Чему равно сопротивление конденсатора без потерь постоянному току: Сопротивление конденсатора, теория и примеры

Содержание

Сопротивление конденсатора, теория и примеры

Сопротивление конденсатора постоянному току

Конденсатор характеризуют при помощи ряда параметров (емкость, рабочее напряжение и т. д), одной из таких характеристик является сопротивление. Конденсатор практически не пропускает постоянный электрический ток. То есть сопротивление конденсатора является бесконечно большим для постоянного тока, но это идеальный случай. Через реальный диэлектрик очень малый ток протекать может. Этот ток называют током утечки. Ток утечки является показателем качества диэлектрика, который применяется при изготовлении конденсатора. У современных конденсаторов ток утечки составляет некоторые доли микроампера. Сопротивление конденсатора в таком случае можно вычислить, используя закон Ома для участка цепи, зная величину напряжения, до которой заряжен конденсатор и ток утечки. Но обычно при решении учебных задач сопротивление конденсатора постоянному току считают бесконечно большим.

Сопротивление конденсатора переменному напряжению

При включении конденсатора в цепь с переменным током, ток свободно проходит через конденсатор. Это объясняется очень просто: происходит процесс постоянной зарядки и разрядки конденсатора. При этом говорят, что в цепи присутствует емкостное сопротивление конденсатора, помимо активного сопротивления.

И так, конденсатор, который включен в цепь переменного тока, ведет себя как сопротивление, то есть оказывает влияние на силу тока, текущую в цепи. Величину емкостного сопротивления обозначим как , его величина связана с частотой тока и определена формулой:

где – частота переменного тока; – угловая частота тока; C – емкость конденсатора.

Если конденсатор включен в цепь переменного тока, то в нем не затрачивается мощность, потому что фаза тока сдвинута по отношению к напряжению на . Если рассмотреть один период колебания тока в цепи (T), то происходит следующее: при заряде конденсатора (это составляет ) энергия в поле конденсатора запасается; на следующем отрезке времени () конденсатор разряжается и отдает энергию в цепь. Поэтому ёмкостное сопротивление называют реактивным (безваттным).

Следует заметить, что в каждом реальном конденсаторе реальная мощность (мощность потерь) все же тратится, при течении через него переменного тока. Это вызвано тем, что происходят изменения в состоянии диэлектрика конденсатора. Помимо этого существует некоторая утечка в изоляции обкладок конденсатора, поэтому появляется небольшое активное сопротивление, которое как бы включено параллельно конденсатору.

Примеры решения задач

влияние на переменный и постоянный ток, формулы для расчета

Конденсатор используется в схемах для разделения переменной и постоянной составляющей напряжения, при этом он хорошо проводит высокочастотный сигнал, и плохо — низкочастотный. Находясь в цепи постоянного тока, его импеданс принимается бесконечно большим. Для переменного тока ёмкостное сопротивление конденсатора не имеет постоянной величиной. Поэтому расчёт этого значения крайне важен при проектировании различных радиоэлектронных приборов.

Общее описание

Физически электронное устройство — конденсатор — представляет собой две обкладки, выполненные из проводящего материала, между которыми находится диэлектрический слой. С поверхности пластин выводятся два электрода, предназначенные для подключения в электрическую цепь. Конструктивно прибор может быть различного размера и формы, но его структура остаётся неизменной, то есть всегда происходит чередование проводящего и диэлектрического слоев.

Слово «конденсатор» произошло от латинского «condensatio» — «накопление». Научное определение гласит, что накопительный электрический прибор — это двухполюсник, характеризующийся постоянным и переменным значениями ёмкости и большим сопротивлением. Предназначен он для накопления энергии и заряда. За единицу измерения ёмкости принят фарад (F).

На схемах конденсатор изображается в виде двух прямых, соответствующих проводящим пластинам прибора, и перпендикулярно к их серединам нарисованными отрезками — выводами устройства.

Принцип действия конденсатора заключается в следующем: при включении прибора в электрическую цепь напряжение в ней будет иметь нулевую величину. В этот момент устройство начинает получать и накапливать заряд. Электрический ток, подающийся в схему, будет максимально возможным. Через некоторое время на одном из электродов прибора начнут накапливаться заряды положительного знака, а на другом — отрицательного.

Длительность этого процесса зависит от ёмкости прибора и активного сопротивления. Расположенный между выводами диэлектрик мешает перемещению частиц между обкладками. Но это будет происходить лишь до того момента, пока разность потенциалов источника питания и напряжение на выводах конденсатора не сравняются. В этот момент ёмкость станет максимально возможной, а электроток — минимальным.

Если на элемент перестают подавать напряжение, то при подключении нагрузки конденсатор начинает отдавать свой накопленный заряд ей. Его ёмкость уменьшается, а в цепи снижаются уровни напряжения и тока. Иными словами, накопительный прибор сам превращается в источник питания. Поэтому если конденсатор подключить к переменному току, то он начнёт периодически перезаряжаться, то есть создавать определённое сопротивление в цепи.

Характеристики прибора

Важнейшей характеристикой накопительного прибора является ёмкость. От неё зависит время заряда при подключении устройства к источнику тока. Время разряда напрямую связано со значением сопротивления нагрузки: чем оно выше, тем быстрее происходит процесс отдачи накопленной энергии. Определяется эта ёмкость следующим выражением:

C = E*Eo*S / d, где E — относительная диэлектрическая проницаемость среды (справочная величина), S — площадь пластин, d — расстояние между ними.

Кроме ёмкости конденсатор характеризуется рядом параметров, такими как:

удельная ёмкость — определяет отношение величины ёмкости к массе диэлектрика;
рабочее напряжение — номинальное значение, которое может выдержать устройство при подаче его на обкладки элемента;
температурная стабильность — интервал, в котором ёмкость конденсатора практически не изменяется;
сопротивление изоляции — характеризуется саморазрядом устройства и определяется током утечки;
эквивалентное сопротивление — состоит из потерь, образуемых на выводах прибора и слое диэлектрика;
абсорбция — процесс возникновения разности потенциалов на обкладках после разряда устройства до нуля;
ёмкостное сопротивление — уменьшение проводимости при подаче переменного тока;
полярность — из-за физических свойств материала, используемого при изготовлении, конденсатор сможет правильно работать, только если к обкладкам приложен потенциал с определённым знаком;
эквивалентная индуктивность — паразитный параметр, появляющийся на контактах устройства и превращающий конденсатор в колебательный контур.

Импеданс элемента

Общее сопротивление конденсатора (импеданс) переменному сигналу складывается из трёх составляющих: ёмкостного, резистивного и индуктивного сопротивления. Все эти величины при конструировании схем, содержащих накопительный элемент, необходимо учитывать. В ином случае в электрической цепи, при соответствующей обвязке, конденсатор может вести себя как дроссель и находится в резонансе. Из всех трёх величин наиболее значимой является ёмкостное сопротивление конденсатора, но при определённых обстоятельствах индуктивное тоже оказывает влияние.

Часто при расчётах паразитные значения вроде индуктивности или активного сопротивления принимаются ничтожно малыми, а конденсатор в этом случае называется идеальным.

Полное сопротивление элемента выражается в формуле Z = (R2 + (Xl-Xc) ² ) ^½, где

Xl — индуктивность;
Xс — ёмкость;
R — активная составляющая.

Последняя возникает из-за появления электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции. Непостоянство тока приводит к изменению магнитного потока, поддерживающего ток ЭДС самоиндукции постоянным. Это значение определяется индуктивностью L и частотой протекающих зарядов W. Xl = wL = 2*p*f*L. Xc — ёмкостное сопротивление, зависящее от ёмкости накопителя C и частоты тока f. Xc = 1/wC = ½*p*f*C, где w — круговая частота.

Разница между ёмкостным и индуктивным значениями называется реактивным сопротивлением конденсатора: X = Xl-Xc. По формулам можно увидеть, что при увеличении частоты f сигнала начинает преобладать индуктивное значение, при уменьшении — ёмкостное. Поэтому если:

X > 0, в элементе проявляются индуктивные свойства;
X = 0, в ёмкости присутствует только активная величина;
X < 0, в элементе проявляется ёмкостное сопротивление.

Активное сопротивление R связывается с потерями мощности, превращением её электрической энергии в тепловую. Реактивное — с обменом энергии между переменным током и электромагнитным полем. Таким образом, полное сопротивление можно найти, используя формулу Z = R +j*X, где j — мнимая единица.

Ёмкостное сопротивление

Для понимания процесса следует представить конденсатор в электрической цепи, по которой течёт переменный ток. Причём в этой цепи нет других элементов. Значение тока, проходящего через конденсатор, и напряжения, приложенного к его обкладкам, изменяется по времени. Зная любое из этих значений, можно найти другое.

Пускай ток изменяется по синусоидальной зависимости I (t) = Im * sin (w*t+ f 0). Тогда напряжение можно описать как U (t) = (Im/C*w) *sin (w*t+ f 0 -p/2). При учёте в формуле сдвига фаз на 90 градусов, возникающего между сигналами, вводится комплексная величина j, называемая мнимой единицей. Поэтому формула для нахождения тока будет выглядеть как I = U /(1/j*w*C). Но учитывая, что комплексное число только обозначает смещение напряжения относительно тока, а на их амплитудные значения не влияет, его можно убрать из формулы, тем самым значительно её упростив.

Так как по закону Ома сопротивление прямо пропорционально напряжению на участке цепи и обратно пропорционально току, то преобразуя формулы, можно будет получить следующее выражение:

Xc = 1/w*C = ½*p*f*C. Единица измерения — ом.

Становится понятно, что ёмкостное сопротивление зависит не только от ёмкости, но и от частоты. При этом чем больше эта частота, тем меньшее сопротивление конденсатор будет оказывать проходимому через него току. По отношению к ёмкости это утверждение будет обратным. Вот поэтому для постоянного тока, частота которого равна нулю, сопротивление накопителя будет бесконечно большим.

На практике всё немного по-другому. Чем ближе частота сигнала приближается к нулевому значению, тем больше становится сопротивление конденсатора, но при этом разрыв цепи наступить всё равно не может. Связанно это с током утечки. В случае когда частота стремится к бесконечности, сопротивление конденсатора должно становиться нулевым, но этого тоже не происходит — из-за присутствия паразитной индуктивности и всё того же тока утечки.

Индуктивная составляющая

При прохождении переменного сигнала через накопитель, его можно представить в виде последовательно включённой с источником питания катушки индуктивности. Эта катушка характеризуется большим сопротивлением в цепи переменного сигнала, чем постоянного. Значение силы тока в определённой точке времени находится как I = I 0 * sinw .

Приняв во внимание, что мгновенная величина напряжения U 0 обратна по знаку мгновенному значению ЭДС самоиндукции E 0, а также используя правило Ленца, можно получить выражение E = L * I, где L — индуктивность.

Следовательно: U = L*w * I 0 *cosw*t = U 0 *sin (wt + p /2) , причём ток отстаёт от напряжения на p /2. Используя закон Ома и приняв, что сопротивление катушки равно w * L, получится формула для участка электрической цепи, имеющая только индуктивную составляющую: U 0 = I 0 / w * L.

Таким образом, индуктивное сопротивление будет равно Xl = w * L, измеряется оно также в омах. Из полученного выражения видно, что чем больше частота сигнала, тем сильнее будет сопротивление прохождению тока.

Пример расчёта

Ёмкостное и индуктивное сопротивления относятся к реактивным, то есть таким, которые не потребляют мощности. Поэтому закон Ома для участка схемы с ёмкостью имеет вид I = U/Xc, где ток и напряжение обозначают действующие значения. Именно из-за этого конденсаторы используются в цепях для разделения не только постоянных и переменных токов, но и низкой и высокой частот. При этом чем ёмкость будет ниже, тем более высокой частоты сможет пройти ток. Если же последовательно с конденсатором включено активное сопротивление, то общий импеданс цепи находится как Z = (R ² +Xc ² ) ^½.

Практическое применение формул можно рассмотреть при решении задачи. Пусть имеется RC цепочка, состоящая из ёмкости C = 1 мкФ и сопротивления R = 5 кОм. Необходимо найти импеданс этого участка и ток цепи, если частота сигнала равна f = 50 Гц, а амплитуда U = 50 В.

В первую очередь понадобится определить сопротивление конденсатора в цепи переменного тока для заданной частоты. Подставив данные в формулу, получим, что для частоты 50 Гц сопротивление будет

Xc = 1/ (2*p*F*C) = 1/ (2*3,14*50*1* 10 ⁻⁶ ) = 3,2 кОм.

По закону Ома можно найти ток: I = U /Xc = 50 /3200 = 15,7 мА.

Напряжение берётся изменяемым по закону синуса, поэтому: U (t) = U * sin (2*p*f*t) = 50*sin (314*t). Соответственно, ток будет I (t) = 15,7* 10 ⁻³ + sin (314*t+p/2). Используя полученные результаты, можно построить график тока и напряжения при этой частоте. Общее сопротивление участка цепи находим как Z = (5000²+3200²)½ = 5 936 Ом =5,9 кОм.

Таким образом, подсчитать полное сопротивление на любом участке цепи несложно. При этом можно воспользоваться и так называемыми онлайн-калькуляторами, куда вводят начальные данные, такие как частота и ёмкость, а все расчёты выполняются автоматически. Это удобно, так как нет необходимости запоминать формулы и вероятность ошибки при этом стремится к нулю.

конденсатора в цепи переменного тока, формула

Электросопротивление — это параметр в электротехнике, характеризующий возможность вещества препятствовать прохождению электричества. В зависимости от качеств материала, электросопротивляемость может уменьшаться до крайне маленьких величин (микро\милиОмы — у проводников, металлов) или повышаться до огромных значений (ГигаОмы — изоляторов, диэлектриков). Величина противоположная сопротивлению — проводимость.

Что такое

Цепь, по которой протекает непостоянный ток, обладает полным сопротивлением. Вычисляется оно по сумме активного и реактивного сопротивлений, возведенных в квадрат.

Формула вычисления

Графическое изображение этой формулы представляет собой треугольник. Его катеты представлены активным и реактивным сопротивлениями, а гипотенуза полным электросопротивлением.

Графическое отображение формулы

Емкостное электросопротивление (Xc) является одним из видов реактивного сопротивления. Этот показатель характеризует противодействие электроемкости в цепи электротоку с переменными параметрами. Преобразование электроэнергии в тепловую в момент протекания электричества сквозь емкость не возникает (свойство реактивного сопротивления). Вместо этого осуществляется передача энергии электрического тока электрическому полю и обратно. Потерь энергии при таком обмене не происходит.

Емкостное сопротивление конденсатора можно сравнить с кастрюлей, наполняемой жидкостью, при полном заполнении ее объема она переворачивается, выливая содержимое, а затем наполняется заново. После достижения максимального заряда конденсатора происходит разрядка, затем он заряжается вновь.

Дополнительная информация: Конденсатор цепи способен накопить лишь ограниченную величину заряда до перемены полярности напряжения. По данной причине непостоянный ток не падает до нуля, важное отличие от постоянного электричества. Низкие значения частоты тока соответствуют низким показателям заряда, накопленного конденсатором, низким значениям противодействия электричеству, что придает реактивные свойства.

По сути, Xc — это противостояние электродвижущей силы конденсатора, уровню его заряда.

От чего зависит сопротивление конденсаторов цепей переменного тока

Показатели его, зависят не только от емкостных характеристик последнего, но и от частотной характеристики электротока, протекающего по цепи. Когда речь идет о сопротивлении резистора, то говорится о параметрах самого резистора, например, материале, форме, но полностью отсутствует взаимосвязь сопротивления его и показателей частоты электричества цепи (речь идет об идеальном резисторе, паразитные параметры которому не характерны). Когда речь идет об устройстве накопления энергии и заряда электрического поля — все иначе. Конденсатор одной и той же емкости при разных частотах тока обладает неодинаковым уровнем сопротивления. Амплитуда протекающего через него электричества при постоянной амплитуде напряжения обладает разной величиной.

Вычисление Xc

Рассматривая эту формулу сопротивления конденсатора в цепи переменного тока, к каким выводам можно прийти? При повышении частотных показателей сигнала, электросопротивляемость конденсатора снижается.

При повышении емкостных характеристик устройства для накопления заряда и энергии электрического поля Xc переменного электричества, проходящего сквозь него, будет стремиться вниз.

График, отображающий эту величину конденсатора при непостоянном токе цепи, имеет форму гиперболы

Момент приближения значений частоты к нулевым отметкам на оси (когда переменный электроток становится похож своими параметрами на постоянный), сопровождается возрастанием Xc конденсатора до беспредельных величин. Это действительно так: известно, что конденсатор сети постоянного тока является фактически разрывом цепи. Реальная электросопротивляемость, естественно, не бесконечна, ее ограничивает уровень конденсаторной утечки. Но величины его остаются на высоком уровне, который невозможно не учитывать.

При возрастании цифр частоты до уровня бесконечных значений, емкостное сопротивление электроконденсатора стремится к нулевым отметкам. Такое характеризует идеальные модели. В реальных условиях конденсатор имеет неприятные характеристики (такие как индуктивность и сопротивления утечек), поэтому снижение емкостного сопротивления происходит до определенных значений, после которых оно возрастает.

Обратите внимание! При подключении конденсатора к цепочке электричества с переменными параметрами, его мощность не тратится, потому что фазовые характеристики напряжения и силы тока сдвинуты на 90° в отношении друг друга. В одну четверть периода происходит зарядка электроконденсатора (энергия запасается в его электрополе), в следующее время происходит его разрядка, энергия поступает обратно в цепочку. Его электросопротивляемость является безваттной, реактивной.

Причины ёмкостного сопротивления

Причиной возникновения сопротивления емкостного считается уровень напряжения, возникающий на конденсаторе в процессе его заряда. Вектор его действия встречен вектору напряжения источника электричества, потому создает помеху воспроизведению электротока этим источником.

Как рассчитать Xc

Сила тока цепи с постоянными показателями напряжения в момент работы электроконденсатора равно 0. Ее значения в цепи с переменным напряжением после подключения конденсатора I ? 0. В итоге, цепочке с непостоянным напряжением конденсатор придает Xc меньшее, чем цепочке с неизменным показателем напряжения.

Формула вычисления показателя напряжения за одну секунду

Формула расчета величины силы электротока за мгновение

Получается, что изменения напряжения отличаются по фазе от изменений тока на π/2.

По закону, сформулированному Омом, показатели силы электротока находятся в прямой пропорциональной зависимости от величины напряжения цепи. Формула вычисления наибольших величин напряженности и силы тока:

Наибольшие величины напряженности и силы тока можно рассчитывать по формулеОкончательная формула расчета емкостного сопротивления в цепи переменного тока

ω = 2πf.

f — показатель частоты непостоянного тока, измеряется в герцах;

ω — показатель угловой частоты тока;

С — размер конденсатора в фарадах.

Важно! Xc не выступает параметром проводника, оно находится в зависимости от такой характеристики электроцепи, как частота электротока.

Повышение значений данной величины вызывает рост пропускающей способности конденсатора (предел его сопротивления току непостоянному понижается).

Представим, к цепи подключен конденсатор, емкостью 1 мкФ. Необходимо вычислить, уровень емкостного сопротивления при величине частоты 50 Гц и как изменится емкостное сопротивление цепи переменного тока при частоте 1 кГц. Амплитуда напряжения, подведенного к конденсатору, составляет 50 В.

После введения данных в формулу, определяющую Xc, и получаются значения:

Результат для частоты 50 ГцРезультат для 1 кГц

Емкостное сопротивление приравнивается к соотношению отклонений колебаний напряжения зажимов электрической цепочки с емкостными параметрами (с небольшими индуктивным и активным сопротивлениями) к колебаниям электротока цепочки. Она равнозначна электроконденсатору.

В чем измеряется емкостное электросопротивление

R представлено отношением напряжения к силе тока замкнутой электрической цепи, по закону Ома. Единицы измерения — Ом. Xc, как его разновидность, тоже измеряется в Омах.

Конденсаторы применяются при изготовлении фильтров. При параллельном присоединении к цепи, он способен задерживать высокие частоты, при последовательном удаляет низкие. Также они используются с целью отсечения переменной части от постоянной. Он незаменим в радиотехнике, при производстве датчиков приближения, для контроля процессов производства. Технологии, обладающие выше описанными свойствами, используются во всех областях промышленности.

Использование конденсатора в качестве сопротивления

Опубликовал admin | Дата 10 ноября, 2014

Маломощные зарядные устройства для герметизированных малогабаритных аккумуляторов, блоки питания для светодиодных ламп, блоки питания для низковольтных слаботочных устройств обычно подключают к первичной сети переменного тока 220 вольт через понижающие трансформаторы или добавочные резисторы. При этом на гасящем резисторе выделяется большая бесполезная мощность в виде тепла, а трансформаторы имеют большие габариты и вес.

Можно конечно применить малогабаритные трансформаторы, но из-за применения в них очень тонких обмоточных проводов, резко уменьшается надежность таких блоков питания. Известно, что конденсатор, установленный в цепи переменного тока, обладает реактивным сопротивлением, которое зависит от частоты переменного тока, протекающего через его обкладки. Использование конденсаторов позволяет гасить излишнее напряжение, при этом мощность на реактивном сопротивлении не выделяется и это является большим преимуществом конденсатора перед резистором. Один из методов расчета гасящего конденсатора я уже приводил ранее, теперь хочу предложить еще один, с использованием номограммы.
Так как полное сопротивление Z цепи, составленной из последовательно включенных нагрузки с активным сопротивлением Rн и гасящего конденсатора с реактивным сопротивлением Хс равно

то прямой расчет емкости гасящего конденсатора довольно сложен.

Поэтому проще воспользоваться номограммой. На ней по оси абсцисс отложены величины сопротивлений нагрузки Rн в килоомах, а по оси ординат отложены величины емкостей гасящих конденсаторов в микрофарадах. По оси, проведенной под углом сорок пять градусов – полные сопротивления Z цепи в килоомах.
Чтобы воспользоваться номограммой, надо определить сопротивление нагрузки — Rн. Rн = I2•R = U2/R и полное сопротивление цепи Z.
Пример. Мостовой выпрямитель с выходным напряжением 12 вольт и током нагрузки 120 мА необходимо питать от сети переменного тока 220 вольт. Надо найти емкость гасящего конденсатора, подключенного последовательно выпрямительному диодному мосту.
Для начала нам необходимо определить сопротивление нагрузки. Rн = U/I = 12 В / 0,12 А = 100 Ом. Теперь определяем полное сопротивление цепи в сети переменного тока 220 вольт. Z = 220 В/0,12 А = 1833 Ом. Далее определяем емкость гасящего конденсатора по номограмме. Для этого из точки на оси абсцисс, соответствующей сопротивлению 100 Ом восстановим перпендикуляр. Через точку, находящуюся на оси Z и соответствующей сопротивлению 1833 Ома, проводим дугу В с центром в точке 0, до пересечения с перпендикуляром А. Получаем точку С, которую проектируем на оси Y – ось емкости. Получаем необходимую емкость гасящего конденсатора, примерно 1,8 мкф. Все просто и удобно. Успехов. К.В.Ю.
Используемая литература: журнал «Радио» № 7 за 1970 год. Автор статьи В. Шишков
Скачать рисунок номограммы можно в формате sPlan здесь.

Скачать “Использование конденсатора в качестве сопротивления” Nomogramma.rar – Загружено 1936 раз – 2 КБ

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Сопротивление конденсатора постоянному току равно — КиберПедия

бесконечно большой величине +

малой величине

среднеквадратичной величине

ни один ответ не верен

При последовательном соединении конденсаторов их суммарная емкость

Увеличивается

уменьшается +

не изменяется

ни один ответ не верен

При параллельном соединении конденсаторов их суммарная емкость

увеличивается +

уменьшается

не изменяется

ни один ответ не верен

При последовательном соединении резисторов их суммарное сопротивление

увеличивается +

уменьшается

не изменяется

равно среднеквадратичной величине

При параллельном соединении резисторов их суммарное сопротивление

увеличивается

уменьшается+

не изменяется

равно среднеквадратичной величине

Конденсатор не проводит

постоянный ток +

переменный ток

оба варианта верны

Емкостное сопротивление конденсатора находится по формуле

Хс = 2πf

Xc = ωC

Xc = 1/(2πfC)+

Электрическая цепь состоит

из источника электрической энергии и проводов +

из резистора и амперметра

из электричества

из протонов

Напряжение обозначается

U +

Напряжение измеряется

в вольтах +

в сантиметрах

в амперах

в градусах

Сила тока обозначается

I+

Сила тока измеряется

в амперах+

в градусах

в джоулях

в вольтах

Сила тока измеряется прибором

Амперметром+

вольтметром

метром

кельвином

Сопротивление обозначается

R+

Сопротивление измеряется

в омах+

в вольтах

в ваттах

Сопротивление измеряется прибором

Омметром+

барометром

вольтметром

ваттметром

Закон Ома имеет вид

I = U/R+

I = U + R

I = U – R

I = U * R

Резистор имеет наибольшее сопротивление номиналом

2R2

120E

K20+

R10

Изменение показаний приборов РV и РА при перемещении движка реостата R1влево следующее

V уменьшится, I увеличится

V уменьшится, I уменьшится

V увеличится, I увеличится

V увеличится, I уменьшится

Тема: «Биполярный транзистор. Тиристор»

Транзистор называют биполярным, потому что:

используются носители заряда обоих знаков+

используются два электрода

используются два поля

ни один ответ не верен

Схема включения биполярного транзистора одновременно дает усиление по току и по напряжению

ОБ

ОЭ+

ОК

Эмиттерным повторителем называется схема включения биполярного транзистора

ОБ

ОЭ

ОК+

На рисунке представлено условное графическое изображение

полевого транзистора +

биполярного транзистора

тиристора

диода

В транзисторе p-n-p-типа токи находятся в соотношении:

i_к > i_э

i_к < i_{э +}

i_к = i_э

Параметр h32 определяется по характеристике транзистора

входной

выходной +

передаточной

иное

Укажите полярность напряжения соответственно на эмиттере и коллекторе транзистора типа p-n-p

плюс, плюс

минус, плюс

плюс, минус +

минус, минус

Средний слой у биполярных транзисторов называется

сток

исток

база +

коллектор

Полупроводниковый диод содержит p-n переходов

один +

два

три

четыре

Центральную область в полевом транзисторе называют

сток

канал +

исток

база

Полупроводниковый транзистор имеет p-n переходов

один

два +

три

четыре

Емкостное сопротивление | Формулы и расчеты онлайн

Конденсатор емкостью C имеет в цепи постоянного тока бесконечно большое сопротивление.
Если же приложить к конденсатору переменное напряжение,
то он будет периодически перезаряжаться, и в цепи потечет ток.
Напряжение на конденсаторе достигает максимального значения в те моменты, когда ток равен нулю.

Если R = 0, то напряжение на конденсаторе совпадает с приложенным напряжением и u = q/C.
Мгновенное значение тока определяется выражением:

\[ i = \frac{dq}{dt} = C \frac{du}{dt} = C \frac{d}{dt}(U_{m} \sin(ωt)) \]

Отсюда следует

\[ i = ωCU_{m} \cos(ωt) = ωCU_{m} \sin(ωt + \frac{π}{2}) \]

Емкостное сопротивление — график тока и напряжения

Между напряжением и током имеется разность фаз —π/2.

В чисто емкостной цепи переменного тока ток опережает напряжение на π/2 (или Т/4).

В соответствии с приведенным выше уравнением амплитуда тока I_m = ωCU_m. Сравнение с законом Ома U = RI показывает, что величина 1/ωС играет роль сопротивления.

Цепь переменного тока, содержащая емкость C, обладает сопротивлением переменному току; оно называется емкостным сопротивлением Х_C.

Единица СИ емкостного сопротивления: [X_C] = Ом.

Если

Х_C	емкостное сопротивление цепи переменного тока,	Ом
ω = 2πf	круговая частота переменного тока,	радиан/Секунда
C	емкость,	Фарад

то

\[ X_{C} = \frac{1}{ωC} \]

$ $

Ток в цепи, обладающей только емкостным сопротивлением, определяется выражением

\[ I = UωC \]

Вычислить, найти емкостное сопротивление

Емкостное сопротивление	стр. 687

Основы электричества: сопротивление, индуктивность и емкость

Электронные схемы являются неотъемлемой частью почти всех технологических достижений, достигнутых в нашей жизни сегодня. Сразу приходят на ум телевидение, радио, телефоны и компьютеры, но электроника также используется в автомобилях, кухонной технике, медицинском оборудовании и промышленных системах управления. В основе этих устройств лежат активные компоненты или компоненты схемы, которые электронно управляют потоком электронов, например, полупроводники.Однако эти устройства не могли функционировать без гораздо более простых пассивных компонентов, которые предшествовали полупроводникам на многие десятилетия. В отличие от активных компонентов, пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, не могут управлять потоком электронов с помощью электронных сигналов.

Сопротивление

Как следует из названия, резистор — это электронный компонент, который препятствует прохождению электрического тока в цепи.

В металлах, таких как серебро или медь, которые имеют высокую электропроводность и, следовательно, низкое удельное сопротивление, электроны могут свободно переходить от одного атома к другому с небольшим сопротивлением.

Электрическое сопротивление компонента схемы определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току, согласно HyperPhysics, веб-сайту физических ресурсов, размещенному на кафедре физики и астрономии Государственного университета Джорджии. Стандартной единицей измерения сопротивления является ом, который назван в честь немецкого физика Георга Симона Ома. Он определяется как сопротивление в цепи с током 1 ампер при 1 вольте. Сопротивление можно рассчитать с помощью закона Ома, который гласит, что сопротивление равно напряжению, деленному на ток, или R = V / I (чаще записывается как V = IR), где R — сопротивление, V — напряжение, а I — ток.

Резисторы обычно делятся на постоянные и переменные. Резисторы с фиксированным значением представляют собой простые пассивные компоненты, которые всегда имеют одинаковое сопротивление в установленных пределах по току и напряжению. Они доступны в широком диапазоне значений сопротивления, от менее 1 Ом до нескольких миллионов Ом.

Переменные резисторы — это простые электромеханические устройства, такие как регуляторы громкости и диммеры, которые изменяют эффективную длину или эффективную температуру резистора, когда вы поворачиваете ручку или перемещаете ползунок.

Пример индуктора из медного провода, установленного на печатной плате. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Индуктивность

Индуктор — это электронный компонент, состоящий из катушки с проволокой, через которую проходит электрический ток, создающий магнитное поле. Единицей измерения индуктивности является генри (H), названный в честь Джозефа Генри, американского физика, который независимо открыл индуктивность примерно в то же время, что и английский физик Майкл Фарадей. Один генри — это величина индуктивности, которая требуется для создания 1 вольт электродвижущей силы (электрического давления от источника энергии), когда сила тока изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.

Одним из важных применений индукторов в активных цепях является то, что они имеют тенденцию блокировать высокочастотные сигналы, пропуская низкочастотные колебания. Обратите внимание, что это противоположная функция конденсаторов. Объединение двух компонентов в схему может выборочно фильтровать или генерировать колебания практически любой желаемой частоты.

С появлением интегральных схем, таких как микрочипы, индукторы становятся все менее распространенными, потому что трехмерные катушки чрезвычайно трудно изготовить в двумерных печатных схемах.По этой причине, по словам Майкла Дубсона, профессора физики из Университета Колорадо в Боулдере, микросхемы разрабатываются без катушек индуктивности и вместо них используют конденсаторы для достижения практически тех же результатов.

Несколько примеров конденсаторов. Конденсаторы хранят электрический заряд. (Изображение предоставлено Питером Матисом, Университет Колорадо)

Емкость

Емкость — это способность устройства накапливать электрический заряд, и поэтому электронный компонент, который накапливает электрический заряд, называется конденсатором.Самый ранний пример конденсатора — лейденская банка. Это устройство было изобретено для накопления статического электрического заряда на проводящей фольге, которая выстилала внутреннюю и внешнюю поверхность стеклянной банки.

Простейший конденсатор состоит из двух плоских проводящих пластин, разделенных небольшим зазором. Разность потенциалов, или напряжение, между пластинами пропорциональна разнице в количестве заряда на пластинах. Это выражается как Q = CV, где Q — заряд, V — напряжение, а C — емкость.

Емкость конденсатора — это количество заряда, которое он может хранить на единицу напряжения. Единицей измерения емкости является фарад (Ф), названный в честь Фарадея, и определяется как способность хранить 1 кулон заряда с приложенным потенциалом 1 вольт. Один кулон (C) — это количество заряда, переносимого током в 1 ампер за 1 секунду.

Для повышения эффективности обкладки конденсатора уложены слоями или намотаны катушками с очень маленьким воздушным зазором между ними. В воздушном зазоре часто используются диэлектрические материалы — изоляционные материалы, которые частично блокируют электрическое поле между пластинами.Это позволяет пластинам накапливать больше заряда без искрения и короткого замыкания.

Конденсаторы часто встречаются в активных электронных схемах, использующих колебательные электрические сигналы, например, в радиоприемниках и звуковом оборудовании. Они могут заряжаться и разряжаться почти мгновенно, что позволяет использовать их для создания или фильтрации определенных частот в цепях. Колебательный сигнал может заряжать одну пластину конденсатора, в то время как другая пластина разряжается, а затем, когда ток меняется на противоположное, он заряжает другую пластину, в то время как первая пластина разряжается.

Как правило, более высокие частоты могут проходить через конденсатор, а более низкие частоты блокируются. Размер конденсатора определяет частоту среза, при которой сигналы блокируются или пропускаются. Комбинированные конденсаторы могут использоваться для фильтрации выбранных частот в заданном диапазоне.

Суперконденсаторы производятся с использованием нанотехнологий для создания сверхтонких слоев материалов, таких как графен, для достижения емкости в 10-100 раз больше, чем у обычных конденсаторов того же размера; но они имеют гораздо более медленное время отклика, чем обычные диэлектрические конденсаторы, поэтому их нельзя использовать в активных цепях.С другой стороны, их иногда можно использовать в качестве источника питания в определенных приложениях, например, в микросхемах памяти компьютера, чтобы предотвратить потерю данных при отключении основного питания.

Конденсаторы также являются важными компонентами устройств отсчета времени, например, разработанных компанией SiTime, базирующейся в Калифорнии. Эти устройства используются в самых разных приложениях, от мобильных телефонов до высокоскоростных поездов и торговли на фондовом рынке. Это крошечное устройство синхронизации, известное как МЭМС (микроэлектромеханические системы), для правильной работы полагается на конденсаторы.«Если резонатор [колебательный компонент в устройстве синхронизации] не имеет подходящего конденсатора и емкости нагрузки, схема синхронизации не будет надежно запускаться, а в некоторых случаях она вообще перестает колебаться», — сказал Пиюш Севалия, исполнительный директор. вице-президент по маркетингу в SiTime.

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена 16 января 2019 г. участником Live Science Рэйчел Росс.

Глоссарий терминов по конденсаторам | Конденсатор Иллинойс | Определения | Терминология

Illinois Capacitor предоставляет этот список терминологии для конденсаторов, чтобы помочь нашим клиентам, студентам и преподавателям. Если у вас есть комментарий к определению или предложения по дополнениям, сообщите нам об этом.

Пульсация переменного тока

Переменный ток, протекающий в конденсаторе, так называемый, потому что связанное с ним переменное напряжение движется, как рябь на воде, на напряжении смещения постоянного тока конденсатора.Пульсации тока вызывают нагрев конденсаторов. Максимально допустимый ток пульсаций — это допустимая величина, которая при этом соответствует спецификации срока службы конденсатора.

Старение

Изменение характеристик конденсатора с течением времени при определенных условиях.
Алюминиевый электролитический конденсатор

Алюминиевый электролитический конденсатор

Конденсатор, состоящий из двух алюминиевых электродов, разделенных бумагой, пропитанной электролитом. Диэлектрик — это оксид анода.

Температура окружающей среды

Температура окружающей среды, обычно неподвижного воздуха, окружающего конденсатор.

Анод

Положительный электрод электролитического конденсатора.

Осевой

Тип конденсатора, в котором два вывода подключены к противоположным концам основного корпуса компонента. Обычно он припаивается горизонтально к монтажной плате или используется для двухточечной проводки между клеммами.

Блокировка

Ситуация, когда постоянный ток (DC) не проникает в элемент схемы из-за высокого последовательного сопротивления конденсатора.

Пробой (прокол)

Разрывная цепь мгновенного действия (разряд) через слои изоляции конденсатора. Если конденсаторы с простой диэлектрической пленкой, это приведет к выходу из строя. Типы металлизированных пленок являются самовосстанавливающимися и должны устранить неисправность (конденсатор не подвергается воздействию повышенного напряжения.

Напряжение пробоя

Рабочее напряжение, которое вызовет нарушение изоляции между двумя проводниками. Номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 50% ~ 100% больше, чем напряжение в цепи.

Байпас (развязка)

Использование конденсатора для предотвращения части переменного тока сигнала от элемента схемы через низкоомный путь параллельно с элементом схемы.

Емкость

Мера способности конденсатора накапливать энергию при заданном напряжении, обычно выражаемая в фарадах, микрофарадах, нанофарадах или пикофарадах.

Емкостное реактивное сопротивление (Xc)

Сопротивление протеканию переменного или пульсирующего тока через конденсатор, измеряется в омах.Мнимая составляющая импеданса конденсатора.

Конденсатор

Пассивный схемный элемент, способный накапливать электрическую энергию и высвобождать ее в заданное время и с заданной скоростью.

Параллельный конденсатор

При параллельном подключении конденсаторов общая емкость представляет собой сумму емкостей отдельных конденсаторов. Это также увеличивает допустимость пульсаций тока.

Конденсатор серии

Конденсаторы, соединенные последовательно для более высокого общего номинального напряжения, хотя эта конфигурация будет иметь более низкую общую емкость, чем любой отдельный конденсатор в цепи.Эта последовательная схема предлагает. Падение напряжения на каждом конденсаторе складывается из общего приложенного напряжения.

Катод

Отрицательный электрод конденсатора.

Заряд

Количество электричества, присутствующего на пластинах конденсатора. Кроме того, действие принуждения электронов к пластинам конденсатора. См. Кулон.

Кулон

Кулон — это единица измерения электрического заряда в Международной системе единиц. Это заряд, переносимый постоянным током в один ампер за одну секунду.

Муфта

Ситуация, когда две цепи соединены вместе, и пропускается только переменное напряжение.

Коронный разряд

Корона — это небольшой, но локально интенсивный электрический разряд, который вводит заряд в изолирующую пленку, прилегающую к краям фольги / металлизации или в месте, где между фольгой / металлизацией и пленкой остается воздух. Разряд вызывается достаточно большим градиентом напряжения, чтобы ионизировать молекулы либо в пленке, либо в небольших воздушных карманах.Каждый разряд наносит небольшой, но совокупный ущерб пленке. Это приведет к короткому замыканию в плоской части пленки / фольги. Однако детали из металлизированной пленки самовосстанавливаются, но дополнительные разряды приводят к постепенной потере емкости.

Текущий

Количество заряда, превышающего заданную контрольную точку с течением времени.

Развязка

Разделительный конденсатор — это конденсатор, который используется для развязки или отделения одной части схемы от другой, чтобы на нее не влияли другие переменные, такие как напряжение или ток.(См. Обход.)

Диэлектрик

Изолирующая или непроводящая среда между пластинами конденсатора.

Диэлектрическое поглощение

Это свойство несовершенного диэлектрика, при котором происходит накопление электрических зарядов в теле материала, когда он находится в электрическом поле.

Диэлектрическая проницаемость

Отношение емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости такого же конденсатора, имеющего вакуум в качестве диэлектрика.

Диэлектрическая прочность

Средний среднеквадратичный градиент напряжения между двумя электродами конденсатора в момент отказа.

Коэффициент рассеяния (D.F. или Tan delta)

Мера потерь в конденсаторе, выраженная как отношение E.S.R. конденсатора к его реактивному сопротивлению при определенной частоте и температуре.

dv / dt Рейтинг

Максимальное время нарастания (или разряда) напряжения, которое конденсатор может выдержать при повреждении.

EDLC

См. Суперконденсаторы

Конденсатор электролитический

Алюминиевый электролитический конденсатор состоит из намотанного конденсаторного элемента, пропитанного жидким электролитом, подключенного к клеммам и запечатанного в емкости.Элемент состоит из анодной фольги, бумажных сепараторов, пропитанных электролитом, и катодной фольги. Фольга изготовлена из алюминия высокой чистоты и протравлена миллиардами микроскопических туннелей для увеличения площади поверхности, контактирующей с электролитом.

Электролит

Токопроводящий раствор между электродами конденсатора, используемый для восполнения диэлектрика в алюминиевом электролитическом конденсаторе.

EMI

Аббревиатура от «Электромагнитные помехи».Генерация нежелательного радиочастотного шума, который может быть вызван работой импульсного источника питания или другого электрического или электронного оборудования. Также называется RFI

Эквивалентное последовательное сопротивление (E.S.R.)

Сумма всех внутренних сопротивлений конденсатора, измеренных в Ом. Выражается математически как ESR = D.F. * Xc.

85/85 Рейтинг стресс-теста

Номер

85/85 относится к компоненту, прошедшему испытание на повышенный срок службы при температуре 85 ° C и влажности 85%.Через 1000–2000 часов (обычно) детали проверяются на наличие признаков коррозии или других признаков потенциальной неисправности.

Фарад

Основная единица измерения конденсатора. Конденсатор, заряженный до 1 вольт с зарядом в 1 кулон, будет иметь емкость 1 фарад. 1 мкФ = 0,000001 фарад.

Пленочные конденсаторы

Конденсатор, состоящий из двух металлических пластин, разделенных пластиковым (полимерным) диэлектрическим материалом.

Частота

Частота повторения переменной или пульсирующей волны, выраженная в циклах в секунду (C.P.S.) или герцах (Гц).

Гц

Единица измерения количества циклов сигнала переменного тока в секунду, указывающая на частоту.

Запорный конденсатор

Конденсатор, который обеспечивает выходное напряжение в течение короткого периода после снятия входного напряжения.

Импеданс (Zc)

Суммарное сопротивление переменного или пульсирующего тока, измеренное в Ом.Импеданс — это векторная сумма резистивной и реактивной составляющих конденсатора, математически выраженная как

Сопротивление изоляции

Отношение постоянного напряжения, приложенного к контактам конденсатора, и результирующего тока утечки, протекающего через диэлектрик и по его поверхности после прекращения начального зарядного тока, выраженное в мегомах или как постоянная времени мегом x микрофарады.

Ток утечки

Измерение паразитного постоянного тока, протекающего через конденсатор после подачи на него постоянного напряжения.

MTBF (Среднее время наработки на отказ)

MTBF (Средняя наработка на отказ) — это наиболее часто используемый сегодня рейтинг надежности. Алюминиевые электролитические конденсаторы не выходят из строя таким образом, чтобы можно было точно использовать MTBF. Вместо использования MTBF, срок службы нагрузки является обычным рейтингом надежности.

Металлизированный конденсатор

Конденсатор, в котором тонкий слой металла напыляется в вакууме непосредственно на диэлектрик.

Рабочая температура

Диапазон температур, обычно указываемый в градусах Цельсия, в котором конденсатор может работать в пределах номинальных характеристик.

Повышенное напряжение

Напряжение, приложенное к конденсатору, превышает его номинальное рабочее напряжение. При испытании на диэлектрическую стойкость конденсаторы испытываются на перенапряжение (испытание Hi-Pot) при напряжении в 1,5 или 2 раза выше номинального.

Полярность

Некоторые конденсаторы, такие как большинство алюминиевых электролитов, имеют полярность, ограничивающую направление, в котором ток имеет тенденцию течь. Другие специализированные электролиты (например, пуск двигателя, пленочные и керамические конденсаторы) неполярны.

Радиальный

Конденсатор, в котором оба вывода подключены к одному концу основного компонента.Конденсаторы с радиальными выводами обычно устанавливаются вертикально на печатную плату.

Пульсация и шум

Суммарная амплитуда составляющих переменного тока на выходе постоянного тока источника питания, обычно выражаемая в милливольтах от пика до пика или RMS.

Пульсирующий ток

Общее количество переменного и постоянного тока, которое может быть приложено к конденсатору при определенных условиях, не вызывая отказа. (См. Пульсация переменного тока)

Демпферный конденсатор

Конденсаторы, используемые независимо или с другими элементами схемы, для подавления переходных напряжений в электрических цепях.

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы, также называемые ультраконденсаторами или конденсаторами с двойным электрическим слоем (EDLC), представляют собой конденсаторы, состоящие из 2 металлических пластин с углеродным диэлектрическим материалом и проводящим электролитом.

Импульсное напряжение (SV)

Максимальное напряжение постоянного тока, которое конденсатор может выдерживать при любых обстоятельствах в течение короткого периода времени без каких-либо повреждений.

Температурный коэффициент

Ожидаемое изменение значения емкости при изменении температуры.

Снижение номинальных значений температуры

Когда конденсатор работает при более низкой температуре окружающей среды, чем номинальные характеристики, его срок службы нагрузки может быть увеличен. Количество улучшений можно подсчитать.

Допуск

Максимальное отклонение от номинального значения емкости при определенных условиях, выраженное в процентах от номинальной емкости.

Напряжение

Сила или электрическое давление, заставляющее ток течь через проводник.

Ультра конденсатор

См. Суперконденсаторы

Рабочее напряжение (WVDC)

Максимальное напряжение постоянного тока, подаваемое на конденсатор для непрерывной работы при максимальной номинальной температуре.

X Конденсатор

Утвержденный агентством по безопасности конденсатор, предназначенный для подключения к линиям питания для подавления электрических помех в нормальном режиме.

Новый Y-образный конденсатор

Одобренный агентством безопасности конденсатор, подключенный от линии к заземлению шасси для подавления электромагнитных помех.