Лучшие аналоги Raspberry Pi. NANOPC-T1 - устройство, совместимое с Android

Сейчас многие электрические устройства подразумевают использование конденсаторов разных типов. Они применяются в усилительных, преобразующих и передающих цепях, преобразователях напряжения, в цифровой электронике. Эти приборы выступают залогом нормального функционирования техники, её безопасности для человека. В этой статье рассмотрим, кем и когда были изобретены первые из них, откуда пошло название и что оно означает.

Как появился этот элемент?

В науке есть три версии создания конденсаторов. Они гласят, что он был открыт случайно.

Первый вариант. Первопроходцем считают голландского ученого Питера ван Мушенбрука. В 1745 году экспериментатор проводил опыт с электрической машиной. По неосторожности он поместил в банку с водой один из электродов. По окончанию работы, он дотронулся до него и получил сильный разряд, после которого потерял сознание и два дня приходил в себя. После чего сообщил французскому научному обществу о наблюдаемом явлении.
Второй вариант. По другому предположению, голландский ученый изначально пытался зарядить воду в стеклянном сосуде. Поскольку, как и иные представители науки, предполагал, что электричество присутствует во всех живых организмах и предметах в виде жидкости. Он намеренно опустил электрод в банку, а потом взял её в руки и ощутил сильный удар током. Местом проведения опыта был город Лейден, от которого прибор и получил первое название - Лейденская банка - его дал Жан-Антуан Ноле, позже занимавшийся продажей таких изделий.
Третий вариант. Считается, что в то же время Эвальд Юген фон Клейст - настоятель собора в Померании в Германии, осуществил сходный эксперимент, желая предать полезный заряд святой воде. В своем исследовании он использовал электрическую машину, а вместо электрода у него был гвоздь. После прикосновения к нему ученый ощутил удар. Испытатель поделился своим открытием с немецким научным обществом.

Позже проводилось много опытов по дальнейшему совершенствованию и изучению Лейденских банок. Так из них убрали воду и покрыли металлом для сохранения заряда. Одно время считалось, что электричество накапливается в стекле. Но позже было выяснено, что это не так, и его носителем являются металлические пластины, а стеклянная поверхность выступает в роли диэлектрика.

Пример использования двух лейденских банок в электрофорной машине (генераторе Уимсхёрста)

Конденсатор - возникновение названия, его значение

Первым это обозначение ввел Александро Вольта в 1792 г., которое происходило от итальянского «condensatore». Указывало на возможность устройства сохранять большую плотность электрического заряда, чем изолированный проводник. Но оно не использовалось вплоть до 1920-х годов. Приборы в то время называли «конденсорами», хотя значение до сих пор используется в нескольких странах.

Слово «ёмкость», применяющееся для обозначения номинала конденсаторов, считается данью прошлому, поскольку изначально элемент являлся банкой, обладающей некоторым объемом. А как известно из курса современно физики, чем больше площадь, тем выше хранимый заряд.

История конденсаторов начинается вместе с первыми попытками изучения электричества. Я уподобляю их первым шагам авиации, когда люди изготавливали самолёты из дерева и ткани и пытались подпрыгнуть вверх, в воздух, не понимая в аэродинамике достаточно для того, чтобы понять, как остаться наверху. В изучении электричества был похожий период. Ко времени открытия конденсатора наше понимание было настолько примитивным, что считалось, будто электричество представляет собой жидкость, существующую в двух формах – стеклообразной и смолистой. И, как вы увидите дальше, всё поменялось в ранние годы развития конденсаторов.

История берёт начало в 1745 году. В то время электричество можно было создавать только электростатическим генератором. Стеклянный шар вращался со скоростью нескольких сотен оборотов в минуту, а экспериментатор прикасался к нему руками. Накопленное на нём электричество можно было разрядить. Сегодня мы называем этот эффект трибоэлектрическим – , как с его помощью можно запитать LCD-экран.

В 1745-м Эвальд Юрген фон Клейст из Померании (Германия) попробовал хранить электричество в алкоголе, решив, что может перевести электричество по проводнику от генератора в стеклянный медицинский сосуд. Поскольку электричество считалось жидкостью, такой подход выглядел разумным. Он считал, что стекло помешает электрической жидкости убежать из алкоголя. Он делал это примерно так же, как показано на картинке, пропустив гвоздь через пробку и опустив его в алкоголь, держа стеклянную бутылку одной рукой. О важной роли руки он в тот момент не догадывался. Фон Клейст обнаружил, что может получить искру, если прикоснётся к проводу, более мощную, чем если бы он использовал только один генератор.

Он сообщил о своём открытии группе немецких учёных в конце 1745 года, и новости дошли до Лейденского университета в Нидерландах, но по пути были перевраны. В 1746 Питер ван Мушенбрук со своим студентом Андреасом Кунэусом удачно повторил эксперимент, только с водой. Мушенбрук сообщил широкой французской научной общественности о результатах эксперимента. Считается, что Мушенбрук сделал это открытие независимо. Но это было только началом.

Жан-Антуан Ноле (известный также как аббат Ноле), французский экспериментатор, окрестил сосуд Лейденским и продавал его как особый вид бутылей богатым людям, интересовавшимся наукой.

Именно в Лейденском университете обнаружили, что эксперимент работает, только если держать контейнер рукой, а не поддерживать его изолирующим материалом.

Сегодня мы понимаем, что жидкость, контактировавшая со стеклом, работала как одна пластина конденсатора, а рука – как другая, стекло же было диэлектриком. Источником высокого напряжения был генератор, а рука и тело обеспечивали заземление.

Даниэль Гралат, физик и мэр Гданьска (Польша) первым объединил несколько сосудов параллельно, чем увеличил количество хранимого заряда. В 1740-х и 1750-х Бенджамин Франклин на территории, вскоре превратившейся в Соединённые Штаты Америки, также экспериментировал с лейденскими банками и назвал коллекцию из нескольких банок батареей, из-за сходства с батареей орудий.

батарея Лейденских банок

разбираем банку

разобранная банка

Франклин экспериментировал с водой в бутылках и с фольгой, выстилавшей бутылки, и решил, что заряд хранится в стекле, а не в воде. Он работал с разборными лейденскими банками, у которых внешняя и внутренняя фольга снималась со стекла. Позже было доказано, что он неправ. Франклин работал с гигроскопичным стеклом, и когда он убирал фольгу, заряд перемещался через коронный разряд во влагу в стекле. Если использовать ёмкость из твёрдого парафина или закалённого стекла, заряд остаётся на металлических пластинах. Существует ещё один эффект, диэлектрическое поглощение , происходящий из-за диполей в диэлектрике, в результате которого конденсатор сохраняет заряд даже после закорачивания пластин.

Франклин работал с плоскими стеклянными пластинами, с фольгой с обеих сторон, описав конструкцию из нескольких таких конденсаторов в одном из писем.

Примерно в то же время другие эксперименты Франклина показали, что за переноску заряда отвечает лишь одна субстанция, хотя её по-прежнему считали жидкостью – открытию электрона суждено было случиться только в районе 1800 года. Он обнаружил, что в заряженном объекте имеется либо избыток этой «жидкости», либо недостаток. Это опровергло гипотезу о двух видах электричества.

В 1776 году Алессандро Вольта, работая с различными методами измерения электрического потенциала, или напряжения (V) и заряда (Q), открыл, что для заданного объекта V и Q пропорциональны, назвав это “законом ёмкости”. Благодаря этому исследованию единицу напряжения назвали в его честь.

Термин «конденсатор» не использовался до 1920-х. Долгое время их называли конденсорами, и до сих пор называют так в некоторых странах и для некоторых целей [например, у нас – по-английски их зовут «capacitor» от слова «capacity» – «ёмкость» / прим. перев.]. Термин конденсор был предложен Вольтой в 1782 году, и происходил он от итальянского condensatore. Название обозначало возможность устройства хранить большую плотность заряда, чем изолированный проводник.

Аппарат Фарадея

В 1830-х Майкл Фарадей проводил эксперименты, определившие, что материал, находящийся между пластинами конденсатора, влияет на количество заряда, сохраняющегося на пластинах. Он экспериментировал со сферическими конденсаторами – две концентрические металлические сферы, между которыми мог быть воздух, стекло, воск, шеллак (смола) или другие материалы. Используя крутильные весы Кулона , он измерял заряд конденсатора, когда в промежутке между сферами был воздух. Затем, сохраняя напряжение без изменений, он измерял заряд, заполняя промежуток другими материалами. Он обнаружил, что заряд был больше, если вместо воздуха использовались другие материалы. Он назвал это особой индуктивной ёмкостью, и из-за этой его работы единицы ёмкости называют фарадами.

Термин «диэлектрик» впервые был использован в письме от Уильяма Уивела к Фарадею, где он описывал, как Фарадей придумал термин «димагнетик» по аналогии с «диэлекриком», и что наверно нужно было бы использовать термин «диамагнетник», но тогда было бы неудобно использовать термин «диаэлектрик» из-за трёх гласных подряд.

Генератор Уимсхёрста

Лейденские банки и конденсаторы, изготовленные из плоского стекла и фольги, использовались для искровых передатчиков и медицинской электротерапии до конца 18 века. С изобретением радио конденсаторы стали постепенно принимать современный вид, в основном из-за необходимости уменьшения индуктивности, для работы на высоких частотах. Мелкие конденсаторы делали из гибких листов диэлектрика, таких, как промасленная бумага, часто закрученная, с фольгой с двух сторон. История современных конденсаторов описывается отдельным постом.

Интересно, что ранние конденсаторы очень похожи на самоделки, и некоторые действительно делались энтузиастами. Лейденские банки и сейчас используются любителями высоких напряжений, как в этом генераторе Уимсхёрста, напечатанном на 3D-принтере , и как в этом развлечении с "

Приложение 4

Сообщение на тему: КОНДЕНСАТОРЫ

Конденсатором (от лат. слова «конденсо» - сгущаю) называют два разных по назначению устройства; одно из них применяют в теплотехники, другое - в электротехнике и радиотехнике.

В теплотехнике, например, в паровых машинах, конденсатор - это сосуд, охлаждаемый водой. В нем накапливается пар, который охлаждаясь, превращается в воду. В холодильниках трубы конденсатора «сгущают» пары аммиака , фреона или другой охлаждающей жидкости.

Электрический конденсатор - система из двух или более электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок, такая система электродов обладает взаимной электроемкостью. Электрический конденсатор в виде готового изделия применяется в электрических цепях там, где необходимо сосредоточенная емкость. Диэлектриком в них служат газы, жидкости, твердые электроизоляционные вещества, а также полупроводники. Обкладками электрических конденсаторов с газообразным и жидким конденсатором служит система металлических пластин с постоянным зазором между ними. В к. э. с твердым диэлектриком обкладки делают из тонкой металлической фольги или наносят слои металла непосредственно на диэлектрик. Для некоторых типов к. э. на поверхность металлической фольги (1-ая обкладка) наносится тонкий слой диэлектрика, 2-й обкладкой является металлическая или полупроводниковая пленка, нанесенная на слой диэлектрика с другой стороны, или электролит, в который погружается оксидированная фольга. В интегральных схемах применяются 2 принципиально новых конденсаторов: диффузионные и металл-окисел-полупроводниковые (М. О.П.). В диффузионных конденсаторах используется емкость созданного методом диффузии р-п-перехода, который зависит от приложенного напряжения. В к. э. типа М. О.П. в качестве диэлектриков используется слой двуокиси кремния, выращенный на поверхности кремневой пластины. Обкладками служат подложка с малым удельным сопротивлением (кремний) и тонкая алюминиевая пленка.

При зарядке конденсатора на его обкладках появляются заряды, одинаковые по значению, но противоположные по знаку. Разность потенциалов между обкладками изменяется пропорционально заряду. В соответствии с их формой различают конденсаторы:

1. плоские, их электроемкость

где С - мекгроемкость конденсатора,

ε - диэлектрическая проницаемость среды между обкладками конденсатора,

ε0- электрическая постоянная,

S - площадь обкладки конденсатора,

d - расстояние между обкладкам конденсатора.

2. цилиндрические, их емкость

где R и г - радиусы между коасиальными цилиндрами,

L - длина образующей цилиндров.

3. сферические, их электроемкость

где R и r - радиусы сферы.

К. э. с газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные и вакуумные) имеют весьма малые значения tg σ и всякую стабильность емкости. Воздушные к. э. постоянной емкости применяют в измерительной технике в основном как образцовые к. э. Воздушные к. э. рекомендуется применять при U не выше 1000 В. В эл. цепях высокого напряжения (св. 1000 В) применяют газонаполненные (азот , фреон и др.) и вакуумные к. э. Вакуумные к. э. имеют меньшие потери и более устойчивы к вибрациям по сравнению с газонаполненными. Значение пробивного напряжения вакуумных к. э. не зависит от атм. давления, поэтому они широко применяются в авиационной аппаратуре. Основной недостаток к. э. с газонаполненным электриком - весьма низкая удельная емкость.

К. э. с жидким диэлектриком имеют при тех же размерах, что и к. э. с газообразным диэлектриком, большую емкость, т. к. диэлектрическая проницаемость у жидкостей выше, чем у газов, однако такие к. э. имеют большой ТКЕ и большие диэлектрические потери. По этим причинам они не перспективны.

К к. э. с твердым неорганическим диэлектриком относятся стеклянные, стеклоэмалевые и стеклокерамические, керамические (низко/высокочастотные) и слюдяные. К. э. стеклянные, стеклоэмалевые и стеклокерамические представляют собой многослойный пакет, состоящий из чередующихся слоев диэлектрика и обкладок (из серебра и др. металлов). В качестве диэлектрика используется конденсаторное стекло, низко/высокочастотная стеклоэмаль и стеклокерамика. Эти к. э. имеют относительно малые потери, малые ТКЕ, устойчивы к воздействию влажности и температуры, имеют большое сопротивление изоляции. Долговечность этих к. э. при нормальном напряжении и максимальной рабочей температуре не менее 500 ч. Керамические к. э. представляют собой поликристаллический керамический диэлектрик, на который вжиганием нанесены обкладки (из алюминия, платины и палладия). К обкладкам припаяны выводы и вся конструкция покрыта влагозащитным слоем. Керамические к. э. подразделяют на низковольтные высокочастотные (малые потери, высокая резонансная частота, малые габариты и масса), низковольтные низкочастотные (повышенная удельная емкость, относительно большие потери) и высоковольтные к. э. (до 30 кв.), в которых используется спец. керамика, имеющая высокое пробивное напряжение. В 1960-х г. в связи с развитием полупроводниковой техники, применявшей рабочее напряжение гл. обр. до 30 В., широкое распространение получили керамические к. э. на основе тонких (≈ 0,2 мм) керамических пленок. Применение сегнетокерамики в качестве диэлектрика позволило получить удельную емкость порядка 0,1 мкФ/см3. Эти к. э. рекомендуется ставить в низковольтных низкочастотных цепях. Слюдяные к. э. имеют малые потери, высокое пробивное напряжение и высокое сопротивление изоляции. Электроды в слюдяных к. э. делают из фольги или наносят на слюду испарением металла в вакууме, либо вжиганием. Их можно применять в радиотехнике (эл. фильтры, цепи блокировки и т. д.). В металлобумажных к. э. применением металлизированных обкладок достигается большая удельная емкость (по сравнению с бумажными), однако уменьшается сопротивление изоляции. Они обладают свойством «самовосстанавливаться» после единичных побоях. Их не рекомендуется применять в цепях с очень низким давлением. В пленочных к. э. диэлектриком служит синтет. пленка (полистирол, оргороплас и др.). Они имеют большое сопротивление изоляции, большие ТКЕ, малые потери, относит, малую удельную стоимость. В комбинированных к. э. (бумажно-пленочных) совместное применение бумаги и пленки увеличивает сопротивление изоляции и напряжение пробоя, отчего повышается надежность к. э. В электролитических (оксидных) к. э. диэлектриком служит оксидная пленка, нанесенная электролитическим способом на поверхность пластин из алюминия, которые служат одной из обкладок к. э., второй обкладкой служит жидкий, полужидкий или пастообразный электролит или проводник. Такие к. э. применяют в цепях постоянного и пульсирующего тока низкой частоты в качестве блокировочных конденсаторов в цепях развязки, в электрических фильтрах и т. д.

К. э. переменной емкости или полупеременные изготовляют с механическим и электрически управляемой емкостью. Конденсатор переменной емкости с ТВ. диэлектриком в основном используется как полупеременные (подстроечные) с относительно малым изменением емкости. К. э. с переменной емкостью состоят из 2 групп пластин, неподвижных и подвижных роторных, соединенных осью. При вращении оси роторные пластины постепенно входят в зазоры между ними, в результате емкость плавно изменяется. Вот почему конденсаторы устанавливают на перекрестке электрических путей, там, где нужно отделить переменный ток от постоянного. К. э. используют также для настройки колебательных контуров всех радиоприемников, в авто устройствах в электрических фильтрах и т. д.

В любом теле есть как положительно, так и отрицательно заряженные частицы. Процесс заряжения (электризации) заключается в разделении разноименно заряженных частиц в теле.

Самый простой конденсатор состоит из двух металлических пластин (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, в качестве которого могут служить воздух, фарфор, слюда, бумага или другой материал, обладающий достаточно большим сопротивлением.

Величина, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд, называется электроемкостью и определяется по формуле:

q- заряд конденсатора, Кл;

U - напряжение между обкладками конденсатора,

Буквой С обозначают емкость конденсатора. За единицу емкости

принята фарада (Ф) - дань памяти известному английскому ученому Майклу Фарадею, который на заре развития электричества проводил многочисленные опыты с электричеством и магнетизмом. Чтобы оценить, какую огромную емкость представляет собой фарада, скажем, что даже емкость земного шара составляет всего 0,00071 Ф.

На практике для удобства вводятся более мелкие единицы: микрофарада (мкФ), нанофарада (нФ) и пикофарада (пФ). Между ними существует такое соотношение: 1 Ф = 106 мкФ =109 нФ =1012пФ; 1 мкФ - 103нФ - 106пФ; 1нФ = 103пФ.

Конденсаторы бывают постоянной и переменной емкости, а также подстроенные. УГО и внешний вид некоторых конденсаторов.

Расшифровка условных обозначений некоторых конденсаторов в зависимости от материала диэлектрика: БМ - бумажный малогабаритный; БМТ - бумажный малогабаритный теплостойкий; KJL- керамический дисковый; КЛС - керамический литой секционный; КМ - керамический монолитный, КПК-М - подстроечный керамический малогабаритный: КСО - слюдяной спрессованный; КТ - керамический трубчатый; МБГ - металлобумажный герметизированный; МБГО - металлобумажный герметизированный однослойный; МБМ - металлобумажный малогабаритный; ПО - пленочный открытый; ПСО - пленочный стирофлексный открытый; Г1М - полистироловый малогабаритный.

Современное условное обозначение конденсаторов состоит из букв и цифр. Первый элемент - буква или сочетание букв - обозначают подкласс конденсатора: К - постоянной емкости; КТ - подстроечные; КП - переменной емкости. Второй элемент (цифра) обозначает. группу конденсаторов в зависимости от вида диэлектрика: 31 - слюдяные малой мощности; 42 - бумажные металлизированные; 50 - оксидно-электролитические алюминиевые; 51 - оксидно-электролитические танталовые и др.; 52 - объемно-пористые; 53 - оксидно-полупроводниковые;- полиэтитентерефталатные; 2 - подстроечные и переменные конденсаторы с воздушным диэлектриком и 4 - с твердым диэлектриком. Третий элемент пишется через дефис и соответствует порядковому номеру разработки.

Попробуйте самостоятельно расшифровать типы конденсаторов: К50-12, К53-16, К73-9, КЗl-ll, КТ4-21.

У оксидных (по-старому электролитических) конденсаторов постоянной емкости у одной из обкладок на схеме проставляют плюс (б).

Такой же знак стоит и на корпусе конденсатора около соответствующего вывода. Надо запомнить, что для оксидного конденсатора требуется строгое соблюдение полярности подключения выводов. Если на плюсовом выводе окажется минус напряжения, конденсатор будет плохо работать или даже может выйти из строя.

Конденсаторы переменной емкости и подстроечный (в, г) состоят из двух основных элементов: статора и ротора. При повороте ручки-оси ротор перемещается относительно неподвижного статора, в результате чего изменяется емкость конденсатора.

Для конденсаторов постоянной емкости на схеме рядом с УГО указывают значение емкости в пикофарадах (пФ) или микрофарадах (мкФ).

При емкости менее 0,01 мкФ = 10 ставят число пикофарад без обозначения размерности, например, 15, 220, 9100. Для емкости 0,01 мкФ и более ставят число микрофарад с добавлением букв "мк", например, 0,01 мк, 0,15 мк, 1 мк, 10 мк. Для оксидных конденсаторов дополнительно указывают номинальное напряжение (оно написано на корпусе конденсатора) - 5 мк х 10 В, 100 мк х 25 В, 100 мк х 50 В. Для конденсаторов переменной емкости и подстроенных указывают пределы изменения емкости при крайних положениях изменения ручки-оси (ротора), например: 6...30, 10..180, 6...470 (в).

На корпусах конденсаторов номинальные емкости кодируются двумя или тремя цифрами и буквами русского или латинского алфавита : П (р) - пикофара-ды, Н (п) - нанофарады, М (и) - микрофарады. Номинальные емкости до 91 пФ выражают в пикофарадах, используя для обозначения букву П (р), от 100 до 9100 пФ - в долях нанофарады, а от 0,01 до 0,091 мкФ - в нанофарадах, которая обозначается буквой Н (п). Емкости от 0,1 мкФ и более выражают в микрофарадах, используя для этого букву М (μ).

Обозначение единицы емкости ставят впереди числа, если емкость выражается десятичной дробью: HI5 или n (0,15 нФ - 150 пФ), М47 или μ 47 (0,47 мкФ);

вместо запятой, если емкость составляет целое число с десятичной дробью: 1П6 или 1р6 (1,6пФ), 5Н1 или 5n1 (5,1 нФ = 5100пФ), ЗМЗ или ЗμЗ (3,3мкф).

Допустимое отклонение емкости в процентах маркируется после номинального значения цифрами или кодом: ±1 % - F (Р), ±2 % - G (Л), ±5% - J (И), ±10% - К (С), ±20% - М (В), ±30% - N (Ф). (В скобках указано старое обозначение).

Например, если на корпусе конденсатора написано М47И или u47J, то это расшифровывается так: 0,47 мкФ+5%, а 6Н8С (6л8К) означает 6,8 нф+10%.

Кроме номинальной емкости, допускаемого отклонения емкости и номинального напряжения на корпусе конденсатора могут быть сведения о температурном коэффициенте емкости (ТКЕ), который показывает относительное изменение емкости при изменении температуры на 1 °С. Положительный ТКЕ соответствует увеличению емкости при нагревании, отрицательный - уменьшению. В зависимости от величины ТКЕ конденсаторы постоянной емкости делят на группы. У керамических конденсаторов каждой группе соответствует определенный цвет корпуса и цветная метка. В связи с тем, что обычно в любительской практике ТКЕ не учитывается, мы систему его кодирования рассматривать не будем.

Конденсаторы, как и резисторы, можно соединять параллельно или последовательно. При параллельном соединении общая емкость может быть найдена путём суммирования.

При параллельном соединении оксидных конденсаторов важно следить за тем, чтобы были объединены между собой электроды одинаковой полярности. Помните, что результирующее напряжение при этом определяется минимальным рабочим напряжением использованных конденсаторов.

РИСУНОК!!!

На рис. показана цепь, состоящая из последовательно включенных оксидных конденсаторов, имеющих емкость 100 мкФ при рабочем напряжении 50В. Рабочее напряжение конденсатора, эквивалентного такому соединению, возрастает до 200 В (в четыре раза), а емкость уменьшается до 25 мкФ. Последовательное соединение конденсаторов чаще всего используется для увеличения рабочих напряжений. Далее проведем несколько лабораторных исследований по изучению конденсаторов.

Решение задачи на новый материал. При параллельном соединении конденсаторов емкость батареи С=С1+С2+С3

Емкость конденсаторов, образующих батарею, определим по формуле С1=С2=С3=q/U, тогда

Домашнее задание: конспект

Зад. стр. 160

2. , § 8.10; § 8.11.

Зад. стр. 218

Фамилия, имя, группа _____________________________________________

	Ёмкость конденсатора на С, Ф	Рабочее напряжение U, B	Энергия заряженного конденсатора W, Дж W=CU2/2	Заряд конденсатора q, Кл q=CU	Мощность конденсатора P[Вт]

батарея Лейденских банок

разбираем банку

разобранная банка

Аппарат Фарадея

Генератор Уимсхёрста

Лейденские банки и конденсаторы, изготовленные из плоского стекла и фольги, использовались для искровых трансмиттеров и медицинской электротерапии до конца 18 века. С изобретением радио конденсаторы стали постепенно принимать современный вид, в основном из-за необходимости уменьшения индуктивности, для работы на высоких частотах. Мелкие конденсаторы делали из гибких листов диэлектрика, таких, как промасленная бумага, часто закрученная, с фольгой с двух сторон. История современных конденсаторов описывается отдельным постом.

Питер ван Мушенбрук ()

Что такое конденсатор? Конденсатор (от лат. condense «уплотнять», «сгущать») двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.лат.двухполюсникёмкостипроводимостью диэлектриком

Свойства конденсатора Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещенияцепи постоянного тока переменного токатоком смещения

В терминах метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом:метода комплексных амплитуд импедансом Резонансная частота конденсатора равна: Резонансная частота При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах, на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 23 раза ниже резонанснойкатушка индуктивности

Основные параметры. Ёмкость Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад. ёмкостьэлектрический зарядзаряд напряжениюфарад Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулойСИ

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею. Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади. При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счет разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна

Удельная ёмкость. Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Плотность энергии Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 емкостью мкФ x 450 В и массой 1.9кг плотность энергии составляет 639Дж/кг или 845Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гауссапушке Гаусса

Номинальное напряжение Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.температурыскоростиносителей заряда

Полярность Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.электролитические электролитавзрыва