Artikel over de vergelijking van een condensatorschakeling.
Een condensator heeft een bepaalde capaciteit. Als de benodigde capaciteit niet beschikbaar is, kunnen twee of meer condensatoren worden aangesloten om de gewenste capaciteit te verkrijgen. Om een condensator correct aan te sluiten, is kennis van condensatorschakelingen vereist. 🙂
Voordat je begint met het bestuderen van de condensator Om een elektrisch circuit te begrijpen, is het belangrijk om eerst de volgende symbolen te kennen. De twee verticale lijnen in het condensatorsymbool stellen twee geleiders voor in een parallelle plaatcondensator. In het batterijsymbool staat een langere verticale lijn voor een hoge potentiaal (+) en een kortere verticale lijn voor een lage potentiaal (-). De horizontale lijn in zowel het condensatorsymbool als het batterijsymbool stelt de kabel voor.
Serieschakeling
Twee condensatoren die op de linker afbeelding zijn aangesloten, worden seriegeschakelde condensatoren genoemd. De rechter afbeelding toont een equivalente condensator met een capaciteit die gelijk is aan die van de twee seriegeschakelde condensatoren.
Aanvankelijk waren de twee condensatoren niet elektrisch geladen. Nadat ze op de batterij waren aangesloten, werd de plaat van condensator C1, die met de positieve pool van de batterij is verbonden, positief geladen. Dit komt doordat elektronen eruit bewegen. De onderste plaat van condensator C2, die met de negatieve pool van de batterij is verbonden, werd negatief geladen doordat deze elektronen opnam. Negatief geladen elektronen bewegen doordat ze worden aangetrokken door de positieve pool van de batterij, die positief geladen is.
Deze elektronen worden vervolgens door de negatief geladen negatieve pool van de batterij afgestoten en naar de onderkant van condensator C2 getrokken . De plaat van de positief geladen condensator C1 trekt de elektronen van de bovenkant van condensator C2 aan , waardoor de elektronen naar de onderkant van condensator C1 bewegen . Hierdoor wordt de plaat van condensator C1 negatief geladen en de plaat van condensator C2 positief geladen.
De negatieve lading die aan de bovenkant van condensator C1 ontsnapt, is even groot als de negatieve lading die aan de onderkant van condensator C2 binnenkomt . De plaat van condensator C1 krijgt een positieve lading die gelijk is aan de negatieve lading die eruit ontsnapt. De negatieve lading op de onderste plaat van condensator C1 is dus gelijk aan de positieve lading op de plaat van condensator C2 . Beide geleidende platen hebben dus dezelfde hoeveelheid lading, maar het teken is verschillend, waarbij de bovenkant van condensator C1 een lading van +Q heeft.
De onderkant van de condensator C1 is geladen -Q, de bovenkant van de condensator C2 is geladen met +Q, en de onderkant van de condensator C2 is geladen met -Q. In een serieschakeling is de hoeveelheid elektrische lading op de condensator C1 (Q1) = de hoeveelheid elektrische lading op condensator C2 (Q2) = Q.
En hoe zit het met de elektrische potentiaal? In een serieschakeling is de elektrische potentiaal van de equivalente condensator gelijk aan de elektrische potentiaal van elke afzonderlijke condensator, V = V1 + V2Het elektrische potentiaal van condensator C1 is V1 = Q/C1, de elektrische potentiaal van condensator C2 is V2 = Q/C2, en de elektrische potentiaal van de condensator is V = Q/C.
V = V 1 + V 2
Q/C = Q/C 1 + Q/C 2
Q/C = Q (1/C 1 + 1/C 2 )
1/C = 1/C 1 + 1/C 2
Als er drie condensatoren in serie zijn geschakeld, verandert de bovenstaande formule in:
1/C = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3
Als er vier condensatoren zijn, wordt er 1/C 4 bij opgeteld. Hetzelfde geldt voor vijf condensatoren, enzovoort. Dit is de formule voor het bepalen van de capaciteit van de equivalente condensator voor condensatoren die in serie zijn geschakeld.
Stel dat C1 gelijk is aan 2 en C2 gelijk is aan 1, dan is de capaciteit van de vervangende condensator:
1/C = 1/C 1 + 1/C 2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Op basis van deze berekening wordt geconcludeerd dat de capaciteit van de vervangende condensator kleiner is dan de capaciteit van elk van de in serie geschakelde condensatoren.
Parallelschakeling
Twee condensatoren die op de linker afbeelding zijn aangesloten, worden parallel geschakelde condensatoren genoemd. De rechter afbeelding toont de vervangende condensator met een capaciteit gelijk aan die van de twee parallel geschakelde condensatoren.
De platen van condensatoren C1 en C2 zijn verbonden met de positieve pool van de batterij, waardoor deze twee platen een hoge elektrische potentiaal hebben. De onderste platen van condensatoren C1 en C2 zijn verbonden met de negatieve pool van de batterij, waardoor deze twee platen een lage elektrische potentiaal hebben. Hieruit kan worden geconcludeerd dat elke parallel geschakelde condensator een potentiaalverschil heeft dat gelijk is aan het potentiaalverschil van de batterij (V1 = V2 = V).
Wanneer de twee parallel geschakelde condensatoren op de batterij worden aangesloten, trekt de positieve pool van de batterij de elektronen naar de bovenste plaat. De negatieve pool van de batterij stoot de elektronen af, waardoor ze naar de onderste plaat worden geduwd en van boven naar beneden bewegen. De twee platen verliezen elektronen en worden daardoor positief geladen, terwijl de twee onderste platen elektronen opnemen en daardoor negatief geladen worden. De elektronenstroom stopt zodra het potentiaalverschil tussen de twee geleidende platen gelijk is aan het potentiaalverschil van de batterij.
De bovenkant van de condensator C1 en de onderkant van de condensator C1 slaan dezelfde elektrische lading op, maar hebben een tegengesteld teken. Op dezelfde manier geldt dit voor het bovenste deel van de condensator C.2 en het onderste deel van de condensator C2 Ze slaan dezelfde elektrische lading op, maar met tegengestelde tekens. Als de elektrische lading is opgeslagen in condensator C.1 is Q1 en de elektrische lading wordt opgeslagen in condensator C.2 is Q2, De hoeveelheid elektrische lading die in beide parallel geschakelde condensatoren is opgeslagen, is dan Q = Q.1 + Q2De totale elektrische lading op de parallel geschakelde condensatoren is dus gelijk aan de hoeveelheid lading op elke afzonderlijke condensator.
De elektrische lading in elke parallel geschakelde condensator wordt berekend met de vergelijking Q 1 = C 1 ΔV en Q 2 = C 2 ΔV, terwijl de grote elektrische lading op de vervangende condensator wordt berekend met de vergelijking Q = C ΔV. Hierin is Q de elektrische lading, C de capaciteit en ΔV het potentiaalverschil. De vergelijking Q = Q 1 + Q 2 wordt geherformuleerd door Q te substitueren:
Q = Q 1 + Q 2
C ΔV = C 1 ΔV + C 2 ΔV
C ΔV = ΔV (C 1 + C 2 )
C = C 1 + C 2
Het potentiaalverschil ΔV is gelijk, dus dat valt buiten de vergelijking.
Als er drie condensatoren parallel geschakeld zijn, verandert de bovenstaande formule in:
C = C 1 + C 2 + C 3
Als er vier condensatoren zijn, wordt C4 toegevoegd. Hetzelfde geldt als er vijf condensatoren zijn, enzovoort. Dit is de formule voor het bepalen van de capaciteit van een vervangende condensator voor parallel geschakelde condensatoren.
Als C1 gelijk is aan 2 en C2 gelijk is aan 1, dan is de capaciteit van de vervangende condensator:
C = C 1 + C 2 = 2 + 1 = 3
Op basis van deze berekening wordt geconcludeerd dat de capaciteit van de vervangende condensator groter is dan de capaciteit van elk van de parallel geschakelde condensatoren.
