Un condensator are o capacitate specifică. Dacă capacitatea necesară nu este disponibilă, se pot conecta două sau mai multe condensatoare pentru a obține capacitatea necesară. Pentru a conecta corect condensatoarele, este esențială o înțelegere aprofundată a circuitelor condensatoarelor.
Înainte de a studia circuitele condensatoarelor, înțelegeți mai întâi simbolurile.
Următorul. Cele două linii verticale din simbolul condensatorului reprezintă cei doi conductori dintr-un condensator cu plăci paralele. În simbolul bateriei, linia verticală mai lungă reprezintă potențialul ridicat (+), iar linia verticală mai scurtă reprezintă potențialul scăzut (-). Liniile orizontale din simbolul condensatorului și al bateriei reprezintă firele.
Circuitul în serie
Două condensatoare conectate așa cum se arată în stânga se numesc condensatoare în serie. Imaginea din dreapta prezintă un condensator de schimb cu o capacitate egală cu cea a celor două condensatoare conectate în serie.
Inițial, ambele condensatoare nu sunt încărcate electric. După conectarea la baterie, placa superioară a condensatorului C1 , care este conectată la polul pozitiv al bateriei, se încarcă pozitiv deoarece electronii ies din ea, iar placa inferioară a condensatorului C2, care este conectată la polul negativ al bateriei, se încarcă negativ deoarece primește electroni. Electronii încărcați negativ se mișcă deoarece sunt atrași de polul pozitiv al bateriei, care este încărcată pozitiv. Apoi, acești electroni sunt respinși de polul negativ al bateriei, care este încărcată negativ spre placa inferioară a condensatorului C2 . Placa superioară a condensatorului C1 , care este încărcată pozitiv, atrage electroni de pe placa superioară a condensatorului C2, astfel încât electronii se mișcă spre placa inferioară a condensatorului C1 . Drept urmare, placa inferioară a condensatorului C1 se încarcă negativ, iar placa superioară a condensatorului C2 se încarcă pozitiv.
Sarcina negativă care iese din placa superioară a condensatorului C1 este aceeași cu sarcina negativă care intră în placa inferioară a condensatorului C2 , iar placa superioară a condensatorului C1 primește o sarcină pozitivă, aceeași cu sarcina negativă care iese din aceasta. În mod similar, sarcina negativă de pe placa inferioară a condensatorului C1 este aceeași cu sarcina pozitivă de pe placa superioară a condensatorului C2 . Deci, fiecare placă conductoare are aceeași cantitate de sarcină, dar semnul este diferit, unde placa superioară a condensatorului C1 are o sarcină de +Q, placa inferioară a condensatorului C1 are o sarcină de -Q, placa superioară a condensatorului C2 are o sarcină de +Q, iar placa inferioară a condensatorului C2 are o sarcină de -Q. Într-un circuit în serie, cantitatea de sarcină electrică de pe condensatorul C1 ( Q1 ) = cantitatea de sarcină electrică de pe condensatorul C2 ( Q2 ) = Q.
Dar potențialul electric? Într-un circuit serie, potențialul electric al condensatorului de înlocuire este același cu potențialul electric al fiecărui condensator, V = V1 + V2. Potențial electric pe condensatorul C1 este V1 = Î/C1, potențialul electric pe condensatorul C2 este V2 = Î/C2 iar potențialul electric pe condensatorul de înlocuire este V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Q/C2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
Dacă există trei condensatoare conectate în serie, formula de mai sus se schimbă în:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Dacă există patru condensatoare, atunci adăugați 1/C4În mod similar, dacă există cinci condensatoare și așa mai departe. Aceasta este formula pentru determinarea capacității condensatorului de înlocuire pentru condensatoarele conectate în serie.
Să presupunem că C1 este 2 și C2 este 1, atunci capacitatea condensatorului de înlocuire este:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Pe baza acestui calcul, se concluzionează că capacitatea condensatorului de înlocuire este mai mică decât capacitatea fiecărui condensator conectat în serie.
Circuit paralel
Două condensatoare conectate așa cum se arată în stânga se numesc condensatoare paralele. Imaginea din dreapta prezintă un condensator echivalent cu o capacitate egală cu cea a celor două condensatoare conectate în paralel.
Plăcile superioare ale condensatoarelor C1 și C2 sunt conectate la borna pozitivă a bateriei, deci au un potențial electric ridicat. Între timp, plăcile inferioare ale condensatoarelor C1 și C2 sunt conectate la borna negativă a bateriei, deci au și ele un potențial electric scăzut. Prin urmare, se poate concluziona că fiecare condensator conectat în paralel are o diferență de potențial egală cu diferența de potențial a bateriei (V1 = V2 = V).
Când două condensatoare paralele sunt conectate la o baterie, polul pozitiv al bateriei atrage electroni către placa superioară, în timp ce polul negativ al bateriei respinge electronii către placa inferioară, determinând deplasarea electronilor de pe placa superioară pe placa inferioară. Cele două plăci superioare pierd electroni, devenind încărcate pozitiv, iar cele două plăci inferioare câștigă electroni, devenind încărcate negativ. Transferul de electroni se oprește odată ce diferența de potențial dintre cele două plăci conductoare este egală cu diferența de potențial a bateriei.
Placa superioară a condensatorului C1 și placa inferioară a condensatorului C1 stochează aceeași sarcină electrică, dar au semne opuse. În mod similar, placa superioară a condensatorului C2 și placa inferioară a condensatorului C2 stochează aceeași sarcină electrică, dar au semne opuse. Dacă sarcina electrică stocată în condensatorul C1 este Q1 și sarcina electrică stocată în condensatorul C2 este Q2 , atunci sarcina electrică totală stocată în ambele condensatoare conectate în paralel este Q = Q1 + Q2 . Deci, sarcina electrică totală din condensatoarele conectate în paralel este egală cu suma sarcinilor din fiecare condensator.
Mărimea sarcinii electrice pe fiecare condensator conectat în paralel se calculează folosind ecuația Q1 = C1 ΔV și Q2 = C2 ΔV, în timp ce magnitudinea sarcinii electrice de pe condensatorul de înlocuire se calculează folosind ecuația Q = C ΔV, unde Q este sarcina electrică, C este capacitatea și ΔV este diferența de potențial electric. Ecuația Q = Q1 + Î2 reformulat prin înlocuirea lui Q:
Q = Q1 + Î2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 +C2)
C = C1 +C2
Diferența de potențial ΔV este aceeași și, prin urmare, este eliminată din ecuație.
Dacă există trei condensatoare conectate în paralel, formula de mai sus se schimbă în:
C = C1 +C2 +C3
Dacă există patru condensatoare, atunci se adaugă C4În mod similar, dacă există cinci condensatoare și așa mai departe. Aceasta este formula pentru determinarea capacității condensatorului de înlocuire pentru condensatoarele conectate în paralel.
Să presupunem că C1 este 2 și C2 este 1, atunci capacitatea condensatorului de înlocuire este:
C = C1 +C2 = 2 + 1 = 3
Pe baza acestui calcul, se concluzionează că capacitatea condensatorului de înlocuire este mai mare decât capacitatea fiecărui condensator conectat în paralel.