Bota e elektronikës ka qenë trampolina për të cilën teknologjia duhej të shtyhej. Dhe kjo trampolinë përbëhet nga pjesë të vogla si kondensatori. Në këtë post kurioz do të mësoni në detaje Çfarë është një kondensator elektrik ?, Funksionet e ndryshme që aplikohen me të dhe rëndësia e tij e madhe në fusha të ndryshme.
Kondensatori
Për të filluar studimin e kondensatorit, së pari do të shpjegojmë çfarë është një kondensator. Shtë një përbërës elektrik pasiv, domethënë, ai nuk gjeneron energji elektrike më vete, i aftë të ruajë një ngarkesë elektrike dhe ta lëshojë atë më vonë. Mund ta gjeni si kondensator ose kondensator. Ngarkesa që mban brenda është një diferencial potencial ose i tensionit.
Historia e numërimit të donatorëve lind në 1745 kur gjermani Ewald Georg von Kleist kuptoi se ishte e mundur të ruhej një ngarkesë elektrike. Kjo lindi si rezultat i një aksidenti kur ai lidhi një gjenerator elektrostatik me një vëllim uji që ishte brenda një ene qelqi ose shishe duke përdorur një kabllo. Kur hoqi kabllon dhe vuri dorën mbi të.
Nuk kaloi një vit kur fizikani holandez Pieter van Musschenbroek shpiku një kondensator me të njëjtat karakteristika. Në përkujtim të universitetit ku punoi ai e quajti këtë kondensator "shishe Leyden".
Si funksionon një kondensator?
Tani le të shohim si funksionon një kondensator y për çfarë është një kondensatorMe Mënyra në të cilën arrin të ruajë ngarkesën elektrike është duke përdorur dy fletë të bëra nga materiali përcjellës, siç është tantali, të cilat ndahen nga ndonjë material dielektrik, për shembull ajri.
Para se të vazhdoni, është e rëndësishme të mos ngatërroni një dielektrik me një material plotësisht izolues. Kjo do të thotë, të gjithë dielektrikët janë izolatorë, por kjo jo domosdoshmërisht i bën të gjithë izolatorët dielektrikë. Materialet dielektrike kanë aftësinë të bëhen përçuese kur i nënshtrohen një ngarkese të madhe elektrike dhe të thyejnë forcën dielektrike. Disa nga këto materiale mund të jenë: qeramika, letra, dylli, qelqi, vaji, ndër të tjera. Materialet plotësisht izoluese janë ato që, pavarësisht se sa ngarkesë elektrike i nënshtrohet, ky nuk do të jetë një përcjellës, një shembull është goma.
Tani, pllakat brenda kondensatorit, duke u ushqyer me një burim energjie, do të ngarkohen elektrikisht në pjesë të barabarta, por me shenja të ndryshme. Kjo do të thotë që njëra ngarkesë do të jetë pozitive (+ q), dhe ngarkesa tjetër do të ketë të njëjtën madhësi, por me një ngarkesë negative (-q), në këto ngarkesa të barabarta, por shenja të ndryshme është ajo që quhet diferenca në potencial ose tension.
Në përgjithësi, në kondensatorët ajri, letra, tantali, alumini dhe qeramika përdoren si material dielektrik, gjithashtu, në disa kondensatorë përdoren plastika të caktuara.
Kapaciteti i ruajtjes që ka një kondensator ose kondensator llogaritet në njësinë e Farads. Gama në të cilën gjenden shumica e kondensatorëve elektrikë janë nga pico (pF) në mikro (uF) Farads. Ekuacioni për llogaritjen e kapacitetit të një kondensatori është:
C=q/V
Ku:
q = është ngarkesa që ruan çdo pjatë. Njësia e tij është Coulomb (C)
V = është tensioni, tensioni ose diferenciali i mundshëm midis dy fletëve ose përcjellësve të kondensatorit. Njësia e tij është volt (V)
Duke aplikuar këtë formulë, nëse marrim vlerat për ngarkesën 1 dhe tensionin 1, do të na jepte 1 Farad. Sidoqoftë, ky është vetëm një shembull, pasi një kondensator i këtij kapaciteti nuk ekziston sepse do të ishte tepër i madh. Për të marrë një ide, ajo do të mbulonte hapësirën prej 1000 m2.
Tani, nëse duam të dimë tensionin që mund të ruajë një kondensator duke ditur ngarkesën dhe Faradët e kondensatorit, atëherë ne mund të zgjidhim për Tensionin nga ekuacioni i mëparshëm duke qenë:
V=q/C
Ngarkimi dhe shkarkimi i një kondensatori
Një nga karakteristikat e kondensatorit është se shkarkimi i tij është progresiv dhe jo i menjëhershëm. Një kondensator ka një periudhë kohore të shkarkimit. Kjo pronë lejon që kondensatori të ketë aplikime të tjera të tilla si kohëmatës dhe filtra në një qark elektrik.
Kur një kondensator është i ngarkuar plotësisht, është kur lejon që tensioni të kalojë. Kur furnizimi me energji elektrike është i shkëputur, kondensatori fillon të lëshojë gradualisht tensionin drejt ngarkesës ose elementit që konsumon tensionin.
Në përgjithësi, kondensatorit i paraprin gjithmonë një rezistencë për arsye mbrojtjeje të kondensatorit. Edhe kur një kondensator ka një rezistencë të vogël të brendshme, ai është i papërfillshëm, dhe nëse nuk merret kujdes për të mbrojtur kondensatorin, ai mund të dëmtohet dhe madje të shpërthejë.
Ngarkesa e kondensatorit
Për të shpjeguar thjesht sjelljen e një kondensatori kur karikohet, ne do të përdorim shembullin më të përdorur për ta ilustruar atë:
Le të marrim parasysh një qark ku ka një burim energjie të tillë si një bateri, një rezistencë të quajtur R1 që është përgjegjëse për kontrollin e rrjedhës së rrymës që do të arrijë në kondensator në mënyrë që ta mbrojë atë. Gjithashtu, një çelës që lejon kondensatorin të ngarkojë ose shkarkojë, dhe së fundi, një rezistencë të quajtur R2 e cila do të përfaqësojë pajisjen që konsumon rrymën.
Në radhë të parë, ne shohim se si është vendosur çelësi në mënyrë që kondensatori të jetë në seri me furnizimin me energji dhe rezistencën, nga rruga, duhet të theksojmë se kjo rezistencë quhet rezistencë ndaj ngarkesës.
Në këtë moment kondensatori po ngarkohet në mënyrë të kontrolluar falë rezistencës së karikimit. Ky kombinim i rezistencës dhe kondensatorit ju lejon të vendosni kohëmatësit që përmendëm më herët. Kjo është për shkak të faktit se rezistenca parandalon kalimin e lirë të rrymës, kështu që rrymës i duhet më shumë kohë për të udhëtuar nëpër qark, kështu që më pas kalon nëpër kondensator, duhet pak kohë për tu ngarkuar.
Koha që duhet për të ngarkuar një kondensator mund të llogaritet duke përdorur ekuacionin e mëposhtëm:
t1 = 5 x R1 x C
Donde:
t1: është koha e karikimit. Njësia e tij është milisekonda (unë)
R1: është rezistenca ndaj ngarkesës. Njësia e tij është ohms (Ω).
C: është kapaciteti i kondensatorit. Njësia e tij është Farads (F)
Ky ekuacion na lejon të pohojmë se sa më e lartë të jetë rezistenca ndaj ngarkesës dhe / ose sa më e madhe të jetë kapaciteti i një kondensatori, aq më e gjatë është koha e ngarkimit. Të cilat mund të verifikohen në grafikun e mëposhtëm.
Ju mund të pyesni veten se çfarë do të ndodhte nëse nuk vendosim rezistencën e ngarkesës. Teorikisht kondensatori do të ngarkonte menjëherë. Por, siç e përmendëm më herët, kjo nuk rekomandohet pasi kondensatorët mund të marrin vetëm një rrymë të vogël. Nëse kujtojmë Ligjin e Ohmit, mund të shohim që:
I=V/R
Ku:
Unë: është rryma. Njësia e tij është Amperi (A)
V: është tensioni. Njësia e tij është volt (V)
A: është rezistencë. Njësia e tij është Ohm (Ω)
Nëse rezistenca tenton ose është e barabartë me 0, kjo do të nënkuptonte që rryma do të ishte praktikisht e pafund, ose të paktën shumë e madhe. Kondensatori mund të mbështesë ushqimin vetëm nga një rrymë më e ulët. Me pak fjalë, nëse nuk vendoset asnjë lloj rezistence ndaj ngarkesës, kondensatori mund të mos jetë në gjendje ta përballojë atë rrymë dhe do të digjet.
Tani le të supozojmë se kondensatori është ngarkuar tashmë, kështu që çfarë ndodh? Le të kthehemi te Ligji i Ohmit, me rritjen e tensionit, dhe meqenëse vlera e rezistencës ruhet, vlera e rrymës tenton në zero.
Siç e dimë tashmë, funksioni i kondensatorit është të ruajë tension ose tension. Kjo do të thotë se ndërsa kondensatori ngarkohet, ka një tension më të lartë në atë pikë. Meqenëse rezistenca nuk ndryshon vlerën e saj, rryma tenton në zero. Me pak fjalë, pasi të jetë ngarkuar një kondensator, ai sillet si një qark i hapur ose si një ndërprerës që parandalon kalimin e rrymës, edhe pse do të ketë tension ose tension në atë pikë.
Shkarkimi i kondensatorit
Tani le të paraqesim rastin invers. Në momentin që çelësi ndryshon pozicionin dhe kondensatori vendoset në seri me rezistencën R2, kondensatori do të fillojë të shkarkohet. Pse? Epo, sepse rezistenca R2 përfaqëson konsumin e qarkut, dhe kjo rezistencë do të kërkojë të furnizohet kur qarku në të cilin është mbyllur. Ky furnizim do të sigurohet nga kondensatori, duke shkarkuar diferencën e mundshme që ka ruajtur.
Ashtu si me karikimin, shkarkimi nuk është i menjëhershëm, por progresiv. Dhe si me karikimin, ekuacioni për vlerësimin e kohës së shkarkimit është i njëjtë. Kjo do të thotë se koha që duhet për shkarkimin e kondensatorit varet nga rezistenca e R2 dhe kapaciteti i kondensatorit. Në mënyrë të ngjashme, këtu ne rifreskojmë përsëri ekuacionin:
t1 = 5 x R1 x C
Donde:
t2: është koha e karikimit. Njësia e tij është milisekonda (ms)
R2: është rezistenca ndaj ngarkesës. Njësia e tij është ohms (Ω).
C: është kapaciteti i kondensatorit. Njësia e tij është Farads (F)
Ky lloj qarku mund të kontrollojë, për shembull, kohën kur një pajisje është e ndezur.
Kondensatori si një filtër
Një aplikim tjetër për të cilin kondensatorët përdoren shpesh është si filtër. Kjo është e mundur falë karakteristikës së tij të ngarkimit dhe shkarkimit gradual, dhe ky fenomen përdoret për të pastruar papastërtitë nga sinjalet ose vala elektrike.
Nëse marrim si shembull qarkun fillestar, por në këtë rast me një furnizim me rrymë alternative. Kondensatori do të fillojë të ngarkohet derisa të arrijë kapacitetin e tij maksimal të ruajtjes, atëherë rrjedha e rrymës do të pushojë dhe ngarkesa do të fillojë të furnizohet nga tensioni që ekziston në kondensator. Sapo kondensatori fillon të shkarkohet, furnizimi me energji vazhdon të rimbushë kondensatorin pa pritur që ai të shkarkohet plotësisht.
Kjo mund të jetë vizualisht më e lehtë për tu kuptuar:
Siç mund të shihet, vala e furnizimit me energji alternative është sinusoidale dhe falë vetisë së kondensatorit është e mundur të korrigjohet vala në një furnizim të drejtpërdrejtë. Kjo është shumë e dobishme për furnizimet me energji të përdorura, për shembull, nga kompjuterët. Shumë pajisje nuk mund të punojnë me rrymë alternative, por me rrymë direkte dhe kjo është kur furnizimet me energji hyjnë si ndërmjetës. Sigurisht, këto furnizime me energji elektrike kanë shumë më tepër përbërës për të arritur këtë qëllim.
Llojet e Kondensatorëve
Kondensatorët ose kondensatorët mund të kenë klasifikime të ndryshme. Tjetra, ne do të fillojmë duke klasifikuar kondensatorët sipas llojit të tyre të dielektrikut:
Për shkak të dielektrikut të tij
Kondensatorët klasifikohen sipas dielektrikut që kanë. Ka të ashtuquajtur kondensatorë elektrolitikë, ata janë ata që kanë një polaritet, domethënë ata kanë një terminal pozitiv ose "këmbë" dhe një terminal negativ. Nëse ato lidhen me polaritetin e kundërt, kondensatori do të dëmtohet.
Këta kondensatorë elektrolitikë, ndryshe nga kondensatorët e tjerë është se ata përdorin një lëng jonik përçues. Ky lëng është një zgjidhje kimike, e cila zakonisht përbëhet nga acidi borik ose borati i natriumit me sheqerna etilen glikol. Ky lëng hyn si zëvendësues i njërës prej pllakave ose fletëve përçuese të kondensatorit.
Ndryshe nga kondensatorët elektrolitikë, kondensatorët dielektrikët e të cilëve janë ajri, qeramika, letra ose të tjerë, nuk kanë një polaritet të caktuar. Përveç kësaj, ato kanë dy pllaka brenda dhe nuk kanë lëng të brendshëm.
Të dy llojet e kondensatorëve kanë aplikimet e tyre, kështu që nuk ka qenë e mundur të zëvendësohen kondensatorët me njëri -tjetrin edhe pse ata kanë dielektrikë të ndryshëm.
Me pak fjalë, ka kondensatorë:
- Elektrolitike
- Qeramika
- Prej letre
- Nga ajri
- Kondensator i ndryshueshëm
Fiks ose i ndryshueshëm
Ashtu si rezistencat, ka kondensatorë me një kapacitet fiks dhe gjithashtu kondensatorë, kapaciteti i të cilëve mund të ndryshojë. Kjo arrihet duke rregulluar hendekun midis pllakave të tyre duke përdorur një çelës, të tillë si një potenciometër ose një rezistencë të ndryshueshme.
Sipas formës së saj
Kondensatorët mund të ndryshojnë në dizajn, me disk, perla dhe kondensatorë me tuba, siç tregohet më poshtë respektivisht.
Kodi i Kondensatorëve
Ka disa kondensatorë që tregojnë vlerën e kapacitetit të tyre me anë të një tabele ngjyrash, shumë të ngjashme me atë të përdorur nga rezistorët.
Kodi i ngjyrave
Ngjyra e parë tregon vlerën e së parës, e dyta atë të figurës së dytë, e treta është eksponenti që ngrihet në 10, domethënë 10 do të ngrihet në numrin që përfaqëson ngjyra e tretë. Ngjyra e katërt tregon përqindjen e ndryshimit, domethënë, mund të jetë, për shembull, 10% më shumë ose 10% në vlerën që tregon kapacitetin. Së fundmi, ngjyra e pestë tregon tensionin ose tensionin e karikimit. Të gjithë këta kondensatorë kanë pikofarada për njësi.
Vlera e ngjyrave vjen në një tabelë komerciale që është si më poshtë:
Kodi japonez
Ekziston një lloj tjetër i kodit për të identifikuar kapacitetin e një kondensatori është një lloj kodi i quajtur kodi japonez ose kodi 101. Ky kod përbëhet nga tre numra që janë të dukshëm në kondensator.
Dy shifrat e para formojnë një numër që duhet të shumëzohet me 10 të ngritur në numrin e tretë, duke e mbajtur pikofaradin si njësi. Për shembull:
Ky kondensator ka me kod numrat 104. Pra, mënyra për të llogaritur kapacitetin e këtij kondensatori është:
X 10 104 = 100000 pF = 0,1 uF
Kodi alfanumerik
Ekziston një kod tjetër për të identifikuar materialin dhe kapacitetin e një kondensatori, i cili përdor kombinimin e shkronjave dhe numrave. Ka shumë mënyra për të paraqitur këtë kod që kombinon numrat dhe shkronjat, dhe ato janë aq të ndryshme saqë nuk ia vlen të mësohen, prandaj rekomandohet që në vend të kësaj të konsultoheni me Fletën e të dhënave të prodhuesit.
Kondensatorët në seri dhe paralelisht
Ashtu si rezistencat, pozicioni i kondensatorëve në seri ose paralelisht gjeneron një sjellje në kapacitetin total. Le të fillojmë të shikojmë fenomenin që ndodh kur kondensatorët janë në seri.
Kondensatorët në Seri
Kur kondensatorët janë në seri, kapaciteti i secilit kondensator vepron si më poshtë:
Ekuacioni lind:
Vt = V1 + V2
Ku:
Vt: tensioni total
V1: tensioni i kondensatorit të parë
V2: tensioni i kondensatorit të dytë
Le të kthehemi në ekuacionin për të llogaritur kapacitetin e kondensatorit:
C=q/V
Ku:
q = është ngarkesa që ruan çdo pjatë. Njësia e tij është Coulomb (C)
V = është tensioni, tensioni ose diferenciali i mundshëm midis dy fletëve ose përcjellësve të kondensatorit. Njësia e tij është volt (V)
Dhe se ishte e mundur të pastrohej V në mënyrën e mëposhtme:
V=q/C
Tani, nëse zëvendësojmë çdo V të secilit kondensator në qark me shprehjen e mëparshme, marrim atë;
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3… 1 / Cn
Kondensatorët paralel
Në këtë rast, meqenëse kondensatorët janë paralel, tensioni që merr secili kondensator është i njëjtë me atë të furnizimit me energji, kështu që ne duhet të:
Vt = V1 = V2 = V3… Vn
ku
Vt: është tensioni total ose burimi
V1: Tensioni i kondensatorit të parë
V2 Tensioni i dytë i kondensatorit
V3: Tensioni i kondensatorit të tretë
Përsëri, nëse kthehemi në shprehjen që na lejon të vlerësojmë vlerën e tensionit sipas ngarkesës dhe vlerës së kapacitetit:
V=q/C
Dhe ne vazhdojmë të zëvendësojmë çdo V të secilit kondensator të qarkut me shprehjen e mëparshme, marrim që:
C = C1 + C2 + C3… + Cn
Përdorimi i kondensatorit
Kondensatori është një nga komponentët më themelorë të elektronikës. Almostshtë pothuajse e pamundur të përmendësh një pajisje sot që nuk kërkon kondensatorë në hartimin e saj. Më tej do të përmendim disa nga aplikimet më të zakonshme ku gjendet kondensatori.
- Bateritë dhe kujtimet: Falë kapacitetit të tij të ruajtjes, është e mundur të vendosni paralelisht disa kondensatorë për të rritur kapacitetin e karikimit.
- filtra: Ato përdoren gjerësisht në rrjetet elektrike pasi mund të eliminojnë valëzimin dhe zhurmën nga rrjeti, ose në rastin e kundërt, në mënyrë që harmonikat e krijuara nga rrjetet e brendshme elektrike të filtrohen para se të kthehen në rrjet. Në telekomunikacion, kapaciteti i tij filtrues përdoret gjerësisht për të krijuar breza frekuencash dhe gjithashtu për të zvogëluar ose eliminuar ndërhyrjet.
- Burimet e energjisë: Sjellja e tij e ngarkimit dhe shkarkimit gradual lejon korrigjimin e valës, i cili është thelbësor në furnizimin me energji për të transformuar rrymat alternative në rryma direkte, pasi shumica e pajisjeve elektronike punojnë brenda me rrymë direkte, por shërbimi elektrik funksionon me rrymë alternative. Kjo është arsyeja pse burimet e energjisë janë të nevojshme për funksionimin e pajisjeve, dhe midis përbërësve që e përbëjnë atë, kondensatori luan një rol të pazëvendësueshëm.
- Përshtatësit e rezistencës: Kondensatorët mund të shkarkojnë dhe ngarkojnë energji në periudha praktikisht të papërfillshme kohore, dhe kjo lejon që rezistenca të rezonojë së bashku me përbërësit e tjerë, në mënyrë që dy qarqe që kanë rezistencë të ndryshme të bashkohen ose të punojnë së bashku.
Sidoqoftë, këto janë vetëm disa nga përdorimet e pakta të tij që mund të përmendim. Kondensatorët kanë aplikime në elektronikë, rrjete të mëdha elektrike, telekomunikacion dhe të tjera. Nga kompjuterët tanë, celularët, frigoriferët, orët dixhitale, televizorët dhe shumë shpikje të tjera, ata kanë kondensatorë brenda si një pjesë thelbësore e grupit që formon dhe u jep jetë pajisjeve ose pajisjeve.
Konkluzione
Aplikimet që elektronika ka sot janë aq të rëndësishme në jetën tonë të përditshme sa është praktikisht e pamundur të mbijetosh në një botë ku nuk ekziston më. Dhe kjo botë e madhe e teknologjisë së përparuar fillon në themelet e saj më të përulura siç janë secili komponent që është pjesë e elektronikës.
Ky është rasti i kondensatorit, një përbërës i bërë nga materiale shumë të thjeshta, gjë që e bën atë një nga përbërësit bazë të elektronikës, por falë sjelljes së tij është e pamundur që të mos gjendet në të gjitha pajisjet elektronike që ekzistojnë Me
Pa dyshim, përparimi i elektronikës ka qenë një shtytës themelor që ka hapur rrugën për përparimin e teknologjive në disiplina të ndryshme. Dhe edhe pse kondensatori në vetvete nuk është shumë i dobishëm kur kombinohet me përbërës të tjerë, pajisje të sofistikuara si p.sh Kartat e kujtesës RAM, kompjuterë, robotë, dronë, celularë, servers dhe shumë më tepër.