Vzorec obvodu kondenzátora

Kondenzátor má špecifickú kapacitu. Ak požadovaná kapacita nie je k dispozícii, je možné zapojiť dva alebo viac kondenzátorov, aby sa dosiahla požadovaná kapacita. Pre správne zapojenie kondenzátorov je nevyhnutné dôkladné pochopenie kondenzátorových obvodov.

Pred štúdiom kondenzátorových obvodov najprv pochopte symboly. Vzorec obvodu kondenzátora 1Nasledujúce. Dve zvislé čiary v symbole kondenzátora predstavujú dva vodiče v doskovom kondenzátore. V symbole batérie predstavuje dlhšia zvislá čiara vysoký potenciál (+) a kratšia zvislá čiara nízky potenciál (-). Vodorovné čiary v symbole kondenzátora aj batérie predstavujú vodiče.

Sériový obvod

Vzorec obvodu kondenzátora 2Dva kondenzátory zapojené tak, ako je znázornené vľavo, sa nazývajú sériové kondenzátory. Obrázok vpravo zobrazuje náhradný kondenzátor s kapacitou rovnou dvom sériovo zapojeným kondenzátorom.

Spočiatku nie sú oba kondenzátory elektricky nabité. Po pripojení k batérii sa horná 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 ku zápornému pólu batérie, sa nabije záporne, pretože prijíma elektróny. Záporne nabité elektróny sa pohybujú, pretože ich priťahuje kladný pól batérie, ktorá je kladne nabitá. Tieto elektróny sú následne odpudzované záporným pólom batérie, ktorá je záporne nabitá, smerom k spodnej doske kondenzátora C2 . Horná doska kondenzátora C1 , ktorá je kladne nabitá, priťahuje elektróny z hornej dosky kondenzátora C2, takže sa elektróny pohybujú smerom k spodnej doske kondenzátora C1 . V dôsledku toho sa spodná doska kondenzátora C1 nabije záporne a horná doska kondenzátora C2 sa nabije kladne.

Záporný náboj, ktorý vychádza z hornej dosky kondenzátora C1 , je rovnaký ako záporný náboj, ktorý vstupuje na spodnú dosku kondenzátora C2 a horná doska kondenzátora C1 získa kladný náboj, ktorý je rovnaký ako záporný náboj, ktorý z nej vychádza. Podobne je záporný náboj na spodnej doske kondenzátora C1 rovnaký ako kladný náboj na hornej doske kondenzátora C2 . Každá vodivá doska má teda rovnaké množstvo náboja, ale znamienko je iné, kde horná doska kondenzátora C1 má náboj +Q, spodná doska kondenzátora C1 má náboj -Q , horná doska kondenzátora C2 má náboj +Q a spodná doska kondenzátora C2 má náboj -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 na náhradnom kondenzátore rovnaký ako elektrický potenciál na každom kondenzátore, V = V1 + V2. Elektrický potenciál na kondenzátore C1 je V1 = Q/C1, elektrický potenciál na kondenzátore C2 je V2 = Q/C2 a elektrický potenciál na náhradnom kondenzátore je V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Otázky a odpovede2
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, pridajte 1/C4Podobne, ak je päť kondenzátorov atď. Toto je vzorec na určenie kapacity náhradného kondenzátora pre kondenzátory zapojené do série.

Predpokladajme, že C1 je 2 a C2 je 1, potom je kapacita náhradného kondenzátora:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 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

Vzorec obvodu kondenzátora 3Dva kondenzátory zapojené tak, ako je znázornené vľavo, sa nazývajú paralelné kondenzátory. Obrázok vpravo zobrazuje ekvivalentný kondenzátor s kapacitou rovnou dvom paralelne zapojeným kondenzátorom.

Horné dosky kondenzátorov C1 a C2 sú pripojené ku kladnému pólu batérie, takže majú vysoký elektrický potenciál. Spodné dosky kondenzátorov C1 a C2 sú pripojené k zápornému pólu batérie, takže majú tiež nízky elektrický potenciál. Preto možno usudzovať, že každý paralelne zapojený kondenzátor má potenciálový rozdiel rovný potenciálovému rozdielu batérie (V1 = V2 = V).

Keď sú k batérii pripojené dva paralelné kondenzátory, kladný pól batérie priťahuje elektróny k hornej platni, zatiaľ čo záporný pól batérie ich odpudzuje k spodnej platni, čo spôsobuje pohyb elektrónov z hornej platne na spodnú platňu. Dve horné platne strácajú elektróny a stávajú sa kladne nabitými, a dve spodné platne ich získavajú a stávajú sa záporne nabitými. Prenos elektrónov sa zastaví, keď sa rozdiel potenciálov medzi dvoma vodičovými platňami rovná rozdielu potenciálov batérie.

Horná doska kondenzátora C1 a spodná doska kondenzátora C1 uchovávajú rovnaký elektrický náboj, ale majú opačné znamienka. Podobne horná doska kondenzátora C2 a spodná doska kondenzátora C2 uchovávajú rovnaký elektrický náboj, ale majú opačné znamienka. Ak je elektrický náboj uložený v kondenzátore C1 Q1 a elektrický náboj uložený v kondenzátore C2 je Q2 , potom celkový elektrický náboj uložený v oboch paralelne zapojených kondenzátoroch je Q = Q1 + Q2 . Celkový elektrický náboj v paralelne zapojených kondenzátoroch sa teda rovná súčtu nábojov v každom kondenzátore.

Veľkosť elektrického náboja na každom paralelne zapojenom kondenzátore sa vypočíta pomocou rovnice Q1 = C1 ΔV a Q2 = C2 ΔV, zatiaľ čo veľkosť elektrického náboja na náhradnom kondenzátore sa vypočíta pomocou rovnice Q = C ΔV, kde Q je elektrický náboj, C je kapacita a ΔV je rozdiel elektrického potenciálu. Rovnica Q = Q1 + Q2 preformulované nahradením Q:
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
C = C1 + C2
Potenciálny rozdiel ΔV je rovnaký, a preto sa z rovnice vylučuje.
Ak sú tri kondenzátory zapojené paralelne, vyššie uvedený vzorec sa zmení na:
C = C1 + C2 + C3
Ak sú štyri kondenzátory, pridá sa C4Podobne, ak je päť kondenzátorov atď. Toto je vzorec na určenie kapacity náhradného kondenzátora pre paralelne zapojené kondenzátory.

Predpokladajme, že C1 je 2 a C2 je 1, potom je kapacita náhradného kondenzátora:
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3 XNUMX
Na základe tohto výpočtu sa dospelo k záveru, že kapacita náhradného kondenzátora je väčšia ako kapacita každého paralelne zapojeného kondenzátora.

 

 

Zanechajte komentár