En kondensator är en elektrisk komponent som lagrar energi i ett elektriskt fält. Enheten består av två metallplattor åtskilda av en dielektrikum eller isolator. När en likspänning appliceras över sina terminaler drar kondensatorn en ström och fortsätter att ladda tills spänningen över terminalerna är lika med matningen. I en växelströmskrets där den applicerade spänningen kontinuerligt förändras laddas eller laddas kondensatorn kontinuerligt med en hastighet som beror på matningsfrekvensen.
Kondensatorer används ofta för att filtrera bort DC-komponenten i en signal. Vid mycket låga frekvenser fungerar kondensatorn mer som en öppen krets, medan enheten vid höga frekvenser fungerar som en sluten krets. När kondensatorn laddas och urladdas begränsas strömmen av den inre impedansen, en form av elektriskt motstånd. Denna inre impedans är känd som kapacitiv reaktans och mäts i ohm.
Vad är värdet av 1 Farad?
Farad (F) är SI-enheten med elektrisk kapacitans och mäter en komponents förmåga att lagra laddning. En farad kondensator lagrar en laddningskulom med en potentialskillnad på en volt över sina terminaler. Kapacitansen kan beräknas från formeln
C = \ frac {Q} {V}
varCär kapacitansen i farader (F),Fär laddningen i coulombs (C), ochVär den potentiella skillnaden i volt (V).
En kondensator på storleken på en farad är ganska stor eftersom den kan lagra mycket laddning. De flesta elektriska kretsar behöver inte så stora kapaciteter, så de flesta kondensatorer som säljs är mycket mindre, vanligtvis inom pico-, nano- och mikrofaradområdet.
MF till μF-kalkylatorn
Omvandla millifarader till microfarads är en enkel operation. Man kan använda en online mF till μF-kalkylator eller ladda ner en kondensatoromvandlingsdiagram pdf men att lösa matematiskt är en enkel operation. En millifarad motsvarar 10-3 farads och en microfarad är 10-6 farads. Att konvertera detta blir
1 \ text {mF} = 1 \ gånger 10 ^ {- 3} \ text {F} = 1 \ gånger (10 ^ {- 3} / 10 ^ {- 6}) \ text {μF} = 1 \ gånger 10 ^ 3 \ text {μF}
Man kan konvertera picofarad till microfarad på samma sätt.
Kapacitiv reaktans: Motståndet hos en kondensator
När en kondensator laddas, sjunker strömmen genom den snabbt och exponentiellt till noll tills dess plattor är fulladdade. Vid låga frekvenser har kondensatorn mer tid att ladda och passera mindre ström, vilket resulterar i mindre strömflöde vid låga frekvenser. Vid högre frekvenser spenderar kondensatorn mindre tid på laddning och urladdning och ackumuleras mindre laddning mellan plattorna. Detta resulterar i mer ström som passerar genom enheten.
Detta "motstånd" mot strömflödet liknar ett motstånd men den avgörande skillnaden är kondensatorns strömmotstånd - den kapacitiva reaktansen - varierar med den applicerade frekvensen. När den applicerade frekvensen ökar minskar reaktansen, som mäts i ohm (Ω).
Kapacitiv reaktans (Xc) beräknas med följande formel
X_c = \ frac {1} {2 \ pi fC}
varXcär den kapacitiva reaktansen i ohm,fär frekvensen i Hertz (Hz), ochCär kapacitansen i farader (F).
Kapacitiv reaktansberäkning
Beräkna den kapacitiva reaktansen för en 420 nF kondensator med en frekvens på 1 kHz
X_c = \ frac {1} {2 \ pi \ gånger 1000 \ gånger 420 \ gånger 10 ^ {- 9}} = 378,9 \ Omega
Vid 10 kHz blir kondensatorns reaktans
X_c = \ frac {1} {2 \ pi \ gånger 10000 \ gånger 420 \ gånger 10 ^ {- 9}} = 37.9 \ Omega
Det kan ses att kondensatorns reaktans minskar när den applicerade frekvensen ökar. I detta fall ökar frekvensen med en faktor 10 och reaktansen minskar med en liknande mängd.