любых других электрических единиц, которые называются производными единицами .

    Наконец, последний раздел подробно определяет константу, определяющую элементарный заряд, базовую единицу в амперах и некоторые производные единицы для области электричества, такие как вольт, ом, ватт, фарад и генри.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *