როდესაც სწავლობთ ელექტრონიკის ფიზიკას და კარგად გაეცანით საფუძვლებს - როგორიცაა ძირითადი ტერმინების მნიშვნელობა, როგორიცაავოლტაჟი, მიმდინარედაწინააღმდეგობამნიშვნელოვან განტოლებებთან ერთად, როგორიც არის ომის კანონი - საკითხის ათვისების შემდეგი ეტაპი იმის სწავლა, თუ როგორ მუშაობენ სხვადასხვა წრიული კომპონენტები.
აკონდენსატორიერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია გასაგები, რადგან ისინი ფართოდ გამოიყენება ელექტრონულ სისტემაში, ძირითადად, ყველა სფეროში. კონდენსატორების შეერთებისა და გათიშვისგან დაწყებული, კონდენსატორებით დამთავრებული, რომლებიც კამერის ფლეშს მუშაობას ან გადამწყვეტ როლს ასრულებენ გამწოვები, რომლებიც საჭიროა AC– დან DC– ის გადასაყვანად, კონდენსატორების უზარმაზარი პროგრამა რთულია ზედმეტად გამოხატვა ამიტომ მნიშვნელოვანია, რომ იცით როგორ გამოვთვალოთ კონდენსატორი და სხვადასხვა კონდენსატორის მთლიანი მოცულობა.
რა არის კონდენსატორი?
კონდენსატორი არის მარტივი ელექტრული კომპონენტი, რომელიც შედგება ორი ან მეტი გამტარ ფირფიტისგან, რომლებიც ერთმანეთთან პარალელურად არიან განლაგებული და ან გამოყოფილია ჰაერით ან საიზოლაციო ფენით. ორ ფირფიტს აქვს ელექტროენერგიის შენახვის შესაძლებლობა, როდესაც ისინი ელექტროენერგიის წყაროსთან არიან დაკავშირებული, ერთ ფირფიტაში ვითარდება დადებითი მუხტი, ხოლო მეორეში აგროვებს უარყოფით მუხტს.
არსებითად, კონდენსატორი პატარა ბატარეას ჰგავს და ქმნის პოტენციურ სხვაობას (ანუ ძაბვას) ორ ფირფიტს შორის, გამოყოფილია საიზოლაციო გამყოფით, რომელსაც ეწოდებადიელექტრიკული(რომელიც შეიძლება იყოს მრავალი მასალა, მაგრამ ხშირად არის კერამიკა, მინა, ცვილის ქაღალდი ან მიკა), რაც ხელს უშლის დენის მიდინებას ერთი ფირფიტიდან მეორეზე, რითაც შენარჩუნდება შენახული მუხტი.
მოცემული კონდენსატორისთვის, თუ ის დაკავშირებულია კვების ელემენტთან (ან ძაბვის სხვა წყაროსთან)ვ, ის შეინახავს ელექტრო მუხტსQ. ეს უნარი უფრო მკაფიოდ განისაზღვრება კონდენსატორის "ტევადობით".
რა არის ტევადობა?
ამის გათვალისწინებით, ტევადობის სიდიდე არის კონდენსატორის უნარის საზომი ენერგიის შენახვა მუხტის სახით. ფიზიკაში და ელექტრონიკაში სიმძლავრე ენიჭება სიმბოლოსგ, და განისაზღვრება, როგორც:
C = \ frac {Q} {V}
სადQარის მუხტი, რომელიც ინახება ფირფიტებში დავარის მათთან დაკავშირებული ძაბვის წყაროს პოტენციური განსხვავება. მოკლედ, ტევადობა არის მუხტისა და ძაბვის თანაფარდობის საზომი და, ამრიგად, ტევადობის ერთეულები არის მუხტი / პოტენციური სხვაობის ვოლტიანი კულონები. უფრო მაღალი სიმძლავრის მქონე კონდენსატორი ინახავს უფრო მეტ მუხტს მოცემული ძაბვისთვის.
ტევადობის კონცეფცია იმდენად მნიშვნელოვანია, რომ ფიზიკოსებმა მას უნიკალური ერთეული მისცეს, სახელადფარად(ბრიტანელი ფიზიკოსის მაიკლ ფარადეის შემდეგ), სადაც 1 F = 1 C / V. დატვირთვით კულონივით ცოტათი, ფარად არის საკმაოდ დიდი ტევადობა, ხოლო კონდენსატორის უმეტესობა პიკოფარადის დიაპაზონშია (pF = 10−12 ვ) მიკროფარადამდე (μF = 10−6 ვ)
სერიული კონდენსატორების ეკვივალენტური მოცულობა
სერიულ წრეში ყველა კომპონენტი განლაგებულია ერთსა და იმავე ბილიკზე მარყუჟის გარშემო და ანალოგიურად, სერიული კონდენსატორები ერთმანეთთან მიერთებულია წრის გარშემო ერთ ბილიკზე. რიგი კონდენსატორების მთლიანი ტევადობა სერიაში შეიძლება გამოიხატოს როგორც ერთი ეკვივალენტური კონდენსატორის მოცულობა.
ამის ფორმულა შეიძლება გამომდინარეობდეს წინა ნაწილის სიმძლავრის ძირითადი გამოხატვიდან, შემდეგნაირად განლაგებული შემდეგნაირად:
V = \ frac {Q} {C}
მას შემდეგ, რაც კირხოფის ძაბვის კანონი აცხადებს, რომ ძაბვის წვეთი ჯაჭვის სრული ციკლის გარშემო უნდა იყოს ტოლი ძაბვის ელექტროენერგიის მიწოდებაზე, მთელი რიგი კონდენსატორებისთვისნ, ძაბვები უნდა დაემატოს შემდეგნაირად:
V_ {tot} = V_1 + V_2 + V_3 + V_n
სადვტოტ არის მთლიანი ძაბვა ენერგიის წყაროდან დავ1, ვ2, ვ3 და ასე შემდეგ არის ძაბვის ვარდნა პირველ კონდენსატორზე, მეორე კონდენსატორზე, მესამე კონდენსატორზე და ა.შ. წინა განტოლებასთან ერთად ეს იწვევს:
\ frac {Q_ {tot}} {C_ {tot}} = \ frac {Q_1} {C_1} + \ frac {Q_2} {C_2} + \ frac {Q_3} {C_3} +… \ frac {Q_n} {C_n }
სადაც ხელმოწერას იგივე მნიშვნელობა აქვს, რაც ადრე. ამასთან, თითოეული კონდენსატორის ფირფიტის მუხტი (ანუQმნიშვნელობები) მეზობელი ფირფიტიდან მოდის (ანუ 1 მუხლის ერთ მხარეს არსებული დადებითი მუხტი უნდა ემთხვეოდეს უარყოფით მუხტს ფირფიტის 2-ის უახლოეს მხარეს და ა.შ.), ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ:
Q_ {tot} = Q_1 = Q_2 = Q_3 = Q_n
ბრალდება გაუქმდება, რის გამოც:
\ frac {1} {C_ {tot}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} +… \ frac {1} {C_n}
მას შემდეგ, რაც კომბინაციის ტევადობა ტოლია ერთი კონდენსატორის ეკვივალენტური ტევადობა, ამის დაწერა შეიძლება:
\ frac {1} {C_ {eq}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} +… \ frac {1} {C_n}
ნებისმიერი რაოდენობის კონდენსატორისთვისნ.
სერიის კონდენსატორები: დამუშავებული მაგალითი
სერიის კონდენსატორების რიგის მთლიანი ტევადობის (ან ექვივალენტური ტევადობის) მოსაძებნად, უბრალოდ გამოიყენებთ ზემოთ მოცემულ ფორმულას. 3 კონდენსატორისთვის, 3 μF, 8 μF და 4 μF (მაგალითად, მიკროფარადი) მნიშვნელობებით, თქვენ იყენებთ ფორმულასნ = 3:
\ დაწყება {გასწორებული} \ frac {1} {C_ {eq}} & = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} \\ & = \ frac {1} {3 × 10 ^ {- 6} \ text {F}} + \ frac {1} {8 × 10 ^ {- 6} \ text {F}} + \ frac {1} {4 × 10−6 \ text {F}} \\ & = 708333.333 \ text {F} ^ {- 1} \ end {გასწორებული}
Ამიტომაც:
\ დაწყება {გასწორება} C_ {eq} & = \ frac {1} {708333.333 \ text {F} ^ {- 1}} \\ & = 1,41 × 10 ^ {- 6} \ text {F} \\ & = 1.41 \ ტექსტი {μF} \ ბოლო {გასწორებული}
პარალელური კონდენსატორების ეკვივალენტური ტევადობა
პარალელური კონდენსატორებისთვის ანალოგიური შედეგი მიიღება Q = VC– სგან, ის ფაქტი, რომ ძაბვის ვარდნა პარალელურად დაკავშირებულ ყველა კონდენსატორზე (ან რომელიმე კომპონენტში პარალელური წრე) იგივეა და ის ფაქტი, რომ ბრალი ერთ ეკვივალენტურ კონდენსატორზე იქნება პარალელურად ყველა ცალკეული კონდენსატორის ჯამური დატვირთვა კომბინაცია. შედეგი არის უფრო მარტივი გამოხატვა მთლიანი მოცულობის ან ექვივალენტური სიმძლავრისთვის:
C_ {eq} = C_1 + C_2 + C_3 + C_n
ისევ სადნარის კონდენსატორების საერთო რაოდენობა.
იგივე სამი კონდენსატორისთვის, როგორც წინა მაგალითში, გარდა ამ დროის პარალელურად მიერთებისა, ექვივალენტური ტევადობის გაანგარიშებაა:
\ დაწყება {გასწორება} C_ {eq} & = C_1 + C_2 + C_3 + C_n \\ & = 3 × 10 ^ {- 6} \ ტექსტი {F} + 8 × 10 ^ {- 6} \ ტექსტი {F} + 4 × 10 ^ {- 6} \ ტექსტი {F} \\ & = 1.5 × 10 ^ {- 5} \ ტექსტი {F} \\ & = 15 \ ტექსტი {μF} \ დასრულება {გასწორებული}
კონდენსატორების კომბინაციები: პრობლემა პირველი
სერიულად განლაგებული და პარალელურად განლაგებული კონდენსატორების კომბინაციის ეკვივალენტური ტევადობის პოვნა უბრალოდ გულისხმობს ამ ორი ფორმულის რიგრიგობით გამოყენებას. მაგალითად, წარმოიდგინეთ კონდენსატორების კომბინაცია ორი კონდენსატორით, სერიითგ1 = 3 × 10−3 ვ დაგ2 = 1 × 10−3 F, და კიდევ ერთი კონდენსატორი პარალელურადგ3 = 8 × 10−3 ფ.
პირველი, მოგვარება ორი კონდენსატორი სერია:
\ დაწყება {გასწორებული} \ frac {1} {C_ {eq}} & = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} \\ & = \ frac {1} {3 × 10 ^ { 3} \ ტექსტი {F}} + \ frac {1} {1 × 10 ^ {- 3} \ ტექსტი {F}} \\ & = 1333,33 \ ტექსტი {F} ^ {- 1} \ ბოლო {გასწორებული}
Ისე:
\ დაწყება {გასწორება} C_ {eq} & = \ frac {1} {1333.33 \ ტექსტი {F} ^ {- 1}} \\ & = 7.5 × 10 ^ {- 4} \ ტექსტი {F} \ დასრულება {გასწორებული }
ეს არის ერთიანი ეკვივალენტური კონდენსატორი სერიული ნაწილისთვის, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ეს ისე განიხილოთ როგორც ერთიანი კონდენსატორი სქემის მთლიანი ტევადობის მოსაძებნად, პარალელური კონდენსატორების ფორმულის გამოყენებით და მნიშვნელობაგ3:
\ დაწყება {გასწორება} C_ {tot} & = C_ {eq} + C_3 \\ & = 7.5 × 10 ^ {- 4} \ ტექსტი {F} + 8 × 10 ^ {- 3} \ ტექსტი {F} \\ & = 8,75 × 10 ^ {- 3} \ ტექსტი {F} \ ბოლო {გასწორებული}
კონდენსატორების კომბინაციები: პრობლემა მეორე
კონდენსატორების კიდევ ერთი კომბინაციისთვის, სამი პარალელური კავშირით (მნიშვნელობებითგ1 = 3 μF,გ2 = 8 μF დაგ3 = 12 μF) და ერთი რიგითი კავშირით (ერთადგ4 = 20 μF):
მიდგომა ძირითადად იგივეა, რაც ბოლო მაგალითში, გარდა იმისა, რომ ჯერ პარალელურ კონდენსატორებს გაუმკლავდებით. Ისე:
\ დაწყება {გასწორება} C_ {eq} & = C_1 + C_2 + C_3 \\ & = 3 \ ტექსტი {μF} + 8 \ ტექსტი {μF} + \ ტექსტი {12 μF} \\ & = 23 \ ტექსტი {μF} \ end {გასწორებული}
ახლა, მკურნალობა ეს, როგორც ერთი capacitor და კომბინირება ერთადგ4საერთო მოცულობაა:
\ დაწყება {გასწორებული} \ frac {1} {C_ {tot}} & = \ frac {1} {C_ {eq}} + \ frac {1} {C_4} \\ & = \ frac {1} {23 \ ტექსტი {μF}} + \ frac {1} {20 \ text {μF}} \\ & = 0,09348 \ ტექსტი {μF} ^ {- 1} \ ბოლო {გასწორება}
Ისე:
\ დაწყება {გასწორება} C_ {tot} & = \ frac {1} {0.09348 \ ტექსტი {μF} ^ {- 1}} \\ & = 10.7 \ ტექსტი {μF} \ დასრულება {გასწორებული}
გაითვალისწინეთ, რომ რადგან ყველა ინდივიდუალური ტევადობა იყო მიკროფარადში, მთლიანი გაანგარიშება შეიძლება უნდა დასრულდეს მიკროფარად გადაქცევის გარეშე - სანამ გახსოვთ თქვენი ფინალის ციტირებისას პასუხები!