Článok o rovnici kondenzátorového obvodu
Kondenzátor má určitú kapacitu. Ak požadovaná kapacita nie je k dispozícii, je možné pripojiť dva alebo viac kondenzátorov, aby sa dosiahla požadovaná kapacita. Na správne pripojenie kondenzátora je potrebné poznať jeho obvod. 🙂
Pred štúdiom kondenzátor obvode, najprv pochopte nasledujúce symboly. Dve zvislé čiary na symbole kondenzátora predstavujú dva vodiče na doskových kondenzátoroch. Na symbole batérie predstavuje dlhšia zvislá čiara vysoký potenciál (+) a kratšia zvislá čiara nízky potenciál (-). Vodorovná čiara na symbole kondenzátora aj na symbole batérie predstavuje kábel.
Sériový obvod
Dva kondenzátory zapojené ako na ľavom obrázku sa nazývajú kondenzátory zapojené sériovo. Obrázok vpravo zobrazuje ekvivalentný kondenzátor, ktorého kapacita je ekvivalentná kapacite dvoch sériovo zapojených kondenzátorov.
Spočiatku neboli oba kondenzátory elektricky nabité. Po pripojení k batérii sa doska kondenzátora C1 , ktorá je pripojená ku kladnému pólu batérie, nabije kladne, pretože z nej vychádzajú elektróny, a spodná doska kondenzátora C2, ktorá je pripojená k zápornému pólu batérie, sa nabije záporne, pretože prijíma elektróny. Záporne nabité elektróny sa pohybujú, pretože sú priťahované kladným pólom batérie, ktorá je kladne nabitá.
Tieto elektróny sú potom odmietnuté záporne nabitými elektrónmi záporného pólu batérie smerom k spodnej časti kondenzátora C2 . Doska kladne nabitého kondenzátora C1 priťahuje elektróny z vrchu kondenzátora C2 , takže sa elektróny pohybujú smerom k spodnej časti kondenzátora C1 . V dôsledku toho sa doska kondenzátora C1 nabije záporne a doska kondenzátora C2 sa nabije kladne.
Záporný náboj, ktorý vystupuje z vrchu kondenzátora C1 , je rovnaký ako záporný náboj, ktorý vstupuje do spodnej časti kondenzátora C2 . A doska na kondenzátore C1 dostane kladný náboj, ktorý sa rovná zápornému náboju, ktorý z nej vystupuje. Záporný náboj na spodnej doske kondenzátora C1 sa rovná kladnému náboju na doske kondenzátora C2 . Takže každá vodivá doska má rovnaké množstvo náboja, ale znamienko je iné, pričom vrchná časť kondenzátora C1 je nabitá + Q.
Spodná časť kondenzátora C1 je nabitý -Q, vrchol kondenzátora C2 je nabitý +Q a spodná časť kondenzátora C2 je nabitý -Q. V sériovom obvode je množstvo elektrického náboja na kondenzátore C1 (Q1) = množstvo elektrického náboja na kondenzátore C2 (Q2) = Q.
A čo elektrický potenciál? V sériovom obvode je elektrický potenciál ekvivalentného kondenzátora rovný elektrickému potenciálu každého kondenzátora, V = V1 + V2Elektrický potenciál kondenzátora C1 je V1 = Q/C1, elektrický potenciál kondenzátora C2 je V2 = Q/C2, a elektrický potenciál kondenzátora je 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
Ak sú tri kondenzátory zapojené sériovo, vyššie uvedený vzorec sa zmení na:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/ C3
Ak sú štyri kondenzátory, pripočíta sa 1/C 4. Podobne, ak je päť kondenzátorov atď. Toto je vzorec na určenie kapacity ekvivalentného kondenzátora pre kondenzátory zapojené do série.
Predpokladajme, že C1 je 2 a C2 je 1, potom kapacita náhradného kondenzátora je:
1/C = 1/C 1 + 1/C 2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Na základe tohto výpočtu sa dospelo k záveru, že kapacita náhradného kondenzátora je menšia ako kapacita každého kondenzátora zapojeného do série.
Paralelný obvod
Dva kondenzátory zapojené ako na ľavom obrázku sa nazývajú paralelne zapojené kondenzátory. Pravý obrázok znázorňuje náhradný kondenzátor, ktorého kapacita sa rovná kapacite dvoch paralelne zapojených kondenzátorov.
Dosky kondenzátorov C1 a C2 sú pripojené ku kladnému pólu batérie, takže tieto dve dosky majú vysoký elektrický potenciál. Zatiaľ čo spodné dosky kondenzátorov C1 a C2 sú pripojené k zápornému pólu batérie, takže aj tieto dve dosky majú nízky elektrický potenciál. Možno teda usudzovať, že každý paralelne zapojený kondenzátor má potenciálový rozdiel rovný potenciálovému rozdielu batérie (V1 = V2 = V).
Keď sú dva paralelne zapojené kondenzátory pripojené k batérii, kladný pól batérie priťahuje elektróny k hornej platni. Záporný pól batérie ich odmieta k spodnej platni, takže sa elektróny pohybujú zhora nadol. Dve platne strácajú elektróny, čím sa nabijú kladne, a dve spodné platne prijímajú elektróny, čím sa nabijú záporne. Pohyb elektrónov sa zastaví, keď dve vodivé platne dosiahnu potenciálový rozdiel rovný potenciálovému rozdielu batérie.
Vrchná časť kondenzátora C1 a spodná časť kondenzátora C1 uchovávajú rovnaký elektrický náboj, ale majú opačné znamienko. Podobne aj vrchná časť kondenzátora C2 a spodná časť kondenzátora C2 ukladajú rovnaký elektrický náboj, ale majú opačné znamienka. Ak je elektrický náboj uložený v kondenzátore C1 je Q1 a elektrický náboj je uložený v kondenzátore C2 je Q2, potom množstvo elektrického náboja uloženého v oboch paralelne zapojených kondenzátoroch je Q = Q1 + Q2Celkový elektrický náboj na paralelne zapojených kondenzátoroch sa teda rovná množstvu náboja na každom kondenzátore.
Elektrický náboj v každom paralelne zapojenom kondenzátore sa vypočíta podľa rovnice Q1 = C1 ΔV a Q2 = C2 ΔV , zatiaľ čo veľký elektrický náboj na náhradnom kondenzátore sa vypočíta podľa rovnice Q = C ΔV. Kde Q je elektrický náboj, C je kapacita a ΔV je rozdiel elektrického potenciálu. Rovnica Q = Q1 + Q2 sa preformuluje náhradou Q:
Q = Q1 + Q2
CΔV = C1ΔV + C2ΔV
C ΔV = ΔV ( C1 + C2 )
C = C1 + C2
Potenciálny rozdiel ΔV je rovnaký, takže je z rovnice vylúčený.
Ak sú tri kondenzátory zapojené paralelne, vyššie uvedený vzorec sa zmení na:
C = C1 + C2 + C3
Ak sú štyri kondenzátory, pridá sa C4. Podobne, ak je päť kondenzátorov atď. Toto je vzorec na určenie kapacity náhradného kondenzátora pre paralelne zapojené kondenzátory.
Ak je C1 rovné 2 a C2 rovné 1, potom je kapacita náhradného kondenzátora:
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3
Na základe tohto výpočtu sa dospelo k záveru, že kapacita náhradného kondenzátora je väčšia ako kapacita každého paralelne zapojeného kondenzátora.
