Конденсатором називається елемент електричного кола, який служить в якості накопичувача заряду.
Областей застосування цього пристрою зараз багато, чим і обумовлений їх великий асортимент. Вони різняться за матеріалами, з яких виготовлені, призначенням, діапазону основного параметра. Але головною характеристикою є його ємність конденсатора.
Принцип роботи конденсатора
Конструкція
На схемах конденсатор позначається у вигляді двох паралельних ліній, не пов’язаних між собою:
Це відповідає його найпростішої конструкції — двох пластин (обкладкам), розділених діелектриком. Фактичне виконання цього виробу найчастіше являє собою загорнуті в рулон обкладки з прошарком діелектрика або інші химерні форми, але суть залишається тією ж самою.
Ємність конденсатора
Електрична ємність – здатність провідника накопичувати електричні заряди. Чим більше заряд вміщує провідник при даній різниці потенціалів, тим більша ємність. Залежність між зарядом Q і потенціалом φ виражається формулою:
C=Q/φ
де Q — заряд у кулонах (Кл), φ — потенціал у вольтах (В).
Ємність вимірюється в фарадах (Ф), що ви пам’ятаєте з уроків фізики. На практиці частіше зустрічаються більш дрібні одиниці: миллифарад (мФ), микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пікофарад (пФ).
Накопичувальна здатність залежить від геометричних параметрів провідника, діелектричної проникності середовища, де він знаходиться. Так, для сфери з провідного матеріалу вона буде виражатися формулою:
C=4πεε0R
де ε0—8,854·10^-12 Ф/м-електрична постійна, а ε — діелектрична проникність середовища (таблична величина для кожної речовини).
В реальному житті нам частіше доводиться мати справу не з одним провідником, а з системами таких. Так, у звичайному плоскому конденсаторі ємність буде прямо пропорційна площі пластин і назад — відстані між ними:
C=εε0S/d
ε тут — діелектрична проникність прокладки між пластинами.
Ємність паралельних і послідовних систем
Паралельне з’єднання ємностей являє собою один великий конденсатор з тим же шаром діелектрика і сумарною площею пластин, тому загальна ємність системи являє собою суму таких у кожного з елементів. Напруга при паралельному з’єднанні буде одним і тим же, а заряд розподілиться між елементами схеми.
C=C1+C2+C3
Послідовне з’єднання конденсаторів характеризується загальним зарядом і розподіленим напругою між елементами. Тому не підсумовується ємність, а зворотна їй величина:
1/C=1/С1+1/С2+1/С3
З формули ємності одиночного конденсатора можна вивести, що при однакових елементів, з’єднаних послідовно, їх можна представити у вигляді одного великого з тією ж площею обкладки, але з сумарною товщиною діелектрика.