Ang mundo ng electronics ay naging springboard na kailangan ng teknolohiya upang itaguyod. At ang springboard na ito ay binubuo ng maliliit na bahagi tulad ng pampalapot. Sa kakaibang post na ito matututunan mo nang detalyado Ano ang isang electric capacitor ?, Ang iba't ibang mga pagpapaandar na inilalapat kasama nito at ang malaking kahalagahan nito sa iba't ibang mga lugar.
Pampalapot
Upang simulan ang pag-aaral ng capacitor, ipapaliwanag muna namin ano ang isang kapasitor Ito ay isang passive electrical bahagi, iyon ay, hindi ito bumubuo ng kuryente sa sarili nitong, na may kakayahang mag-imbak ng isang singil sa kuryente, at ilabas ito sa paglaon. Mahahanap mo siya bilang kapasitor o kapasitor. Ang singil na pinapanatili nito sa loob ay isang potensyal o pagkakaiba sa boltahe.
Ang kwento ng bilang ng donor ay lumitaw noong 1745 nang malaman ng Aleman na si Ewald Georg von Kleist na posible na mag-imbak ng singil sa kuryente. Ito ay nagmula sa isang aksidente nang magkonekta siya ng isang electrostatic generator sa isang dami ng tubig na nasa loob ng isang basong pitsel o bote gamit ang isang kable. Nang tinanggal niya ang kable at inilagay ang kanyang kamay dito.
Hindi isang taon ang lumipas nang ang Dutch physicist na si Pieter van Musschenbroek ay nag-imbento ng isang capacitor na may parehong mga katangian. Bilang paggunita sa unibersidad kung saan siya nagtatrabaho tinawag niya ang condenser na ito na "ang bote ng Leyden."
Paano gumagana ang isang capacitor?
Tingnan ngayon kung paano gumagana ang isang kapasitor y para saan ang isang kapasitor. Ang paraan kung saan namamahala ito upang maiimbak ang singil sa kuryente ay sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang sheet na gawa sa kondaktibo na materyal, tulad ng tantalum, na pinaghihiwalay ng ilang dielectric material, halimbawa ng hangin.
Bago magpatuloy, mahalaga na huwag malito ang isang dielectric na may isang ganap na insulate na materyal. Iyon ay, ang lahat ng mga dielectrics ay mga insulator, ngunit hindi ito kinakailangang gawin ang lahat ng mga insulator na dielectric. Ang mga materyal na dielectric ay may kakayahang maging kondaktibo kapag napailalim sa isang malaking singil sa kuryente at nasira ang lakas ng dielectric. Ang ilan sa mga materyal na ito ay maaaring: ceramic, papel, waks, baso, langis, at iba pa. Ang mga materyal na kumpletong pagkakabukod ay ang mga, hindi alintana kung gaano karaming kuryente ang isinailalim, hindi ito magiging konduktor, isang halimbawa ay goma.
Ngayon, ang mga plato sa loob ng capacitor, na pinapakain ng isang mapagkukunan ng kuryente, ay sisingilin ng kuryente sa pantay na mga bahagi ngunit may iba't ibang mga palatandaan. Nangangahulugan ito na ang isang pagsingil ay magiging positibo (+ q), at ang iba pang pagsingil ay magkakaroon ng parehong lakas ngunit may negatibong singil (-q), sa mga pantay na singil na ito ngunit magkakaibang mga palatandaan ang tinatawag na pagkakaiba sa potensyal o boltahe.
Sa pangkalahatan, sa mga capacitor na hangin, papel, tantalum, aluminyo at mga keramika ay ginagamit bilang materyal na dielectric, gayundin, sa ilang mga capacitor ay ginagamit ang ilang mga plastik.
Ang kapasidad ng pag-iimbak na mayroon ang isang kapasitor o kapasitor ay kinakalkula sa yunit ng Farads. Ang saklaw kung saan matatagpuan ang karamihan sa mga de-koryenteng capacitor mula sa pico (pF) hanggang sa micro (uF) Farads. Ang equation upang makalkula ang kapasidad ng isang capacitor ay:
C=q/V
Saan:
q = ang singil na iniimbak ng bawat plate. Ang yunit nito ay Coulomb (C)
Ang V = ay ang boltahe, boltahe o potensyal na kaugalian sa pagitan ng dalawang sheet o conductor ng capacitor. Ang unit nito ay Volts (V)
Ang paglalapat ng formula na ito, kung ipinapalagay namin ang mga halaga para sa load 1 at para sa boltahe 1, bibigyan kami ng 1 Farad. Gayunpaman, ito ay isang halimbawa lamang, bilang isang kapasitor ng kapasidad na ito ay hindi umiiral dahil ito ay magiging hindi kapani-paniwalang malaki. Upang makakuha ng isang ideya, sasakupin nito ang puwang na 1000 m2.
Ngayon, kung nais nating malaman ang boltahe na maaaring itago ng isang kapasitor na alam ang singil at ang Farad ng capacitor, maaari naming malutas ang Boltahe mula sa nakaraang equation na:
V=q/C
Pagsingil at Paglabas ng isang Capacitor
Ang isa sa mga katangian ng capacitor ay ang paglabas nito ay progresibo at hindi kaagad. Ang isang kapasitor ay may tagal ng paglabas ng oras. Pinapayagan ng pag-aari na ito ang capacitor na magkaroon ng iba pang mga application tulad ng mga timer at filter sa isang de-koryenteng circuit.
Kapag ang isang kapasitor ay ganap na nasingil, ito ay kapag pinapayagan nitong pumasa ang boltahe. Kapag na-disconnect ang suplay ng kuryente, nagsisimulang unti-unting palabasin ng capacitor ang boltahe patungo sa pagkarga o ng elemento na kumokonsumo ng boltahe.
Pangkalahatan, ang capacitor ay palaging nauuna ng isang risistor para sa mga kadahilanang proteksyon ng capacitor. Kahit na ang isang kapasitor ay may isang maliit na panloob na paglaban, ito ay bale-wala, at kung ang pangangalaga ay hindi kinuha upang maprotektahan ang kapasitor, maaari itong mapinsala at kahit na sumabog.
Pagsingil ng Capacitor
Upang maipaliwanag lamang ang pag-uugali ng isang kapasitor kapag nagcha-charge, gagamitin namin ang pinaka ginagamit na halimbawa upang ilarawan ito:
Isaalang-alang natin ang isang circuit kung saan mayroong isang mapagkukunan ng kuryente tulad ng isang baterya, isang risistor na pinangalanang R1 na responsable para sa pagkontrol sa daloy ng kasalukuyang maaabot ang capacitor upang maprotektahan ito. Gayundin, isang switch na nagpapahintulot sa capacitor na singilin o i-debit, at sa wakas, isang risistor na tinatawag na R2 na kumakatawan sa aparato na kumokonsumo ng kasalukuyang.
Sa unang lugar, nakikita natin kung paano nakaayos ang switch upang ang capacitor ay nasa serye na may supply ng kuryente at paglaban, sa pamamagitan ng paraan, dapat nating bigyang-diin na ang paglaban na ito ay tinatawag na isang resistensya sa pag-load.
Sa sandaling ito ang capacitor ay sinisingil sa isang kontroladong paraan salamat sa resistor ng pagsingil. Ang kumbinasyon ng risistor at capacitor na ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang itakda ang mga timer na nabanggit namin kanina. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang paglaban ay pinipigilan ang pagdaan ng kasalukuyang malayang, kaya't ang kasalukuyang mas matagal upang maglakbay sa circuit, upang pagkatapos ay dumaan ito sa capacitor, tumatagal upang mai-charge.
Ang oras na kinakailangan para singilin ang isang kapasitor ay maaaring kalkulahin gamit ang sumusunod na equation:
t1 = 5 x R1 x C
Saan:
t1: ang oras ng pagsingil. Ang yunit nito ay milliseconds (ako)
R1: ay ang resistensya sa pag-load. Ang yunit nito ay ohms (Ω).
C: ay ang kapasidad ng capacitor. Ang unit nito ay Farads (F)
Pinapayagan kami ng equation na ito na patunayan na mas mataas ang resistensya sa pag-load at / o mas malaki ang capacitance ng isang capacitor, mas matagal ang oras ng pagsingil. Alin ang maaaring ma-verify sa sumusunod na grap.
Maaari kang magtaka kung ano ang mangyayari kung hindi namin itinakda ang resistor ng load. Teoretikal na ang capacitor ay sisingilin kaagad. Ngunit, tulad ng nabanggit namin kanina, hindi ito inirerekomenda dahil ang mga capacitor ay makakatanggap lamang ng isang maliit na kasalukuyang. Kung naaalala natin ang Batas ng Ohm maaari nating makita iyon:
Ako = V / R
Saan:
Ako: ang kasalukuyang. Ang yunit nito ay Amperes (A)
V: ay ang boltahe. Ang unit nito ay Volts (V)
A: ito ay paglaban. Ang yunit nito ay ang Ohm (Ω)
Kung ang pagtutol ay may kaugaliang o katumbas ng 0, ipahiwatig nito na ang kasalukuyang magiging praktikal na walang hanggan, o kahit gaano kalaki. Maaari lamang suportahan ng capacitor ang pagpapakain mula sa isang mas mababang kasalukuyang. Sa madaling salita, kung walang nakalagay na uri ng resistor ng pag-load, maaaring hindi makatiis ang capacitor sa kasalukuyang iyon at masusunog.
Ipagpalagay natin na ang capacitor ay nag-charge na, kaya ano ang mangyayari? Bumalik tayo sa Batas ng Ohm, habang tumataas ang boltahe, at dahil pinananatili ang halaga ng paglaban, ang halaga ng kasalukuyang may kaugaliang zero.
Tulad ng alam na natin, ang pagpapaandar ng capacitor ay upang mag-imbak ng boltahe o boltahe. Nangangahulugan ito na bilang singil ng capacitor, mayroong isang mas mataas na boltahe sa puntong iyon. Dahil ang paglaban ay hindi binabago ang halaga nito, ang kasalukuyang may kaugaliang zero. Sa madaling salita, sa sandaling ang isang kapasitor ay sisingilin, kumikilos ito tulad ng isang bukas na circuit o tulad ng isang switch na pumipigil sa pagdaan ng kasalukuyang, kahit na magkakaroon ng boltahe o boltahe sa puntong iyon.
Paglabas ng Condenser
Ngayon ipakita natin ang kabaligtaran kaso. Sa sandaling ang switch ay nagbabago ng posisyon, at ang capacitor ay inilalagay sa serye na may risistor R2, ang capacitor ay magsisimulang ilabas. Bakit? Sa gayon, dahil ang paglaban R2 ay kumakatawan sa pagkonsumo ng circuit, at ang paglaban na ito ay hihilingin na ibigay kapag ang circuit kung saan ito nakasara. Ang suplay na ito ay ibibigay ng capacitor, na naglalabas ng potensyal na pagkakaiba na naimbak nito.
Tulad ng pagsingil, ang pag-download ay hindi kaagad, ngunit progresibo. At tulad ng pagsingil, ang equation para sa pagtantya ng oras ng paglabas ay pareho. Nangangahulugan ito na ang oras na kinakailangan upang maalis ang capacitor ay nakasalalay sa paglaban ng R2 at sa capacitance ng capacitor. Gayundin, narito namin muling nire-refresh ang equation:
t1 = 5 x R1 x C
Saan:
t2: ang oras ng pagsingil. Ang yunit nito ay milliseconds (ms)
R2: ay ang resistensya sa pag-load. Ang yunit nito ay ohms (Ω).
C: ay ang capacitance ng condenser. Ang unit nito ay Farads (F)
Maaaring kontrolin ng ganitong uri ng circuit, halimbawa, ang oras na nakabukas ang isang aparato.
Ang Condenser bilang isang Filter
Ang isa pang application kung saan madalas ginagamit ang mga capacitor ay bilang isang filter. Posible ito salamat sa katangian nito ng pagsingil at paglabas ng dahan-dahan, at ang kababalaghang ito ay ginagamit upang linisin ang mga impurities mula sa mga signal o ng alon ng elektrisidad.
Kung gagawin namin ang paunang circuit bilang isang halimbawa, ngunit sa kasong ito sa isang alternating kasalukuyang supply ng kuryente. Ang capacitor ay magsisimulang singilin hanggang maabot nito ang maximum na kapasidad sa pag-iimbak, pagkatapos ay titigil ang daloy ng kasalukuyang at ang load ay magsisimulang ibigay ng boltahe na umiiral sa capacitor. Sa lalong madaling magsimula ang pagpapalabas ng capacitor, nagpapatuloy ang supply ng kuryente upang muling magkarga ng capacitor nang hindi hinihintay ang ganap na paglabas nito.
Maaari itong mas madaling maunawaan ang paningin:
Tulad ng nakikita, ang alon ng alternating power supply ay sinusoidal at salamat sa pag-aari ng capacitor posible na maitama ang alon sa isang direktang supply. Kapaki-pakinabang ito para sa mga power supply na ginamit ng, halimbawa, mga computer. Maraming mga aparato ay hindi maaaring gumana sa alternating kasalukuyang ngunit may direktang kasalukuyang at iyon ay kapag ang mga power supply ay pumasok bilang isang tagapamagitan. Siyempre, ang mga power supply na ito ay may maraming mga bahagi upang makamit ang layuning ito.
Mga uri ng Capacitor
Ang mga capacitor o capacitor ay maaaring magkaroon ng magkakaibang pag-uuri. Susunod, magsisimula kami sa pamamagitan ng pag-uuri ng mga capacitor ayon sa kanilang uri ng dielectric:
Dahil sa dielectric nito
Ang mga capacitor ay naiuri ayon sa dielectric na mayroon sila. Mayroong tinatawag na electrolytic capacitors, ang mga ito ay mayroong polarity, ibig sabihin, mayroon silang positibong terminal o "leg" at isang negatibong terminal. Kung nakakonekta ang mga ito sa polarity baligtad, ang capacitor ay nasisira.
Ang mga electrolytic capacitor na ito, hindi katulad ng ibang mga capacitor ay gumagamit sila ng conductive ionic fluid. Ang likido na ito ay isang solusyon sa kemikal, na karaniwang binubuo ng boric acid o sodium borate na may mga ethylene glycol sugars. Ang likidong ito ay pumapasok bilang isang kapalit ng isa sa mga conductive plate o sheet ng condenser.
Hindi tulad ng mga electrolytic capacitor, ang mga capacitor na mayroong hangin, keramika, papel, o iba pa bilang kanilang dielectric, ay walang itinakdang polarity. Bilang karagdagan, mayroon silang dalawang plate sa loob at walang panloob na likido.
Ang parehong uri ng mga capacitor ay mayroong kanilang mga aplikasyon, kaya't hindi posible na palitan ang mga capacitor sa bawat isa kahit na mayroon silang magkakaibang dielectrics.
Sa madaling salita, may mga condenser:
- Electrolytic
- Mga Keramika
- Ng papel
- Ng hangin
- Variable capacitor
Naayos o variable
Tulad ng resistors, may mga capacitor na may isang nakapirming kapasidad at din capacitors na ang kapasidad ay maaaring iba-iba. Nakamit ito sa pamamagitan ng pag-aayos ng agwat sa pagitan ng kanilang mga plato gamit ang isang knob, tulad ng isang potentiometer o isang variable risistor.
Ayon sa hugis nito
Ang mga condenser ay maaaring mag-iba ng kanilang disenyo, mayroon nang disk, perlas at pantubo condenser, tulad ng ipinakita sa ibaba ayon sa pagkakabanggit.
Code ng mga Capacitor
Mayroong ilang mga capacitor na nagpapahiwatig ng kanilang halaga ng kapasidad sa pamamagitan ng isang kulay na talahanayan, halos kapareho ng ginagamit ng mga resistor.
Code ng kulay
Ipinapahiwatig ng unang kulay ang halaga ng una, ang pangalawa ng pangalawang pigura, ang pangatlo ay ang exponent na tumataas sa 10, iyon ay, 10 ay tataas sa bilang na kinakatawan ng pangatlong kulay. Ang pang-apat na kulay ay nagpapahiwatig ng porsyento ng pagkakaiba-iba, iyon ay, maaari itong, halimbawa, 10% higit pa o 10% sa halagang nagpapahiwatig ng kapasidad. Panghuli, ang ikalimang kulay ay nagpapahiwatig ng boltahe ng pagsingil o boltahe. Ang lahat ng mga capacitor na ito ay may mga picofarad bawat yunit.
Ang halaga ng mga kulay ay dumating sa isang komersyal na talahanayan na ang mga sumusunod:
Japanese code
Mayroong isa pang uri ng code upang makilala ang capacitance ng isang capacitor ay isang uri ng code na tinatawag na Japanese code o code 101. Ang code na ito ay binubuo ng tatlong mga numero na nakikita sa capacitor.
Ang unang dalawang digit ay bumubuo ng isang numero na dapat na i-multiply ng 10 itataas sa pangatlong numero, pinapanatili ang picofarad bilang isang yunit. Halimbawa:
Ang capacitor na ito ay sa pamamagitan ng code ang mga numero 104. Kaya ang paraan upang makalkula ang kapasidad ng capacitor na ito ay:
10 10 X4 = 100000 pF = 0,1 uF
Alphanumeric code
Mayroong isa pang code upang makilala ang materyal at kapasidad ng isang kapasitor, na gumagamit ng kumbinasyon ng mga titik at numero. Mayroong maraming mga paraan upang maipakita ang code na ito na nagsasama ng mga numero at titik, at iba-iba ang mga ito na hindi talaga sulit na alamin ang mga ito, kaya inirerekomenda sa halip na kumunsulta sa Datasheet ng gumawa.
Mga capacitor sa serye at kahanay
Tulad ng mga resistors, ang posisyon ng mga capacitor sa serye o sa parallel ay bumubuo ng isang pag-uugali sa kabuuang capacitance. Magsimula tayong tingnan ang hindi pangkaraniwang bagay na nangyayari kapag ang mga capacitor ay nasa serye.
Mga Capacitor sa Serye
Kapag ang mga capacitor ay nasa serye, ang kapasidad ng bawat capacitor ay gumaganap tulad ng sumusunod:
Lumitaw ang equation:
Vt = V1 + V2
Saan:
Vt: kabuuang boltahe
V1: boltahe ng unang kapasitor
V2: boltahe ng pangalawang capacitor
Bumalik tayo sa equation upang makalkula ang kapasidad ng capacitor:
C=q/V
Saan:
q = ang singil na iniimbak ng bawat plate. Ang yunit nito ay Coulomb (C)
Ang V = ay ang boltahe, boltahe o potensyal na kaugalian sa pagitan ng dalawang sheet o conductor ng capacitor. Ang unit nito ay Volts (V)
At posible na i-clear ang V sa sumusunod na paraan:
V=q/C
Ngayon, kung papalitan natin ang bawat V ng bawat capacitor sa circuit ng nakaraang expression, makukuha natin iyon;
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3… 1 / Cn
Mga Parallel Capacitor
Sa kasong ito, dahil ang mga capacitor ay kahanay, ang boltahe na natatanggap ng bawat kapasitor ay katumbas ng supply ng kuryente, kaya't kailangan itong:
Vt = V1 = V2 = V3… Vn
Saan
Vt: ay ang kabuuan o pinagmulan ng boltahe
V1: Boltahe ng unang kapasitor
V2. Pangalawang boltahe ng capacitor
V3: Boltahe ng pangatlong kapasitor
Muli, kung babalik kami sa expression na nagpapahintulot sa amin na tantyahin ang halaga ng boltahe ayon sa pagkarga at halaga ng kapasidad:
V=q/C
At nagpapatuloy kaming palitan ang bawat V ng bawat capacitor ng circuit sa pamamagitan ng nakaraang expression, nakuha namin iyon:
C = C1 + C2 + C3… + Cn
Gumagamit ang condenser
Ang capacitor ay isa sa mga pinaka pangunahing bahagi ng electronics. Halos imposibleng banggitin ang isang aparato ngayon na hindi nangangailangan ng mga capacitor sa disenyo nito. Susunod ay babanggitin namin ang ilan sa mga pinaka-karaniwang application kung saan matatagpuan ang capacitor.
- Mga baterya at alaala: Salamat sa kapasidad ng pag-iimbak nito, posible na maglagay ng maraming mga capacitor nang kahanay upang madagdagan ang kapasidad ng pagsingil.
- Mga Filter: Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga de-koryenteng network dahil maaari nilang matanggal ang ripple at ingay mula sa network, o sa reverse case, upang ang mga harmonikong nabuo ng panloob na mga de-koryenteng network ay nasala bago bumalik sa network. Sa telecommunication, ang kapasidad ng pag-filter ay malawakang ginagamit upang maitaguyod ang mga frequency band at upang mabawasan o matanggal ang pagkagambala.
- Mga mapagkukunan ng kuryente: Ang unti-unting pag-uugali at pag-uugali ng pag-uugali ay nagpapahintulot sa pagwawasto ng alon, na mahalaga sa mga supply ng kuryente upang ibahin ang mga alternating alon sa direktang mga alon, dahil ang karamihan sa mga elektronikong aparato ay gumagana sa loob ng direktang kasalukuyang, ngunit ang serbisyong elektrikal ay nagpapatakbo ng kasalukuyang alternating. Iyon ang dahilan kung bakit kinakailangan ang mga mapagkukunan ng kuryente para sa pagpapatakbo ng kagamitan, at kabilang sa mga bahagi na bumubuo dito, ang capacitor ay gumaganap ng isang hindi maaaring palitan na papel.
- Mga adaptor ng imppedance: Ang mga capasitor ay maaaring makapaglabas at singilin ang enerhiya sa praktikal na hindi mabibigyan na tagal ng panahon, at pinapayagan nitong tumunog kasama ng iba pang mga sangkap, upang ang dalawang circuit na may magkakaibang impedance ay maaaring maisama o magtrabaho nang magkasama.
Gayunpaman, ito ay ilan lamang sa ilang paggamit nito na maaari nating banggitin. Ang mga capacitor ay mayroong mga aplikasyon sa electronics, malalaking mga de-koryenteng network, telecommunication at iba pa. Mula sa aming mga computer, cell phone, refrigerator, digital na orasan, telebisyon at maraming iba pang mga imbensyon, mayroon silang mga capacitor sa loob nito bilang isang mahalagang bahagi ng hanay na bumubuo at nagbibigay buhay sa mga aparato o kagamitan.
Konklusyon
Ang mga application na mayroon ang electronics ngayon ay napakahalaga sa ating pang-araw-araw na buhay na praktikal na imposibleng mabuhay sa isang mundo kung saan wala na ito. At ang malawak na mundo ng advanced na teknolohiya na ito ay nagsisimula sa pinaka-mapagpakumbabang mga pundasyon tulad ng bawat bahagi na bahagi ng electronics.
Ito ang kaso ng capacitor, isang sangkap na gawa sa mga napaka-simpleng materyales, ginagawa itong isa sa mga pangunahing bahagi ng electronics, ngunit salamat sa pag-uugali nito na imposibleng hindi ito makita sa lahat ng mga elektronikong aparato na mayroon .
Walang alinlangan, ang pagsulong ng electronics ay naging isang pangunahing driver na nagbigay daan para sa pagsulong ng mga teknolohiya sa iba't ibang mga disiplina. At kahit na ang condenser mismo ay hindi masyadong kapaki-pakinabang kapag isinama sa iba pang mga bahagi, sopistikadong kagamitan tulad ng Mga memory card ng RAM, computer, robot, drone, cell phone, server y mucho más.