Kondenzátor je elektrická součást, která ukládá energii v elektrickém poli. Zařízení se skládá ze dvou kovových desek oddělených dielektrikem nebo izolátorem. Když je na jeho svorky přivedeno stejnosměrné napětí, kondenzátor odebírá proud a pokračuje v nabíjení, dokud se napětí na svorkách nerovná napájení. V střídavém obvodu, ve kterém se aplikované napětí neustále mění, je kondenzátor neustále nabíjen nebo vybíjen rychlostí závislou na napájecí frekvenci.
K filtrování stejnosměrné složky v signálu se často používají kondenzátory. Při velmi nízkých frekvencích se kondenzátor chová spíše jako otevřený obvod, zatímco při vysokých frekvencích se zařízení chová jako uzavřený obvod. Jak se kondenzátor nabíjí a vybíjí, je proud omezen vnitřní impedancí, formou elektrického odporu. Tato vnitřní impedance je známá jako kapacitní reaktance a měří se v ohmech.
Jaká je hodnota 1 Faradu?
Farad (F) je jednotka SI elektrické kapacity a měří schopnost komponenty ukládat náboj. Jeden faradův kondenzátor uchovává jeden coulomb náboje s potenciálním rozdílem jednoho voltu napříč jeho terminály. Kapacitu lze vypočítat ze vzorce
C = \ frac {Q} {V}
kdeCje kapacita ve faradech (F),Qje náboj v coulombech (C) aPROTIje potenciální rozdíl ve voltech (V).
Kondenzátor o velikosti jednoho faradu je poměrně velký, protože může ukládat spoustu náboje. Většina elektrických obvodů nebude potřebovat tak velké kapacity, takže většina prodávaných kondenzátorů je mnohem menší, obvykle v rozsahu pico-, nano- a micro-farad.
Kalkulačka mF až μF
Převod milifaradů na mikrofarady je jednoduchá operace. Lze použít online kalkulačku mF na μF nebo stáhnout graf převodu kondenzátoru ve formátu pdf, ale matematické řešení je snadná operace. Jedna milifaráda odpovídá 10-3 farad a jeden mikrofarad je 10-6 farady. Převedením se to stane
1 \ text {mF} = 1 \ krát 10 ^ {- 3} \ text {F} = 1 \ krát (10 ^ {- 3} / 10 ^ {- 6}) \ text {μF} = 1 \ krát 10 ^ 3 \ text {μF}
Stejným způsobem lze převést pikofarad na mikrofarad.
Kapacitní reaktance: Odpor kondenzátoru
Jak se kondenzátor nabíjí, proud skrz něj rychle a exponenciálně klesá na nulu, dokud nejsou jeho desky plně nabité. Při nízkých frekvencích má kondenzátor více času na nabíjení a předávání menšího proudu, což má za následek menší tok proudu při nízkých frekvencích. Při vyšších frekvencích tráví kondenzátor méně času nabíjením a vybíjením a akumulací menšího náboje mezi deskami. To má za následek více proudu procházejícího zařízením.
Tento „odpor“ vůči proudu je podobný odporu, ale zásadním rozdílem je proudový odpor kondenzátoru - kapacitní reaktance - se mění podle použité frekvence. Jak se použitá frekvence zvyšuje, reaktance, která se měří v ohmech (Ω), klesá.
Kapacitní reaktance (XC) se vypočítá podle následujícího vzorce
X_c = \ frac {1} {2 \ pi fC}
kdeXCje kapacitní reaktance v ohmech,Fje frekvence v Hertzích (Hz) aCje kapacita ve faradech (F).
Výpočet kapacitní reaktance
Vypočítejte kapacitní reaktanci kondenzátoru 420 nF při frekvenci 1 kHz
X_c = \ frac {1} {2 \ pi \ krát 1000 \ krát 420 \ krát 10 ^ {- 9}} = 378,9 \ Omega
Při 10 kHz se reaktance kondenzátoru stává
X_c = \ frac {1} {2 \ pi \ krát 10 000 \ krát 420 \ krát 10 ^ {- 9}} = 37,9 \ Omega
Je vidět, že reaktance kondenzátoru klesá s rostoucí aplikovanou frekvencí. V tomto případě se frekvence zvyšuje o faktor 10 a reaktance se snižuje o podobné množství.