Τύπος κυκλώματος πυκνωτή

Ένας πυκνωτής έχει μια συγκεκριμένη χωρητικότητα. Εάν η απαιτούμενη χωρητικότητα δεν είναι διαθέσιμη, μπορούν να συνδεθούν δύο ή περισσότεροι πυκνωτές για να επιτευχθεί η απαιτούμενη χωρητικότητα. Για να συνδέσετε σωστά τους πυκνωτές, είναι απαραίτητη η πλήρης κατανόηση των κυκλωμάτων πυκνωτών.

Πριν μελετήσετε τα κυκλώματα πυκνωτών, κατανοήστε πρώτα τα σύμβολα. Τύπος κυκλώματος πυκνωτή 1Τα ακόλουθα. Οι δύο κάθετες γραμμές στο σύμβολο του πυκνωτή αντιπροσωπεύουν τους δύο αγωγούς σε έναν πυκνωτή παράλληλων πλακών. Στο σύμβολο της μπαταρίας, η μεγαλύτερη κάθετη γραμμή αντιπροσωπεύει το υψηλό δυναμικό (+) και η μικρότερη κάθετη γραμμή αντιπροσωπεύει το χαμηλό δυναμικό (-). Οι οριζόντιες γραμμές τόσο στο σύμβολο του πυκνωτή όσο και στο σύμβολο της μπαταρίας αντιπροσωπεύουν τα καλώδια.

Κύκλωμα σειράς

Τύπος κυκλώματος πυκνωτή 2Δύο πυκνωτές συνδεδεμένοι όπως φαίνεται στα αριστερά ονομάζονται πυκνωτές σε σειρά. Η εικόνα στα δεξιά δείχνει έναν ανταλλακτικό πυκνωτή με χωρητικότητα ίση με τους δύο πυκνωτές που είναι συνδεδεμένοι σε σειρά.

Αρχικά, και οι δύο πυκνωτές είναι αφόρτιστοι. Αφού συνδεθούν στην μπαταρία, η άνω πλάκα του πυκνωτή C1 που είναι συνδεδεμένο με τον θετικό πόλο της μπαταρίας φορτίζεται θετικά επειδή τα ηλεκτρόνια κινούνται έξω από αυτό και η κάτω πλάκα του πυκνωτή C2 Ο πυκνωτής που είναι συνδεδεμένος στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας φορτίζεται αρνητικά λόγω των ηλεκτρονίων που λαμβάνει. Τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια κινούνται επειδή έλκονται από τον θετικά φορτισμένο θετικό πόλο της μπαταρίας. Αυτά τα ηλεκτρόνια στη συνέχεια απωθούνται από τον αρνητικά φορτισμένο αρνητικό πόλο της μπαταρίας προς την κάτω πλάκα του πυκνωτή C.2Άνω πλάκα πυκνωτή C1 Η θετικά φορτισμένη πλάκα έλκει ηλεκτρόνια από την άνω πλάκα του πυκνωτή C.2 έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια να κινούνται προς την κάτω πλάκα του πυκνωτή C1Ως αποτέλεσμα, η κάτω πλάκα του πυκνωτή C1 φορτίζεται αρνητικά και η άνω πλάκα του πυκνωτή C2 γίνονται θετικά φορτισμένα.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ  Παραδείγματα ερωτήσεων σχετικά με τη θερμότητα και τις αλλαγές στην κατάσταση

Αρνητικό φορτίο που εξέρχεται από την άνω πλάκα του πυκνωτή C1 την ίδια ποσότητα με το αρνητικό φορτίο που εισέρχεται στην κάτω πλάκα του πυκνωτή C2 και η άνω πλάκα του πυκνωτή C1 λαμβάνει ένα θετικό φορτίο ίσο σε μέγεθος με το αρνητικό φορτίο που βγαίνει από αυτό. Ομοίως, το αρνητικό φορτίο στην κάτω πλάκα του πυκνωτή C1 είναι το ίδιο με το θετικό φορτίο στην άνω πλάκα του πυκνωτή C2Έτσι, κάθε πλάκα αγωγού έχει την ίδια ποσότητα φορτίου αλλά το πρόσημο είναι διαφορετικό, όπου η άνω πλάκα του πυκνωτή C1 φορτισμένο +Q, η κάτω πλάκα του πυκνωτή C1 φορτισμένο -Q, η άνω πλάκα του πυκνωτή C2 φορτισμένο +Q και η κάτω πλάκα του πυκνωτή C2 φορτισμένο -Q. Σε ένα κύκλωμα σε σειρά, η ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου στον πυκνωτή C1 (Q1) = ποσό ηλεκτρικό φορτίο στον πυκνωτή C2 (Q2) = Q.

Τι γίνεται με το ηλεκτρικό δυναμικό; Σε ένα κύκλωμα σε σειρά, το ηλεκτρικό δυναμικό στον ανταλλακτικό πυκνωτή είναι το ίδιο με το ηλεκτρικό δυναμικό σε κάθε πυκνωτή, V = V1 + V2. Ηλεκτρικό δυναμικό στον πυκνωτή C1 είναι V1 = Ε/Σ1, το ηλεκτρικό δυναμικό στον πυκνωτή C2 είναι V2 = Ε/Σ2 και το ηλεκτρικό δυναμικό στον πυκνωτή αντικατάστασης είναι V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Ερωτήσεις/Απαντήσεις2
Q/C = Q (1/C1 + 1/Κ2)
1/C = 1/C1 + 1/Κ2
Εάν υπάρχουν τρεις πυκνωτές συνδεδεμένοι σε σειρά, ο παραπάνω τύπος αλλάζει σε:
1/C = 1/C1 + 1/Κ2 + 1/Κ3
Αν υπάρχουν τέσσερις πυκνωτές, τότε προσθέστε 1/C4Ομοίως, αν υπάρχουν πέντε πυκνωτές, και ούτω καθεξής. Αυτός είναι ο τύπος για τον προσδιορισμό της χωρητικότητας του ανταλλακτικού πυκνωτή για πυκνωτές συνδεδεμένους σε σειρά.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ  Γιατί ο άνεμος είναι δροσερός;

Ας υποθέσουμε ότι C1 είναι 2 και C2 είναι 1, τότε η χωρητικότητα του πυκνωτή αντικατάστασης είναι:
1/C = 1/C1 + 1/Κ2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Με βάση αυτόν τον υπολογισμό, συμπεραίνεται ότι η χωρητικότητα του πυκνωτή αντικατάστασης είναι μικρότερη από την χωρητικότητα κάθε πυκνωτή που συνδέεται σε σειρά.

Παράλληλο κύκλωμα

Τύπος κυκλώματος πυκνωτή 3Δύο πυκνωτές που συνδέονται όπως φαίνεται στα αριστερά ονομάζονται παράλληλοι πυκνωτές. Η εικόνα στα δεξιά δείχνει έναν ισοδύναμο πυκνωτή με χωρητικότητα ίση με τους δύο πυκνωτές που συνδέονται παράλληλα.

Άνω πλάκα πυκνωτή C1 Νταν Κ.2 συνδεδεμένο στον θετικό πόλο της μπαταρίας έτσι ώστε αυτές οι δύο πλάκες να έχουν υψηλό ηλεκτρικό δυναμικό. Εν τω μεταξύ, η κάτω πλάκα του πυκνωτή C1 Νταν Κ.2 συνδεδεμένο στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας, έτσι ώστε αυτές οι δύο πλάκες να έχουν επίσης χαμηλό ηλεκτρικό δυναμικό. Έτσι, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι κάθε πυκνωτής που συνδέεται παράλληλα έχει την ίδια διαφορά δυναμικού με τη διαφορά δυναμικού της μπαταρίας (V1 = V2 = V).

Όταν δύο παράλληλοι πυκνωτές είναι συνδεδεμένοι σε μια μπαταρία, ο θετικός πόλος της μπαταρίας έλκει ηλεκτρόνια στην επάνω πλάκα, ενώ ο αρνητικός πόλος της μπαταρίας απωθεί ηλεκτρόνια στην κάτω πλάκα, προκαλώντας την κίνηση ηλεκτρονίων από την επάνω πλάκα στην κάτω πλάκα. Οι δύο επάνω πλάκες χάνουν ηλεκτρόνια, φορτιζόμενες θετικά, και οι δύο κάτω πλάκες αποκτούν ηλεκτρόνια, φορτιζόμενες αρνητικά. Η μεταφορά ηλεκτρονίων σταματά όταν η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο πλακών αγωγών γίνει ίση με τη διαφορά δυναμικού της μπαταρίας.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ  Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας

Άνω πλάκα πυκνωτή C1 και η κάτω πλάκα του πυκνωτή C1 έχουν το ίδιο ηλεκτρικό φορτίο αλλά αντίθετο πρόσημο. Ομοίως, η άνω πλάκα του πυκνωτή C2 και η κάτω πλάκα του πυκνωτή C2 αποθηκεύει ένα ηλεκτρικό φορτίο ίδιου μεγέθους αλλά με αντίθετο πρόσημο. Εάν το ηλεκτρικό φορτίο που είναι αποθηκευμένο στον πυκνωτή C1 είναι το Q1 και το ηλεκτρικό φορτίο που είναι αποθηκευμένο στον πυκνωτή C2 είναι το Q2 τότε η ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που αποθηκεύεται στους δύο πυκνωτές που είναι συνδεδεμένοι παράλληλα είναι Q = Q1 + Q2Έτσι, το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο των πυκνωτών που είναι συνδεδεμένοι παράλληλα είναι το ίδιο με το άθροισμα των φορτίων κάθε πυκνωτή.

Το μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου σε κάθε πυκνωτή που συνδέεται παράλληλα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση Q1 = C1 ΔV και Q2 = C2 ΔV ενώ το μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου στον πυκνωτή αντικατάστασης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση Q = C ΔV, όπου Q είναι το ηλεκτρικό φορτίο, C είναι η χωρητικότητα και ΔV είναι η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού. Η εξίσωση Q = Q1 + Q2 αναδιατυπώνεται αντικαθιστώντας το Q:
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
Γ = Γ1 + C2
Η διαφορά δυναμικού ΔV είναι η ίδια και επομένως εξαλείφεται από την εξίσωση.
Εάν υπάρχουν τρεις πυκνωτές συνδεδεμένοι παράλληλα, ο παραπάνω τύπος αλλάζει σε:
Γ = Γ1 + C2 + C3
Αν υπάρχουν τέσσερις πυκνωτές, τότε προστίθεται C4Ομοίως, αν υπάρχουν πέντε πυκνωτές, και ούτω καθεξής. Αυτός είναι ο τύπος για τον προσδιορισμό της χωρητικότητας του ανταλλακτικού πυκνωτή για πυκνωτές συνδεδεμένους παράλληλα.

Ας υποθέσουμε ότι C1 είναι 2 και C2 είναι 1, τότε η χωρητικότητα του πυκνωτή αντικατάστασης είναι:
Γ = Γ1 + C2 = 2 + 1 = 3
Με βάση αυτόν τον υπολογισμό, συμπεραίνεται ότι η χωρητικότητα του πυκνωτή αντικατάστασης είναι μεγαλύτερη από την χωρητικότητα κάθε πυκνωτή που συνδέεται παράλληλα.

 

 

Αφήστε ένα σχόλιο