Kondensatora ķēdes formula

Kondensatoram ir noteikta kapacitāte. Ja nepieciešamā kapacitāte nav pieejama, var savienot divus vai vairākus kondensatorus, lai sasniegtu nepieciešamo kapacitāti. Lai pareizi savienotu kondensatorus, ir nepieciešama padziļināta izpratne par kondensatoru ķēdēm.

Pirms kondensatoru shēmu izpētes vispirms ir jāsaprot simboli. Kondensatora ķēdes formula 1Tālāk ir sniegts apraksts. Divas vertikālās līnijas kondensatora simbolā attēlo divus vadītājus paralēlo plākšņu kondensatorā. Baterijas simbolā garākā vertikālā līnija attēlo augsto potenciālu (+), bet īsākā vertikālā līnija – zemo potenciālu (-). Horizontālās līnijas gan kondensatora, gan baterijas simbolos attēlo vadus.

Sērijas shēma

Kondensatora ķēdes formula 2Divus kondensatorus, kas savienoti, kā parādīts kreisajā pusē, sauc par virknē savienotiem kondensatoriem. Attēlā labajā pusē ir parādīts aizvietošanas kondensators ar kapacitāti, kas vienāda ar divu virknē savienoto kondensatoru kapacitāti.

Sākotnēji abi kondensatori nav elektriski uzlādēti. Pēc pievienošanas akumulatoram kondensatora C1 augšējā plāksne , kas ir savienota ar akumulatora pozitīvo polu, kļūst pozitīvi uzlādēta, jo elektroni pārvietojas ārpus tās, un kondensatora C2 apakšējā plāksne , kas ir savienota ar akumulatora negatīvo polu, kļūst negatīvi uzlādēta, jo tā uzņem elektronus. Negatīvi lādētie elektroni pārvietojas, jo tos pievelk akumulatora pozitīvais pols, kas ir pozitīvi uzlādēts. Pēc tam šos elektronus atgrūž akumulatora negatīvais pols, kas ir negatīvi lādēts, virzoties uz kondensatora C2 apakšējo plāksni . Kondensatora C1 augšējā plāksne , kas ir pozitīvi uzlādēta, piesaista elektronus no kondensatora C2 augšējās plāksnes , lai elektroni pārvietotos uz kondensatora C1 apakšējo plāksni . Tā rezultātā kondensatora C1 apakšējā plāksne kļūst negatīvi uzlādēta, un kondensatora C2 augšējā plāksne kļūst pozitīvi uzlādēta.

Negatīvais lādiņš, kas iziet no kondensatora C1 augšējās plāksnes, ir tāds pats kā negatīvais lādiņš, kas nonāk kondensatora C2 apakšējās plāksnes , un kondensatora C1 augšējā plāksne iegūst pozitīvu lādiņu, kas ir tāds pats kā no tās iznākošais negatīvais lādiņš. Tāpat negatīvais lādiņš uz kondensatora C1 apakšējās plāksnes ir tāds pats kā pozitīvais lādiņš uz kondensatora C2 augšējās plāksnes . Tātad katrai vadītāja plāksnei ir vienāds lādiņa daudzums, bet zīme ir atšķirīga, kur kondensatora C1 augšējās plāksnes lādiņš ir +Q, kondensatora C1 apakšējās plāksnes lādiņš ir -Q, kondensatora C2 augšējās plāksnes lādiņš ir + Q un kondensatora C2 apakšējās plāksnes lādiņš ir -Q. Virknes ķēdē elektriskā lādiņa daudzums uz kondensatora C1 ( Q1 ) = elektriskā lādiņa daudzums uz kondensatora C2 ( Q2 ) = Q.

Kā ar elektrisko potenciālu? Virknes ķēdē rezerves kondensatora elektriskais potenciāls ir tāds pats kā katra kondensatora elektriskais potenciāls, V = V1 + V2. Elektriskais potenciāls uz kondensatora C1 ir V1 = Q/C1, elektriskais potenciāls uz kondensatora C2 ir V2 = Q/C2 un aizvietojošā kondensatora elektriskais potenciāls ir V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Jautājumi un atbildes2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
Ja virknē ir savienoti trīs kondensatori, tad iepriekš minētā formula mainās uz:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Ja ir četri kondensatori, tad pievienojiet 1/C4Tāpat, ja ir pieci kondensatori utt. Šī ir formula, lai noteiktu virknē savienotu kondensatoru nomaiņas kondensatora kapacitāti.

Pieņemsim, ka C1 ir 2 un C2 ir 1, tad aizvietojošā kondensatora kapacitāte ir:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Pamatojoties uz šo aprēķinu, tiek secināts, ka aizvietojošā kondensatora kapacitāte ir mazāka nekā katra virknē savienotā kondensatora kapacitāte.

Paralēlā ķēde

Kondensatora ķēdes formula 3Divus kondensatorus, kas savienoti, kā parādīts kreisajā pusē, sauc par paralēli savienotiem kondensatoriem. Attēlā labajā pusē redzams līdzvērtīgs kondensators ar kapacitāti, kas ir vienāda ar divu paralēli savienoto kondensatoru kapacitāti.

Kondensatoru C1 un C2 augšējās plāksnes ir savienotas ar akumulatora pozitīvo polu, tāpēc tām ir augsts elektriskais potenciāls. Tikmēr kondensatoru C1 un C2 apakšējās plāksnes ir savienotas ar akumulatora negatīvo polu, tāpēc arī tām ir zems elektriskais potenciāls. Tādēļ var secināt, ka katram paralēli savienotajam kondensatoram ir potenciālu starpība, kas vienāda ar akumulatora potenciālu starpību (V1 = V2 = V).

Kad akumulatoram ir pievienoti divi paralēli kondensatori, akumulatora pozitīvais pols pievelk elektronus augšējai plāksnei, savukārt akumulatora negatīvais pols atgrūž elektronus no apakšējās plāksnes, izraisot elektronu pārvietošanos no augšējās plāksnes uz apakšējo plāksni. Abas augšējās plāksnes zaudē elektronus, kļūstot pozitīvi lādētas, un divas apakšējās plāksnes iegūst elektronus, kļūstot negatīvi lādētas. Elektronu pārnešana apstājas, kad potenciālu starpība starp abām vadītāja plāksnēm ir vienāda ar akumulatora potenciālu starpību.

Kondensatora C1 augšējā plāksne un kondensatora C1 apakšējā plāksne uzglabā vienādu elektrisko lādiņu, bet tām ir pretējas zīmes. Tāpat kondensatora C2 augšējā plāksne un kondensatora C2 apakšējā plāksne uzglabā vienādu elektrisko lādiņu, bet tām ir pretējas zīmes. Ja kondensatorā C1 uzkrātais elektriskais lādiņš ir Q1 un kondensatorā C2 uzkrātais elektriskais lādiņš ir Q2, tad kopējais paralēli savienotajos kondensatoros uzkrātais elektriskais lādiņš ir Q = Q1 + Q2 . Tātad kopējais paralēli savienoto kondensatoru lādiņu skaits ir vienāds ar katra kondensatora lādiņu summu.

Katra paralēli savienotā kondensatora elektriskā lādiņa lielumu aprēķina, izmantojot vienādojumu Q1 = C1 ΔV un Q2 = C2 ΔV, savukārt elektriskā lādiņa lielums uz nomaiņas kondensatora tiek aprēķināts, izmantojot vienādojumu Q = C ΔV, kur Q ir elektriskais lādiņš, C ir kapacitāte un ΔV ir elektriskā potenciāla starpība. Vienādojums Q = Q1 + Q2 pārformulēts, aizstājot Q :
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
CΔV = ΔV (C1 + C2)
C = C1 + C2
Potenciālu starpība ΔV ir vienāda un tāpēc tiek izslēgta no vienādojuma.
Ja paralēli ir savienoti trīs kondensatori, tad iepriekš minētā formula mainās uz:
C = C1 + C2 + C3
Ja ir četri kondensatori, tad pievieno C4Tāpat, ja ir pieci kondensatori utt. Šī ir formula paralēli savienotu kondensatoru nomaiņas kondensatora kapacitātes noteikšanai.

Pieņemsim, ka C1 ir 2 un C2 ir 1, tad aizvietojošā kondensatora kapacitāte ir:
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3
Pamatojoties uz šo aprēķinu, tiek secināts, ka rezerves kondensatora kapacitāte ir lielāka nekā katra paralēli savienotā kondensatora kapacitāte.

 

 

Atstājiet komentāru