Ο πυκνωτής είναι ένα ηλεκτρικό στοιχείο που αποθηκεύει ενέργεια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Η συσκευή αποτελείται από δύο μεταλλικές πλάκες διαχωρισμένες με διηλεκτρικό ή μονωτικό. Όταν εφαρμόζεται τάση DC στους ακροδέκτες του, ο πυκνωτής τραβά ένα ρεύμα και συνεχίζει τη φόρτιση έως ότου η τάση στα τερματικά είναι ίση με την παροχή. Σε ένα κύκλωμα AC στο οποίο η εφαρμοζόμενη τάση αλλάζει συνεχώς, ο πυκνωτής φορτίζεται συνεχώς ή εκφορτίζεται με ρυθμό που εξαρτάται από τη συχνότητα τροφοδοσίας.
Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται συχνά για το φιλτράρισμα της συνιστώσας DC σε ένα σήμα. Σε πολύ χαμηλές συχνότητες, ο πυκνωτής λειτουργεί περισσότερο σαν ανοιχτό κύκλωμα, ενώ σε υψηλές συχνότητες η συσκευή λειτουργεί σαν κλειστό κύκλωμα. Καθώς ο πυκνωτής φορτίζει και εκφορτώνει, το ρεύμα περιορίζεται από την εσωτερική σύνθετη αντίσταση, μια μορφή ηλεκτρικής αντίστασης. Αυτή η εσωτερική αντίσταση είναι γνωστή ως χωρητική αντίδραση και μετριέται σε ohms.
Ποια είναι η αξία του 1 Farad;
Το farad (F) είναι η μονάδα SI ηλεκτρικής χωρητικότητας και μετρά την ικανότητα ενός στοιχείου να αποθηκεύει φόρτιση. Ένας πυκνωτής ενός farad αποθηκεύει ένα coulomb φόρτισης με πιθανή διαφορά ενός volt στα τερματικά του. Η χωρητικότητα μπορεί να υπολογιστεί από τον τύπο
C = \ frac {Q} {V}
όπουντοείναι η χωρητικότητα σε farads (F),Ερείναι η χρέωση σε coulombs (C), καιΒείναι η πιθανή διαφορά στα βολτ (V).
Ένας πυκνωτής το μέγεθος ενός farad είναι αρκετά μεγάλο καθώς μπορεί να αποθηκεύσει πολλά φορτία. Τα περισσότερα ηλεκτρικά κυκλώματα δεν θα χρειάζονται τόσο μεγάλη χωρητικότητα, οπότε οι περισσότεροι πυκνωτές που πωλούνται είναι πολύ μικρότεροι, συνήθως στην περιοχή pico-, nano- και micro-farad.
Η αριθμομηχανή mF έως μF
Η μετατροπή millifarads σε microfarads είναι μια απλή λειτουργία. Κάποιος μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή mF για μF, ή να κατεβάσει ένα γράφημα μετατροπής πυκνωτή pdf, αλλά η επίλυση μαθηματικά είναι μια εύκολη λειτουργία. Ένα millifarad ισοδυναμεί με 10-3 Οι farads και ένα microfarad είναι 10-6 Φαράδες. Η μετατροπή γίνεται
1 \ text {mF} = 1 \ φορές 10 ^ {- 3} \ κείμενο {F} = 1 \ φορές (10 ^ {- 3} / 10 ^ {- 6}) \ κείμενο {μF} = 1 \ φορές 10 ^ 3 \ κείμενο {μF}
Κάποιος μπορεί να μετατρέψει το picofarad σε microfarad με τον ίδιο τρόπο.
Χωρητική αντίδραση: Η αντίσταση ενός πυκνωτή
Καθώς ο πυκνωτής φορτίζει, το ρεύμα που περνάει γρήγορα και εκθετικά πέφτει στο μηδέν έως ότου οι πλάκες του φορτιστούν πλήρως. Στις χαμηλές συχνότητες, ο πυκνωτής έχει περισσότερο χρόνο για να φορτίσει και να περάσει λιγότερο ρεύμα, με αποτέλεσμα λιγότερη ροή ρεύματος σε χαμηλές συχνότητες. Σε υψηλότερες συχνότητες, ο πυκνωτής ξοδεύει λιγότερο χρόνο φόρτισης και εκφόρτισης και συσσωρεύοντας λιγότερη φόρτιση μεταξύ των πλακών του. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πιο τρέχουσα διέλευση από τη συσκευή.
Αυτή η «αντίσταση» στη ροή ρεύματος είναι παρόμοια με μια αντίσταση, αλλά η κρίσιμη διαφορά είναι η αντίσταση ρεύματος ενός πυκνωτή - η χωρητική αντίδραση - ποικίλλει ανάλογα με την εφαρμοζόμενη συχνότητα. Καθώς αυξάνεται η εφαρμοζόμενη συχνότητα, η αντίδραση, η οποία μετριέται σε ohms (Ω) μειώνεται.
Χωρητική αντίδραση (Χντουπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο
X_c = \ frac {1} {2 \ pi fC}
όπουΧντοείναι η χωρητική αντίδραση στα ωμ,φάείναι η συχνότητα σε Hertz (Hz) καιντοείναι η χωρητικότητα σε farads (F).
Υπολογισμός χωρητικής αντίδρασης
Υπολογίστε την χωρητική αντίδραση ενός πυκνωτή 420 nF σε συχνότητα 1 kHz
X_c = \ frac {1} {2 \ pi \ φορές 1000 \ φορές 420 \ φορές 10 ^ {- 9}} = 378,9 \ Ωμέγα
Στα 10 kHz, η αντίδραση του πυκνωτή γίνεται
X_c = \ frac {1} {2 \ pi \ φορές 10000 \ φορές 420 \ φορές 10 ^ {- 9}} = 37,9 \ Ωμέγα
Μπορεί να φανεί ότι η αντίσταση ενός πυκνωτή μειώνεται καθώς αυξάνεται η εφαρμοζόμενη συχνότητα. Σε αυτήν την περίπτωση, η συχνότητα αυξάνεται κατά έναν συντελεστή 10 και η αντίδραση μειώνεται κατά μια παρόμοια ποσότητα.