Elkondensator: Vad är det? Funktioner, betydelse och mer

Elektronikens värld har varit den språngbräda som tekniken behövde drivas fram. Och denna springbräda består av små delar som kondensorn. I detta nyfikna inlägg kommer du att lära dig i detalj Vad är en elektrisk kondensator ?, De olika funktioner som används med den och dess stora betydelse inom olika områden.

Kondensator 1

Kondensor

För att börja studera kondensatorn kommer vi först att förklara vad är en kondensator. Det är en passiv elektrisk komponent, det vill säga att den inte genererar el på egen hand, som kan lagra en elektrisk laddning och släppa den senare. Du kan hitta honom som kondensator eller kondensator. Laddningen som den håller inuti är en potential- eller spänningsskillnad.

Historien om givarräkningen uppstår 1745 när tysken Ewald Georg von Kleist insåg att det var möjligt att lagra en elektrisk laddning. Detta uppstod från en olycka när han kopplade en elektrostatisk generator till en volym vatten som fanns inuti en glaskanna eller flaska med hjälp av en kabel. När han tog bort kabeln och lade handen på den.

Inte ett år gick när den nederländska fysikern Pieter van Musschenbroek uppfann en kondensator med samma egenskaper. Till minne av universitetet där han arbetade kallade han denna kondensor "Leyden -flaskan".

Kondensator 2

Hur fungerar en kondensator?

Nu får vi se hur en kondensator fungerar y vad är en kondensator för. Det sätt på vilket den lyckas lagra den elektriska laddningen är genom att använda två ark tillverkade av ledande material, såsom tantal, som separeras av något dielektriskt material, till exempel luft.

Innan du fortsätter är det viktigt att inte förväxla ett dielektrikum med ett helt isolerande material. Det vill säga, alla dielektrikar är isolatorer, men detta gör inte nödvändigtvis alla isolatorer dielektriska. Dielektriska material har förmågan att bli ledande när de utsätts för en stor elektrisk laddning och bryter den dielektriska styrkan. Några av dessa material kan vara: keramik, papper, vax, glas, olja, bland andra. Fullt isolerande material är sådana som, oavsett hur mycket elektrisk laddning utsätts, inte kommer att vara en ledare, ett exempel är gummi.

Nu kommer plattorna inuti kondensatorn, som matas med en strömkälla, att laddas elektriskt i lika delar men med olika tecken. Detta betyder att en laddning kommer att vara positiv (+ q), och den andra laddningen kommer att ha samma storlek men med en negativ laddning (-q), vid dessa lika laddningar men olika tecken är det som kallas skillnaden i potential eller spänning.

I allmänhet används luft, papper, tantal, aluminium och keramik i kondensatorer som dielektriskt material, även i vissa kondensatorer används viss plast.

Lagringskapaciteten som en kondensator eller kondensator har beräknas i Farads enhet. Området där de flesta elektriska kondensatorer finns är från pico (pF) till micro (uF) Farads. Ekvationen för att beräkna kapaciteten hos en kondensator är:

C = q/V

Var:

q = är laddningen som varje tallrik lagrar. Dess enhet är Coulomb (C)

V = är spänningen, spänningen eller potentialskillnaden mellan kondensatorns två ark eller ledare. Dess enhet är volt (V)

Om vi ​​tillämpar denna formel, om vi antar värdena för last 1 och för spänning 1, skulle det ge oss 1 Farad. Detta är dock bara ett exempel, eftersom en kondensator av denna kapacitet inte existerar eftersom den skulle vara otroligt stor. För att få en idé skulle den täcka utrymmet på 1000 m2.

Om vi ​​vill veta spänningen som en kondensator kan lagra när han känner till laddningen och Farads för kondensatorn, kan vi lösa spänningen från den tidigare ekvationen:

V = q/C

Kondensator 3

Ladda och ladda ur en kondensator

En av egenskaperna hos kondensatorn är att dess urladdning är progressiv och inte omedelbar. En kondensator har en urladdningstid. Den här egenskapen gör att kondensatorn kan ha andra applikationer som timers och filter i en elektrisk krets.

När en kondensator är fulladdad är det när den låter spänningen passera. När strömförsörjningen är frånkopplad börjar kondensatorn gradvis släppa spänningen mot lasten eller elementet som förbrukar spänningen.

I allmänhet föregås alltid kondensatorn av ett motstånd av kondensatorskyddsskäl. Även om en kondensator har ett litet inre motstånd är den försumbar, och om man inte tar hand om att skydda kondensatorn kan den skadas och till och med explodera.

Kondensatorladdning

För att helt enkelt förklara kondensatorns beteende vid laddning kommer vi att använda det mest använda exemplet för att illustrera det:

Låt oss överväga en krets där det finns en strömkälla som ett batteri, ett motstånd som heter R1 som är ansvarigt för att styra strömmen som når kondensatorn för att skydda den. Dessutom en kommutator eller omkopplare som gör att kondensatorn kan ladda eller urladdas, och slutligen ett motstånd som heter R2 som representerar enheten som förbrukar strömmen.

Kondensator 4

För det första ser vi hur omkopplaren är arrangerad så att kondensatorn är i serie med strömförsörjningen och motståndet, förresten, vi måste betona att detta motstånd kallas ett lastmotstånd.

För närvarande laddas kondensatorn på ett kontrollerat sätt tack vare laddningsmotståndet. Denna kombination av motstånd och kondensator låter dig ställa in timern som vi nämnde tidigare. Detta beror på att motståndet hindrar passagen av ström fritt, så det tar längre tid att strömma genom kretsen, så att det sedan passerar genom kondensatorn, det tar ett tag att ladda.

Den tid det tar för en kondensator att ladda kan beräknas med följande ekvation:

t1 = 5 x R1 x C

var:

t1: är laddningstiden. Dess enhet är millisekunder (jag)

R1: är belastningsmotståndet. Dess enhet är ohm (Ω).

C: är kondensatorns kapacitans. Dess enhet är Farads (F)

Denna ekvation låter oss bekräfta att ju högre belastningsmotståndet och / eller desto större kapacitans för en kondensator, desto längre laddningstid. Vilket kan verifieras i följande graf.

Kondensator 5

Du kanske undrar vad som skulle hända om vi inte ställer in lastmotståndet. Teoretiskt skulle kondensatorn ladda omedelbart. Men som vi nämnde tidigare rekommenderas detta inte eftersom kondensatorer bara kan ta emot en liten ström. Om vi ​​kommer ihåg Ohms lag kan vi se att:

I = V/R

Var:

I: är strömmen. Dess enhet är Amperes (A)

V: är spänningen. Dess enhet är volt (V)

A: det är motstånd. Dess enhet är Ohm (Ω)

Om motståndet tenderar till eller är lika med 0, skulle detta innebära att strömmen skulle vara praktiskt taget oändlig, eller åtminstone mycket stor. Kondensatorn kan bara stödja matning från en lägre ström. Kort sagt, om ingen typ av belastningsmotstånd är placerad, kanske kondensatorn inte tål den strömmen och brinner ut.

Låt oss nu anta att kondensatorn redan har laddats, så vad händer? Låt oss gå tillbaka till Ohms lag när spänningen stiger, och eftersom motståndsvärdet bibehålls tenderar det nuvarande värdet till noll.

Som vi redan vet är kondensatorns funktion att lagra spänning eller spänning. Detta betyder att när kondensatorn laddas finns det en högre spänning vid den punkten. Eftersom motståndet inte ändrar dess värde tenderar strömmen till noll. Kort sagt, när en kondensator laddas uppför den sig som en öppen krets eller en omkopplare som förhindrar strömning, även om det kommer att finnas spänning eller spänning vid den punkten.

Kondensorutladdning

Låt oss nu presentera det omvända fallet. I det ögonblick som omkopplaren ändrar läge och kondensatorn placeras i serie med motstånd R2, börjar kondensatorn att urladdas. Varför? Tja, eftersom motståndet R2 representerar kretsens förbrukning, och detta motstånd kommer att krävas att levereras när kretsen där den är stängd. Denna försörjning kommer att tillhandahållas av kondensatorn, vilket tömmer den potentialskillnad som den har lagrat.

Kondensator 6

Som med laddning är nedladdningen inte omedelbar, utan successivt. Och som med laddning är ekvationen för att uppskatta urladdningstiden densamma. Det betyder att den tid det tar att ladda ut kondensatorn beror på motståndet för R2 och kondensatorns kapacitans. På samma sätt uppdaterar vi här ekvationen igen:

t1 = 5 x R1 x C

var:

t2: är laddningstiden. Dess enhet är millisekunder (ms)

R2: är belastningsmotståndet. Dess enhet är ohm (Ω).

C: är kondensatorns kapacitans. Dess enhet är Farads (F)

Denna typ av kretsar kan till exempel styra tiden en enhet är på.

Kondensorn som filter

En annan applikation för vilken kondensatorer ofta används är som ett filter. Detta är möjligt tack vare dess egenskap att ladda och ladda ur gradvis, och detta fenomen används för att rengöra föroreningar från signalerna eller den elektriska vågen.

Om vi ​​tar den initiala kretsen som ett exempel, men i det här fallet med en växelström. Kondensatorn börjar ladda tills den når sin maximala lagringskapacitet, då kommer strömmen att upphöra och belastningen börjar matas av spänningen som finns i kondensatorn. Så snart kondensatorn börjar ladda ut, fortsätter strömförsörjningen att ladda kondensatorn utan att vänta på att den ska laddas ur helt.

Detta kan vara visuellt lättare att förstå:

Kondensator 7

Som du kan se är växeln för den alternerande strömförsörjningen sinusformad och tack vare kondensatorns egenskap är det möjligt att rätta till vågen i en direktmatning. Detta är mycket användbart för strömförsörjningar som används av till exempel datorer. Många enheter kan inte fungera med växelström men med likström och det är då nätaggregaten går in som mellanhand. Naturligtvis har dessa strömförsörjningar många fler komponenter för att uppnå detta mål.

 Typer av kondensatorer

Kondensatorer eller kondensatorer kan ha olika klassificeringar. Därefter börjar vi med att klassificera kondensatorer efter deras typ av dielektrikum:

På grund av dess dielektriska

Kondensatorer klassificeras enligt det dielektrikum de har. Det finns så kallade elektrolytkondensatorer, de är de som har en polaritet, det vill säga de har en positiv terminal eller "ben" och en negativ terminal. Om de är anslutna med omvänd polaritet kommer kondensatorn att skadas.

Dessa elektrolytkondensatorer, till skillnad från andra kondensatorer, är att de använder en ledande jonisk vätska. Denna vätska är en kemisk lösning, som vanligtvis består av borsyra eller natriumborat med etylenglykolsocker. Denna vätska kommer in som ett substitut för en av konduktorns ledande plattor eller ark.

Till skillnad från elektrolytkondensatorer har kondensatorer som har luft, keramik, papper eller andra som dielektrikum inte en inställd polaritet. Dessutom har de två plattor inuti och ingen inre vätska.

Båda typerna av kondensatorer har sina applikationer, så det har inte varit möjligt att ersätta kondensatorerna med varandra trots att de har olika dielektrikum.

Kort sagt, det finns kondensatorer:

  • Elektrolytisk
  • Keramik
  • Av papper
  • Av luft
  • Variabel kondensator

Fast eller variabel

Precis som motstånd finns kondensatorer med fast kapacitet och även kondensatorer vars kapacitet kan varieras. Detta uppnås genom att justera gapet mellan deras plattor med en vred, till exempel en potentiometer eller ett variabelt motstånd.

Enligt dess form

Kondensorerna kan variera sin design, befintliga skiva, pärla och rörformade kondensatorer, såsom visas nedan.

Kondensatorer kod

Det finns några kondensatorer som anger deras kapacitetsvärde med hjälp av en färgtabell, mycket lik den som används av motstånd.

Färg kod

Den första färgen indikerar värdet på den första, den andra som den andra siffran, den tredje är exponenten som höjs till 10, det vill säga 10 höjs till det nummer som den tredje färgen representerar. Den fjärde färgen anger procentandelen variation, det vill säga att den kan vara till exempel 10% mer eller 10% till det värde som anger kapaciteten. Slutligen anger den femte färgen laddningsspänningen eller spänningen. Alla dessa kondensatorer har picofarads per enhet.

Värdet på färgerna kommer i ett kommersiellt bord som är följande:

Japansk kod

Det finns en annan typ av kod för att identifiera kondensatorns kapacitans är en typ av kod som kallas japansk kod eller kod 101. Denna kod består av tre nummer som är synliga på kondensatorn.

De två första siffrorna bildar ett tal som måste multipliceras med 10 som höjs till det tredje talet och behåller picofaraden som en enhet. Till exempel:

Denna kondensator har med kod numren 104. Så sättet att beräkna kapaciteten för denna kondensator är:

10 X 104 = 100000 pF = 0,1 uF

Alfanumerisk kod

Det finns en annan kod för att identifiera materialet och kapaciteten hos en kondensator, som använder kombinationen av bokstäver och siffror. Det finns många sätt att presentera den här koden som kombinerar siffror och bokstäver, och de är så varierade att det egentligen inte är värt att lära sig dem, så det rekommenderas istället att konsultera tillverkarens datablad.

Kondensatorer i serie och parallellt

Liksom motstånden genererar kondensatorernas position i serie eller parallellt ett beteende i den totala kapacitansen. Låt oss börja titta på fenomenet som händer när kondensatorer är i serie.

Kondensatorer i serie

När kondensatorer är i serie fungerar kapaciteten för varje kondensator enligt följande:

Ekvationen uppstår:

Vt = VI + V1

Var:

Vt: total spänning

V1: den första kondensatorns spänning

V2: spänning i den andra kondensatorn

Låt oss gå tillbaka till ekvationen för att beräkna kondensatorns kapacitet:

C = q/V

Var:

q = är laddningen som varje tallrik lagrar. Dess enhet är Coulomb (C)

V = är spänningen, spänningen eller potentialskillnaden mellan kondensatorns två ark eller ledare. Dess enhet är volt (V)

Och att det var möjligt att rensa V på följande sätt:

V = q/C

Om vi ​​nu ersätter varje V i varje kondensator i kretsen med det tidigare uttrycket, får vi det;

1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 ... 1 / Cn

Parallella kondensatorer

I detta fall, eftersom kondensatorerna är parallella, är spänningen som varje kondensator tar emot densamma som för strömförsörjningen, så vi måste:

Vt = V1 = V2 = V3 ... Vn

var

Vt: är den totala eller källspänningen

V1: Spänning av den första kondensatorn

V2. Andra kondensatorns spänning

V3: Spänning av den tredje kondensatorn

Återigen, om vi återgår till uttrycket som gör att vi kan uppskatta spänningsvärdet enligt belastningen och kapacitetsvärdet:

V = q/C

Och vi fortsätter att ersätta varje V i varje kondensator i kretsen med det föregående uttrycket, vi får att:

C = C1 + C2 + C3… + Cn

Kondensor använder

Kondensatorn är en av de mest grundläggande komponenterna i elektronik. Det är nästan omöjligt att nämna en enhet idag som inte kräver kondensatorer i sin design. Därefter kommer vi att nämna några av de vanligaste applikationerna där kondensatorn finns.

  • Batterier och minnen: Tack vare lagringskapaciteten är det möjligt att placera flera kondensatorer parallellt för att öka laddningskapaciteten.
  • filter: De används i stor utsträckning i elektriska nät eftersom de kan eliminera krusning och brus från nätet, eller i motsatt fall, så att de övertoner som genereras av de interna elektriska nätverken filtreras innan de återvänder till nätverket. Inom telekommunikation används dess filtreringskapacitet i stor utsträckning för att fastställa frekvensband och även för att minska eller eliminera störningar.
  • Kraftkällor: Dess gradvisa laddnings- och urladdningsbeteende tillåter vågriktning, vilket är viktigt i strömförsörjningar för att omvandla växelströmmar till likström, eftersom de flesta elektroniska enheter arbetar internt med likström, men elektrisk tjänst fungerar med växelström. Det är därför strömkällor är nödvändiga för drift av utrustning, och bland komponenterna som utgör den spelar kondensatorn en oersättlig roll.
  • Impedansadaptrar: Kondensatorer kan ladda ur och ladda energi under praktiskt taget försumbara tidsperioder, och detta gör att resistivitet kan resonera tillsammans med andra komponenter, så att två kretsar med olika impedanser kan kopplas eller arbetas tillsammans.

Detta är dock bara några av dess få användningsområden som vi kan nämna. Kondensatorer har applikationer inom elektronik, stora elnät, telekommunikation och andra. Från våra datorer, mobiltelefoner, kylskåp, digitala klockor, tv -apparater och många andra uppfinningar har de kondensatorer inuti sig som en väsentlig del av uppsättningen som bildar och ger liv åt enheter eller utrustning.

Slutsatser

De applikationer som elektronik har idag är så viktiga i vårt dagliga liv att det är praktiskt taget omöjligt att överleva i en värld där den inte längre existerar. Och denna enorma värld av avancerad teknik börjar i sina mest ödmjuka grunder, liksom varje komponent som ingår i elektroniken.

Detta är fallet med kondensatorn, en komponent gjord av mycket enkla material, vilket gör den till en av grundkomponenterna i elektronik, men det är tack vare dess beteende att det är omöjligt att den inte finns i alla elektroniska enheter som finns .

Utan tvekan har elektronikens framsteg varit en grundläggande drivkraft som har banat väg för teknikens framsteg inom olika discipliner. Och även om kondensorn i sig inte är särskilt användbar i kombination med andra komponenter, sofistikerad utrustning som t.ex. RAM -minneskort, datorer, robotar, drönare, mobiltelefoner, servrar och mer.


Bli först att kommentera

Lämna din kommentar

Din e-postadress kommer inte att publiceras. Obligatoriska fält är markerade med *

*

*

  1. Ansvarig för uppgifterna: Actualidad Blog
  2. Syftet med uppgifterna: Kontrollera skräppost, kommentarhantering.
  3. Legitimering: Ditt samtycke
  4. Kommunikation av uppgifterna: Uppgifterna kommer inte att kommuniceras till tredje part förutom enligt laglig skyldighet.
  5. Datalagring: databas värd för Occentus Networks (EU)
  6. Rättigheter: När som helst kan du begränsa, återställa och radera din information.