Вопрос, что такое конденсатор, сегодня встречается нечасто, ведь даже начинающие радиолюбители и электрики сталкиваются с этим прибором постоянно. Хотя точного определения дать никто из них не может. Так вот конденсатор – это прибор, в котором скапливается заряд и энергия электрического поля. Само слово так и переводится с латинского – накопление.
По сути, конденсатор – это пассивный электронный компонент, который состоит из двух электродов в виде пластин, а между ними залит диэлектрик. Так вот толщина диэлектрика в несколько раз меньше толщины пластин. Это простейшая схема конденсаторы, чтобы было понятно, как этот элемент устроен.
Немного истории
Все началось в середине 18 века в городе Лейдене (это Голландия). Ученый из этого города Питер ван Мушенбрук проводил опыты со стеклянной банкой, которая изнутри и снаружи была отделана станиолем – это оловянная фольга (кстати, в то время алюминий еще не был найдет, поэтому алюминиевой фольги не было). Чтобы зарядить лейденскую банку, необходимо было использовать так называемую электрофорную машину (в принципе, другого источника электричества в те времена не было). Этот источник электроэнергии давал напряжение в несколько сот киловольт.
А вот чтобы разрядить эту банку Мушенбрук использовал людей. Он ставил последовательно десять гвардейцев, которые держались за руки. Опасный был опыт, потому что еще никто не знал, что этот эксперимент может закончиться смертельным исходом. Правда, все обошлось, удар был не очень сильным, хотя чувствительным. Все дело в том, что емкость экспериментальной банки была незначительной, импульс получился короткий по времени, а, значит, и мощность разряда была не очень большой.
Устройство конденсатора
Итак, о простейшей конструкции прибора вы уже осведомлены. Кстати, в качестве диэлектрика может быть использован воздух. Так вот существует такое понятие, как емкость конденсатора. Именно этот показатель определяет возможность элемента принимать определенное количество электричества. Этот показатель определяется по формуле:
C=έS/4πd, где
- C – это емкость, измеряемая в фарадах;
- S – это площадь пластин в м²;
- d – расстояние между пластинами в м;
- έ – диэлектрическая проницаемость среды.
Внимание! Из этой формулы можно сделать вывод: чем больше площадь пластин и меньше расстояние между ними, тем больше конденсаторная емкость.
Конечно, нельзя использовать данную формулу, как стандартную для всех видов конденсаторов. Ведь геометрия у них может быть разной. Но зависимость площади и расстояния точно такая же.
Насчет геометрии. Пластины не всегда могут быть плоскими. К примеру, металлобумажные конденсаторы. Во-первых, у них цилиндрический корпус. Во-вторых, в роли пластин выступает алюминиевая фольга с пропитанной техническим трансформаторным маслом конденсаторной бумагой. Именно бумага выступает в роли диэлектрика. А масло выполняет функции изоляции. Поэтому сворачивается все эта конструкция в клубок по периметру корпуса элемента.
Чем показательна именно эта форма? Это компактные размеры и большая емкость до несколько сотен микрофарад. Таким же способом устроены и другие виды конденсаторов.
Вернемся к формуле и обратим внимание на тот факт, что все размерные показатели говорят о том, что конденсатор в цепи переменного тока будет работать даже в том случае, если площадь пластин будет малой, а расстояние между ними огромное. Все равно емкость (незначительная) будет присутствовать. Поэтому в электронной технике подчас вместо конденсаторов устанавливают две дорожки на плато или скрученные два проводка в пластиковой оплетке, по которым подается электрический ток. Даже многожильный кабель имеет определенную емкость.
Поэтому когда задается вопрос, как сделать конденсатор, можно привести эти примеры. Кстати, чем длиннее провод, тем больше его емкость.
Диэлектрики
Если посмотреть формулу, то диэлектрическая проницаемость стоит в ее знаменателе. То есть, чем больше проводимость среды, тем больше емкость конденсатора. Номинал этой величины – это вакуум. Точно такой же показатель имеют воздух, полиэтилен, лавсан и так далее.
Но есть и другие материалы, проницаемость которых в несколько раз больше. К примеру, если между двумя пластинами залить спирт или ацетон, то емкость такого прибора вырастает в 20 раз. Правда, при этом произойдет моментальное разряжение за счет высокой электропроводимости того же спирта. Ток утечки – так называется это явление.
Поэтому в качестве диэлектриков используются специально созданные материалы, которые обеспечивают большую емкость прибора и минимальный ток утечки. Именно большое разнообразие диэлектриков характеризует большое разнообразие самих конденсаторов, которые устанавливаются в различных приборах в соответствии с определенными условиями эксплуатации.
Виды конденсаторов
Определенной классификации нет, но есть две основные разновидности: простые и электролитические. Что касается второго вида, то:
- во-первых, у них емкость в разы больше, а, значит, и размеры;
- во-вторых, их подключение производится строго по полярности, то есть, один выход у них плюс, другой минус.
Все остальное разделение – это чисто назначение и подключение, а конкретно:
- назначение;
- по изменению емкости;
- способ установки;
- в зависимости от вида защиты.
Поэтому все конденсаторы можно обозначать по типам. К примеру, общего или специального назначения, с переменной или постоянной емкостью, подстрочные, для печатного, поверхностного или навесного монтажа, защищенные или незащищенные, герметичные или открытые, изолированные или нет. По виду установки также существует разделение: на пайке, защелках или на винт.
Отметим, что электролитический вид – это конденсатор в цепи постоянного тока. То есть, он применяется чаще всего именно здесь. Но это не говорит о том, что его нельзя установить в сеть переменного тока.
Ионистор
Об этом конденсатора хотелось бы сказать пару слов отдельно. Это элемент электролитического типа, схожий с работой аккумулятора. Начнем с того, что ионистор заряжается буквально за несколько минут, поэтому его можно даже использовать в качестве дополнительного источника питания, настолько большая у него емкость.
Правда, есть у этого прибора и свои ограничения. Особенно это касается условий эксплуатации, которые влияют на срок службы. К примеру, если температура окружающей среды не превышает +40С, а подаваемое на элемент напряжения составляет 60% от номинала, то срок эксплуатации его будет выше 400000 часов. Если температуру поднять до +70С, а напряжение до 80%, то срок службы падает до 500 часов.
Маркировка
Существует два вида маркировки:
- цифровая;
- цветовая.
Что касается первой, то здесь есть также небольшое разделение, которое зависит от количества цифр, используемых в марке. Если цифр три, то две первые определяют емкость, а последняя количество нулей. Если в числе встречается буква «R», то она играет роль запятой. К примеру, 0R4 обозначает, что конденсатор 0,4 пФ. То же самое и с четырехчисловой кодировкой, где последняя цифра обозначает количество нулей, а три первые емкость прибора. Вот такая несложная расшифровка.
Цветовая маркировка конденсаторов – более сложная. Запомнить ее любителям очень сложно. Да и нет никакой надобности. Сегодня в интернете в свободном доступе можно найти сервисы, который сами определяют марку конденсатора. Здесь важно правильно вставить в таблицу цвета, которые размещены в последовательности на самом элементе.
