En kondensator har en spesifikk kapasitans. Hvis den nødvendige kapasitansen ikke er tilgjengelig, kan to eller flere kondensatorer kobles til for å oppnå den nødvendige kapasitansen. For å koble kondensatorer riktig er det viktig med grundig forståelse av kondensatorkretser.
Før du studerer kondensatorkretser, må du først forstå symbolene.
Følgende. De to vertikale linjene i kondensatorsymbolet representerer de to lederne i en parallellplatekondensator. I batterisymbolet representerer den lengste vertikale linjen det høye potensialet (+) og den kortere vertikale linjen representerer det lave potensialet (-). De horisontale linjene i både kondensator- og batterisymbolet representerer ledningene.
Seriekrets
To kondensatorer koblet som vist til venstre kalles kondensatorer i serie. Bildet til høyre viser en erstatningskondensator med en kapasitans lik de to kondensatorene som er koblet i serie.
I utgangspunktet er begge kondensatorene uladet. Etter at de er koblet til batteriet, vil den øvre platen på kondensator C1 som er koblet til batteriets positive pol blir positivt ladet fordi elektroner beveger seg ut av den og bunnplaten til kondensatoren C2 Kondensatoren som er koblet til batteriets negative pol blir negativt ladet på grunn av elektronene den mottar. De negativt ladede elektronene beveger seg fordi de tiltrekkes av batteriets positivt ladede positive pol. Disse elektronene blir deretter frastøtt av batteriets negativt ladede negative pol mot bunnplaten til kondensator C.2Toppplaten til kondensator C1 Den positivt ladede platen tiltrekker seg elektroner fra den øverste platen på kondensatoren C.2 slik at elektronene beveger seg mot bunnplaten til kondensator C1Som et resultat av dette, bunnplaten til kondensator C1 blir negativt ladet og den øvre platen på kondensator C2 bli positivt ladet.
Negativ ladning som kommer ut av den øvre platen til kondensator C1 samme mengde som den negative ladningen som kommer inn i bunnplaten til kondensator C2 og toppplaten til kondensator C1 får en positiv ladning som er lik i størrelse som den negative ladningen som kommer ut av den. På samme måte blir den negative ladningen på bunnplaten til kondensator C1 er den samme som den positive ladningen på topplaten til kondensator C2Så hver lederplate har samme mengde ladning, men fortegnet er forskjellig, der den øverste platen til kondensator C1 ladet +Q, bunnplaten til kondensatoren C1 ladet -Q, toppplaten til kondensatoren C2 ladet +Q og bunnplaten til kondensatoren C2 ladet -Q. I en seriekrets er mengden elektrisk ladning på kondensator C1 (Q1) = beløp elektrisk ladning på kondensator C2 (Q2) = Q.
Hva med det elektriske potensialet? I en seriekrets er det elektriske potensialet på erstatningskondensatoren det samme som det elektriske potensialet på hver kondensator, V = V1 + V2. Elektrisk potensial på kondensator C1 er V1 = Q/C1, det elektriske potensialet på kondensator C2 er V2 = Q/C2 og det elektriske potensialet på erstatningskondensatoren er V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Spørsmål og svar2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
Hvis det er tre kondensatorer koblet i serie, endres formelen ovenfor til:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Hvis det er fire kondensatorer, legg til 1/C4På samme måte, hvis det er fem kondensatorer, og så videre. Dette er formelen for å bestemme kapasitansen til erstatningskondensatoren for kondensatorer koblet i serie.
Anta C1 er 2 og C2 er 1, så er kapasitansen til erstatningskondensatoren:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Basert på denne beregningen konkluderes det med at kapasitansen til erstatningskondensatoren er mindre enn kapasitansen til hver kondensator koblet i serie.
Parallellkrets
To kondensatorer koblet som vist til venstre kalles parallelle kondensatorer. Bildet til høyre viser en ekvivalent kondensator med en kapasitans lik de to kondensatorene som er koblet parallelt.
Toppplaten til kondensator C1 Dan C2 koblet til batteriets positive pol slik at disse to platene har et høyt elektrisk potensial. I mellomtiden er bunnplaten til kondensator C1 Dan C2 koblet til batteriets negative pol, slik at disse to platene også har lavt elektrisk potensial. Det kan derfor konkluderes med at hver kondensator koblet parallelt har samme potensialforskjell som batteriets potensialforskjell (V1 = V2 = V).
Når to parallelle kondensatorer er koblet til et batteri, tiltrekker batteriets positive pol elektroner til topplaten, mens batteriets negative pol frastøter elektroner til bunnplaten, noe som får elektroner til å bevege seg fra topplaten til bunnplaten. De to topplatene mister elektroner og blir positivt ladet, og de to bunnplatene får elektroner og blir negativt ladet. Elektronoverføringen stopper når potensialforskjellen mellom de to lederplatene er lik batteriets potensialforskjell.
Toppplaten til kondensator C1 og bunnplaten til kondensator C1 har samme elektriske ladning, men har motsatt fortegn. På samme måte har toppplaten til kondensator C2 og bunnplaten til kondensator C2 lagrer en elektrisk ladning av samme størrelsesorden, men med motsatt fortegn. Hvis den elektriske ladningen lagret i kondensator C1 er Q1 og den elektriske ladningen lagret i kondensator C2 er Q2 så er mengden elektrisk ladning lagret i de to kondensatorene som er koblet parallelt Q = Q1 + Sp2Så den totale elektriske ladningen på kondensatorer koblet parallelt er den samme som summen av ladningene på hver kondensator.
Størrelsen på den elektriske ladningen på hver kondensator koblet parallelt beregnes ved hjelp av ligningen Q1 = C1 ΔV og Q2 = C2 ΔV mens størrelsen på den elektriske ladningen på erstatningskondensatoren beregnes ved hjelp av ligningen Q = C ΔV, hvor Q er den elektriske ladningen, C er kapasitansen og ΔV er den elektriske potensialforskjellen. Ligningen Q = Q1 + Sp2 omformulert ved å erstatte Q:
Q = Q1 + Sp2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
C = C1 + C2
Potensialforskjellen ΔV er den samme og elimineres derfor fra ligningen.
Hvis det er tre kondensatorer koblet parallelt, endres formelen ovenfor til:
C = C1 + C2 + C3
Hvis det er fire kondensatorer, legges C til4På samme måte, hvis det er fem kondensatorer, og så videre. Dette er formelen for å bestemme kapasitansen til erstatningskondensatoren for kondensatorer koblet parallelt.
Anta C1 er 2 og C2 er 1, så er kapasitansen til erstatningskondensatoren:
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3
Basert på denne beregningen konkluderes det med at kapasitansen til erstatningskondensatoren er større enn kapasitansen til hver kondensator som er koblet parallelt.