В этом уроке мы узнаем, что такое конденсатор, как он работает, и рассмотрим некоторые основные примеры применения. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменное руководство ниже.
Обзор
Почти не существует схемы, в которой не было бы конденсатора, и наряду с резисторами и катушками индуктивности они являются основными пассивными компонентами, которые мы используем в электронике.
Что такое конденсатор?
Конденсатор — это устройство, способное хранить энергию в виде электрического заряда. По сравнению с батареей того же размера, конденсатор может хранить гораздо меньшее количество энергии, примерно в 10 000 раз меньше, но достаточно полезно для очень многих схем.
Конструкция конденсатора
Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изолирующим материалом, называемым диэлектриком. Пластины являются проводящими и обычно изготавливаются из алюминия, тантала или других металлов, а диэлектрик может быть изготовлен из любого изоляционного материала, такого как бумага, стекло, керамика или что-либо еще, что препятствует прохождению тока.
Емкость конденсатора, измеряемая в фарадах, прямо пропорциональна площади поверхности двух пластин, а также диэлектрической проницаемости ε диэлектрика, при этом чем меньше расстояние между пластинами, тем больше емкость. При этом давайте теперь посмотрим, как работает конденсатор.
Как работает конденсатор
Во-первых, мы можем отметить, что металл обычно имеет равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц, что означает, что он электрически нейтрален.
Если подключить источник питания или батарею к металлическим пластинам конденсатора, то попытается течь ток или электроны с пластины, подключенной к положительному выводу батареи, начнут двигаться к пластине, подключенной к отрицательному выводу батареи. батарея. Однако из-за наличия диэлектрика между пластинами электроны не смогут пройти через конденсатор и начнут скапливаться на пластине.
После того, как на пластине накопится определенное количество электроники, у батареи будет недостаточно энергии, чтобы подтолкнуть любую новую электронику к пластине из-за отталкивания той электроники, которая уже там.
В этот момент конденсатор фактически полностью заряжен. Первая пластина образовала чистый отрицательный заряд, а вторая пластина образовала такой же чистый положительный заряд, создавая между ними электрическое поле с силой притяжения, которое удерживает заряд конденсатора.
Принцип работы диэлектрика конденсатора
Давайте посмотрим, как диэлектрик может увеличить емкость конденсатора. Диэлектрик содержит молекулы, которые являются полярными, что означает, что они могут менять свою ориентацию в зависимости от зарядов на двух пластинах. Таким образом, молекулы выравниваются по электрическому полю таким образом, что позволяют большему количеству электронов притягиваться к отрицательной пластине и отталкивать больше электронов от положительной пластины.
Таким образом, как только он полностью заряжен, если мы вынимаем батарею, она будет удерживать электрический заряд в течение длительного времени, выступая в качестве накопителя энергии.
Теперь, если мы укоротим два конца конденсатора через нагрузку, через нагрузку начнет течь ток. Накопленные электроны с первой пластины начнут перемещаться на вторую пластину, пока обе пластины снова не станут электрически нейтральными.