Многие радиолюбители задаются вопросом, что это такое конденсатор и для чего он нужен. В физике введено следующее определение: «конденсатором называется прибор, который способен хранить электрический заряд».
Читайте в новой статье: принцип работы диода.
Что такое конденсатор?
Представьте кран, из которого течет вода. Если вы повернете вентиль, то подача воды прекратится. Однако, добавив резервуар после клапана, появится запас жидкости, и при отключении воды будет обеспечиваться постоянная ее подача.
Это в системе будет происходить до тех пор, пока резервуар не опустеет. Таким образом, резервуар можно использовать для хранения и сглаживания перебоев в подаче. В электрических цепях конденсатор действует аналогично резервуару для воды.
Это устройство нужно для того, чтобы не только накапливать энергию, но и отдавать ее, сглаживая перебои.
Самое распространенное применение конденсатора в больших зданиях – корректировка коэффициента мощности. Если в цепь включено слишком много индуктивных нагрузок, сигнал тока и напряжения не будут синхронизированы, и ток будет отставать от напряжения.
Именно в этом случае необходимо использовать батареи конденсаторов, которые служат для выравнивания напряжения.
Существует еще одно распространенное применение устройства для сглаживания пиков при преобразовании переменного тока в постоянный. При использовании мостового выпрямителя возникает небольшая проблема, состоящая в наличии промежутков между пиками напряжения.
В этом случае можно использовать электронный прибор для выделения энергии в электрическую цепь во время прерываний подачи.
Конструкция и принцип работы
Конденсатор состоит из двух алюминиевых пластин. Они разделяются диэлектрическими материалами, такими как керамика.
Если одну сторону радиодетали подключить к положительному контакту, а другую – к отрицательному, то когда конденсатор подключается к батарее, напряжение начнет продвигать электроны от отрицательной клеммы к устройству.
Отрицательно заряженные частицы в конденсаторах будут накапливаться на одной его полосе. В то время как другая пластина начнет высвобождать некоторые электроны.
Они не могут проходить через прибор из-за диэлектрика, разделяющего пластины. Запомните важные нюансы!
- С одной стороны прибора скопилось достаточное количество электронов. Это означает, что появился запас энергии. При необходимости ее можно использовать, поскольку на одной стороне больше электронов по сравнению с другой.
- Все электроны заряжены отрицательно. Это значит, что одна сторона конденсатора имеет отрицательный заряд, а другая – положительный. Это называется разность потенциалов или напряжения между ними.
- Если потребуется измерить напряжение на конденсаторе, то нужно считать разницу напряжения между ними, которая образуется из-за скопления электронов.
- Поскольку противоположности притягиваются друг к другу, а идентичности отталкиваются, то с отрицательно заряженными электронами происходит то же самое. Их притягивают положительно заряженные частицы на противоположной стороне.
- Из-за диэлектрика они так и не встретятся. Это притяжение между двумя сторонами представляет собой электрическое поле, которое удерживает электроны на месте, пока для них не будет создан другой путь.
ВАЖНО: Под диэлектриком понимается материал, который поляризуются при контакте с электрическим полем.
Свойства
Конденсатор немного похож на батарейку, только она по-другому накапливает энергию. Что такое конденсаторы в радиотехнике. Это устройство для хранения энергии, как батарейка, хотя заряжается и высвобождает ее намного быстрее.
Весьма полезное свойство! Поэтому без конденсатора не обходится ни одна печатная плата.
Если поместить небольшую лампочку, тем самым получится создать электрическую цепь, по которой будут течь электроны и достигать противоположной стороны. Вследствие этого электроны будут проходить через лампу, питая ее, и достигать другой стороны устройства.
Однако процесс этот кратковременный – до тех пор, пока количество электронов не сравняется с каждой стороны. В этом случае напряжение станет равно нулю, и лампа погаснет.
Как только подключится батарейка, лампа начнет светиться, а устройство – заряжаться. Это позволит использовать радиодеталь в качестве источника питания при его отключении во время прерываний.
Если взять простую схему и щелкать выключатель, свет будет мигать. Но, подключив устройство в цепь, свет останется включенным во время переключений.
По крайней мере, на некоторый промежуток времени. Это происходит потому, что конденсатор будет разряжаться и за счет этого питать цепь.
Основные параметры и характеристики
На самом устройстве можно видеть два параметра. Они обозначают значение емкости и напряжения. Емкость измеряется в фарадах, которые обозначены заглавной буквой на корпусе прибора. Но обычная емкость имеет размерность – микрофарады.
Вторым показателем устройства является вольт. Он обозначает максимальное напряжение, с которым прибор может работать. Если максимальное напряжение превышает допустимое значение, прибор взорвется.
Классификация
Пластины конденсатора называются обкладками, потому что в различных видах радиоприборов пластины используются не всегда.
Конденсаторы бывают нескольких видов по конструкции:
- Алюминиевые электролитические конденсаторы. Вместо пластин используется алюминиевая фольга. В качестве другой обкладки используется жидкий электролит. В качестве разделителя используется диэлектрик, представляющий собой оксидную пленку на фольге из алюминия. Недостатком такого конденсатора является паразитная индуктивность – из-за обкладки, свернутой в рулон.
- Танталовые или ниобиевые. В качестве анода выступает танталовая губка, находящаяся в среде электролита. Такие конденсаторы используются в высокочастотных цепях.
- Керамические конденсаторы. Разделяются на дисковые и многослойные. Они имеют меньшие емкости, но более надежны в работе. Недостатком является то, что керамика очень подвержена термическому воздействию, и при перепаде температур емкость прибора меняется.
- Пленочные конденсаторы лишены недостатков керамических. В качестве диэлектрика используются пленка из различных материалов. Это полипропилен, полистирол и др. Такие конденсаторы хорошо удерживают емкость, не создают индуктивность, могут самовосстанавливаться и очень надежны.
По сферам применения конденсаторы делятся на классы:
- пусковые;
- сглаживающие;
- баластные;
- разделительные или межконтактные.
Маркировка
На корпусе конденсатора нанесен рисунок в виде полос и символов. Это показывает, какая из сторон имеет отрицательный полюс. На корпусе радиодетали начертано предельное напряжение, измеряемое в вольтах, и емкость – в нанофарадах или микрофарадах.
Буква «К» означает отклонение от номинальной емкости на плюс-минус 10%. Разные буквы показывают величину отклонения в процентах.
Буквы, нанесенные на приборе, означают материал диэлектрика. На некоторых приборах может указываться серия и сертификаты.
Обозначение на схемах
Конденсатор имеет обозначение на схемах в виде двух параллельных полос, расположенных на небольшом расстоянии одна от другой. Они представляют собой две металлические пластины, входящие в состав радиодетали.
Соединение конденсаторов
Электронные устройства могут иметь последовательное и параллельное соединение. При последовательном подключении емкость приборов не суммируется, и ее значение будет равно самому маленькому параметру в этой цепи. Сложение емкостей происходит при включении их параллельно.
Радиодетали используются в паре с другими деталями. Такие подключения применяются для создания различных колебательных контуров, частотных фильтров и цепей с обратной связью. Теперь вы знаете: конденсатор – что это?
В работе с данным прибором необходимо быть очень осторожным. Он накапливает электрическую энергию, и может сохранять высокие значения напряжения долгое время.