Vzorec zapojení kondenzátoru

Kondenzátor má specifickou kapacitu. Pokud požadovaná kapacita není k dispozici, lze pro dosažení požadované kapacity zapojit dva nebo více kondenzátorů. Pro správné zapojení kondenzátorů je nezbytná důkladná znalost kondenzátorových obvodů.

Než se pustíte do studia obvodů s kondenzátory, nejprve si ujasněte jejich symboly. Vzorec zapojení kondenzátoru 1Následuje. Dvě svislé čáry v symbolu kondenzátoru představují dva vodiče v deskovém kondenzátoru. V symbolu baterie představuje delší svislá čára vysoký potenciál (+) a kratší svislá čára nízký potenciál (-). Vodorovné čáry v symbolu kondenzátoru i baterie představují vodiče.

Sériový obvod

Vzorec zapojení kondenzátoru 2Dva kondenzátory zapojené tak, jak je znázorněno vlevo, se nazývají sériové kondenzátory. Obrázek vpravo ukazuje náhradní kondenzátor s kapacitou rovnou kapacitě dvou sériově zapojených kondenzátorů.

Zpočátku jsou oba kondenzátory nenabité. Po připojení k baterii se horní deska kondenzátoru C1 který je připojen ke kladnému pólu baterie, se kladně nabije, protože z něj vycházejí elektrony a spodní deska kondenzátoru C2 Kondenzátor připojený k zápornému pólu baterie se v důsledku přijatých elektronů záporně nabije. Záporně nabité elektrony se pohybují, protože jsou přitahovány ke kladně nabitému kladnému pólu baterie. Tyto elektrony jsou pak záporně nabitým záporným pólem baterie odpuzovány směrem ke spodní desce kondenzátoru C.2Horní deska kondenzátoru C1 Kladně nabitá deska přitahuje elektrony z horní desky kondenzátoru C.2 takže elektrony se pohybují směrem k spodní desce kondenzátoru C1V důsledku toho spodní deska kondenzátoru C1 se záporně nabije a horní deska kondenzátoru C2 se kladně nabijí.

ČTĚTE TAKÉ  Příklady otázek o teple a změnách skupenství

Záporný náboj vycházející z horní desky kondenzátoru C1 stejné množství jako záporný náboj, který vstupuje na spodní desku kondenzátoru C2 a horní desku kondenzátoru C1 získává kladný náboj, který má stejnou velikost jako záporný náboj, který z něj vychází. Podobně záporný náboj na spodní ploše kondenzátoru C1 je stejný jako kladný náboj na horní ploše kondenzátoru C2Každá deska vodiče má tedy stejné množství náboje, ale znaménko je jiné, kde horní deska kondenzátoru C1 nabitý +Q, spodní deska kondenzátoru C1 nabitý -Q, horní deska kondenzátoru C2 nabitý +Q a spodní deska kondenzátoru C2 nabitý -Q. V sériovém obvodu je množství elektrického náboje na kondenzátoru C1 (Q1) = částka elektrický náboj na kondenzátoru C2 (Q2) = Q.

A co elektrický potenciál? V sériovém obvodu je elektrický potenciál na náhradním kondenzátoru stejný jako elektrický potenciál na každém kondenzátoru, V = V1 + V2. Elektrický potenciál na kondenzátoru C1 je V1 = Q/C1, elektrický potenciál na kondenzátoru C2 je V2 = Q/C2 a elektrický potenciál na náhradním kondenzátoru je V = Q/C.
V=V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Otázky a odpovědi2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
Pokud jsou tři kondenzátory zapojeny sériově, výše uvedený vzorec se změní na:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Pokud jsou čtyři kondenzátory, přidejte 1/C4Podobně, pokud je kondenzátorů pět atd. Toto je vzorec pro určení kapacity náhradního kondenzátoru pro kondenzátory zapojené sériově.

ČTĚTE TAKÉ  Proč je vítr chladný?

Předpokládejme, že C1 je 2 a C2 je 1, pak kapacita náhradního kondenzátoru je:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Na základě tohoto výpočtu se usuzuje, že kapacita náhradního kondenzátoru je menší než kapacita každého kondenzátoru zapojeného do série.

Paralelní obvod

Vzorec zapojení kondenzátoru 3Dva kondenzátory zapojené tak, jak je znázorněno vlevo, se nazývají paralelní kondenzátory. Obrázek vpravo ukazuje ekvivalentní kondenzátor s kapacitou rovnou dvěma paralelně zapojeným kondenzátorům.

Horní deska kondenzátoru C1 Dan C.2 připojen ke kladnému pólu baterie tak, aby tyto dvě desky měly vysoký elektrický potenciál. Mezitím spodní deska kondenzátoru C1 Dan C.2 připojen k zápornému pólu baterie, takže i tyto dvě desky mají nízký elektrický potenciál. Lze tedy usoudit, že každý paralelně zapojený kondenzátor má stejný potenciálový rozdíl jako potenciálový rozdíl baterie (V1 = V2 = V).

Když jsou k baterii připojeny dva paralelní kondenzátory, kladný pól baterie přitahuje elektrony k horní desce, zatímco záporný pól baterie je odpuzuje ke spodní desce, což způsobuje pohyb elektronů z horní desky na spodní. Dvě horní desky ztrácejí elektrony a stávají se kladně nabitými, zatímco dvě spodní desky elektrony získávají a stávají se záporně nabitými. Přenos elektronů se zastaví, jakmile se rozdíl potenciálů mezi dvěma vodivými deskami rovná rozdílu potenciálů baterie.

ČTĚTE TAKÉ  Obnovitelné zdroje energie

Horní deska kondenzátoru C1 a spodní desku kondenzátoru C1 mají stejný elektrický náboj, ale opačná znaménka. Podobně horní deska kondenzátoru C2 a spodní desku kondenzátoru C2 ukládá elektrický náboj stejné velikosti, ale s opačnými znaménky. Pokud je elektrický náboj uložený v kondenzátoru C1 je Q1 a elektrický náboj uložený v kondenzátoru C2 je Q2 pak množství elektrického náboje uloženého ve dvou paralelně zapojených kondenzátorech je Q = Q1 + Q2Celkový elektrický náboj na paralelně zapojených kondenzátorech je tedy stejný jako součet nábojů na každém kondenzátoru.

Velikost elektrického náboje na každém paralelně zapojeném kondenzátoru se vypočítá pomocí rovnice Q1 = C1 ΔV a Q2 = C2 ΔV, zatímco velikost elektrického náboje na náhradním kondenzátoru se vypočítá pomocí rovnice Q = C ΔV, kde Q je elektrický náboj, C je kapacita a ΔV je rozdíl elektrických potenciálů. Rovnice Q = Q1 + Q2 přeformulováno nahrazením Q:
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
C = C1 + C2
Potenciální rozdíl ΔV je stejný, a proto je z rovnice vyloučen.
Pokud jsou tři kondenzátory zapojeny paralelně, výše uvedený vzorec se změní na:
C = C1 + C2 + C3
Pokud jsou čtyři kondenzátory, přidá se C4Podobně, pokud je kondenzátorů pět atd. Toto je vzorec pro určení kapacity náhradního kondenzátoru pro kondenzátory zapojené paralelně.

Předpokládejme, že C1 je 2 a C2 je 1, pak kapacita náhradního kondenzátoru je:
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3
Na základě tohoto výpočtu se usuzuje, že kapacita náhradního kondenzátoru je větší než kapacita každého paralelně zapojeného kondenzátoru.

 

 

Zanechte komentář