Capacitatea este o măsură a capacității unui condensator de a stoca sarcini. Capacitatea este măsurată în farazi, numită după membrul de onoare al Universității din Sankt Petersburg, fizicianul englez Michael Faraday.
Conţinut
Ce este capacitatea?
Dacă îndepărtați un singur conductor electric la infinit de departe, excludeți influența corpurilor încărcate unul asupra celuilalt, atunci potențialul conductorului de la distanță va deveni proporțional cu sarcina. Dar pentru conductorii care diferă ca mărime, potențialele nu se potrivesc.
Unitatea SI de capacitate pentru un condensator este faradul. Factorul de proporționalitate este notat cu litera C - aceasta este capacitatea, care este afectată de dimensiunea și structura exterioară a conductorului. Materialul, starea de fază a substanței electrodului nu joacă un rol - sarcinile sunt distribuite pe suprafață. Prin urmare, în regulile internaționale CGS, capacitatea este măsurată nu în farazi, ci în centimetri.
O minge solitară cu o rază de 9 milioane km (1400 razele Pământului) conține 1 farad.Un element conductor separat deține încărcături în cantități insuficiente pentru utilizare în tehnologie. Tehnologia secolului 21 este creată capacitatea condensatoarelor cu unități de măsură peste 1 farad.
O structură de cel puțin 2 electrozi și un dielectric de separare este capabilă să acumuleze cantitatea de electricitate necesară pentru funcționarea circuitelor electronice. Într-un astfel de design, particulele pozitive și negative sunt atrase reciproc și se țin. Dielectricul dintre perechea electron-pozitron nu permite anihilarea. Această stare de sarcină se numește legată.
Anterior, echipamente voluminoase care nu erau foarte precise erau folosite pentru măsurarea cantităților electrice. Acum, chiar și un radioamator începător știe să măsoare capacitatea cu un tester.
Marcajele condensatorului
Cunoașterea caracteristicilor dispozitivelor electronice este necesară pentru o funcționare precisă și sigură.
Determinarea capacității unui condensator include măsurarea valorii cu instrumente și citirea marcajelor de pe carcasă. Valorile indicate și cele obținute în timpul măsurătorilor diferă. Acest lucru se datorează imperfecțiunii tehnologiilor de producție și variației operaționale a parametrilor (uzură, efecte de temperatură).
Capacitatea nominală și parametrii de toleranță sunt indicați pe carcasă. În aparatele de uz casnic se folosesc dispozitive cu o abatere de până la 20%. În industria spațială, echipamentele militare și automatizarea obiectelor periculoase, este permisă o răspândire a caracteristicilor de 5-10%. Diagramele de lucru nu conțin valori de toleranță.
Capacitatea nominală este codificată conform standardelor IEC - Comisia Electrotehnică Internațională, care reunește organizații naționale conform standardelor a 60 de țări.
Standardul IEC folosește notația:
- Codificare din 3 cifre. 2 caractere la început - numărul de pF, al treilea - numărul de zerouri, 9 la sfârșit - valoarea este mai mică de 10 pF, 0 în față - nu mai mult de 1 pF. Cod 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF sau 33 nF sau 0,033 uF. Pentru o citire ușoară, punctul zecimal din cod este înlocuit cu litera „R”. R8 \u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 cifre în marcaj. Ultimul este numărul de zerouri. 3 primul - valoare în pF. 3353 - 335000pF, 335nF sau 0,335uF.
- Folosind litere în cod. Litera µ este uF, n este nanofarad, p este pF. 34p5 - 34,5 pF, 1 p5 - 1,5 pF.
- Produsele ceramice Glider sunt codificate cu literele A-Z în 2 registre și un număr care indică puterea de 10. K3 - 2400 pF.
- Dispozitivele electrolitice SMD sunt marcate în 2 moduri: numere - capacitatea nominală în pF și lângă sau în 2 linii dacă există spațiu - valoarea tensiunii nominale; litera care codifică tensiunea și lângă 3 cifre, 2 determină capacitatea, iar ultima - numărul de zerouri. A205 înseamnă 10V și 2uF.
- Produsele de montare la suprafață sunt marcate cu un cod de litere și numere: CA7 - 10 uF și 16 V.
- Codificări - culoarea corpului.
Marcajele IEC, desemnările naționale și codurile mărcilor fac ca memorarea codurilor să nu aibă sens. Proiectanții de hardware și reparatorii au nevoie de surse de referință.
Calculul formulei
Calculul capacității nominale a elementului este necesar în 2 cazuri:
- Proiectanții de echipamente electronice calculează parametrul atunci când creează circuite.
- Maeștrii, în absența unor condensatoare de putere și capacitate adecvate, folosesc calculul elementului pentru a selecta dintre părțile disponibile.
Circuitele RC sunt calculate folosind valoarea impedanței - rezistența complexă (Z). Ra este pierderea curentă pentru încălzirea participanților la circuit. Ri și Re - iau în considerare influența inductanței și capacității elementelor. La bornele rezistorului din circuitul RC, tensiunea Ur este invers proporțională cu Z.
Rezistența termică crește potențialul la sarcină, iar reactivul îl reduce. Funcționarea condensatorului la frecvențe peste rezonante, atunci când componenta reactivă a rezistenței complexe crește, duce la pierderi de tensiune.
Frecvența de rezonanță este invers proporțională cu capacitatea de a stoca sarcina. Din formula pentru determinarea Fp, se calculează ce valori ale Sk (capacitatea condensatorului) sunt necesare pentru funcționarea circuitului.
Pentru a calcula circuitele cu impulsuri, se folosește constanta de timp a circuitului, care determină efectul RC asupra structurii impulsului. Dacă se cunosc rezistența circuitului și timpul de încărcare al condensatorului, capacitatea se calculează folosind formula constantei de timp. Adevărul rezultatului este influențat de factorul uman.
Maeștrii folosesc conexiuni paralele și în serie ale condensatoarelor. Formulele de calcul sunt inverse formulelor pentru rezistențe.
O conexiune în serie face capacitatea mai mică în conexiunea elementelor, un circuit paralel însumează valorile.
Cum se măsoară capacitatea unui condensator cu un multimetru?
La măsurarea parametrilor, condensatorul este descărcat preliminar prin închiderea cablurilor cu o șurubelniță cu izolație pe mâner. Dacă nu se face acest lucru, multimetrul de putere redusă va eșua.
Răspunsul la întrebarea cum se verifică capacitatea unui condensator cu un multimetru cu modul „Cx” este următorul:
- Porniți modul „Cx” și selectați limita de măsurare - 2000 pF - 20 μF într-un dispozitiv standard;
- Introduceți condensatorul în prizele din dispozitiv sau atașați sondele la bornele condensatorului și priviți valoarea de pe scara dispozitivului.
Un amperovoltmetru sau un multimetru determină prezența unui scurtcircuit sau a unui circuit deschis în interiorul carcasei.
Un condensator polar este inclus în circuitul dispozitivului, ținând cont de direcția curentului. Producătorii marchează electrozii produsului. Un condensator proiectat pentru o tensiune de 1-3 V se va defecta dacă curentul invers este mai mare decât în mod normal.
Înainte de măsurarea caracteristicilor, condensatorul electrolitic polar este dezlipit de pe placă. Porniți multimetrul pentru a măsura rezistența sau a testa semiconductori. Aplicați sondele la electrozii condensatorului polar - plus la plus, minus la minus. O capacitate bună va arăta o creștere lină a rezistenței. Pe măsură ce curentul de încărcare scade, EMF crește și atinge tensiunea sursei de alimentare.
O deschidere în condensator va arăta ca o rezistență infinită pe multimetru. Dispozitivul nu va răspunde sau indicatorul de pe copia analogică abia se va mișca.
Când elementul se defectează, parametrul măsurat nu corespunde cu valoarea nominală în direcția inferioară, proporțional cu valoarea de defalcare.
Dacă vă întrebați cum să măsurați rezistența în serie complexă sau echivalentă (ESR a unui condensator) cu un multimetru, atunci este problematic să faceți acest lucru fără un prefix. Condensatorul prezintă proprietăți reactive la curent de înaltă frecvență.
Alte metode de măsurare
Contorul de capacitate a condensatorului este asamblat conform schemelor dispozitivelor cu impulsuri. Secvențele de circuite RC cu rezistențe variabile creează o serie de semnale la ieșirea produsului cu o schimbare în trepte a frecvenței. Pentru a configura dispozitivul, utilizați un multimetru cu care va fi folosit prefixul.
Un set de condensatori testați este conectat la rândul său la structură, iar precizia de funcționare este ajustată în fiecare subgamă.
Un contor de capacitate pentru celule electrolitice polare este implementat schematic și configurat ca parte a unui prefix fără circuit oscilator. La ieșire, în loc de o tensiune în impulsuri, există o tensiune constantă.
În contoarele digitale de capacitate, sursa de alimentare este foarte stabilă. Parametrii „plutitori” ai elementelor din care este asamblat circuitul vor da o eroare inacceptabilă pentru precizia măsurării.
Pe elementele logice, sursele de curent alternat pulsat sunt create pentru măsurarea ESR.
Contoarele de capacitate a condensatorului ieftine, cum ar fi dispozitivele de punte RLC cu o funcție suplimentară de testare a rezistenței SMD, încărcarea la rețea și un afișaj LCD, sunt ele însele de dimensiunea unui deget. Ei îndeplinesc funcțiile unui complex metrologic profesional. Capabil să acționeze ca un contor de capacitate pentru condensatorii electrolitici, atât polari, cât și variabili.
Articole similare:
