Περιεχόμενο
- Ποια είναι η αξία του 1 Farad;
- Ο υπολογιστής mF σε μF
- Ανταποδοτική ικανότητα: Η αντίσταση ενός πυκνωτή
- Υπολογισμός χωρητικής αντίδρασης
Ένας πυκνωτής είναι ένα ηλεκτρικό στοιχείο που αποθηκεύει ενέργεια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Η συσκευή αποτελείται από δύο μεταλλικές πλάκες διαχωρισμένες με ένα διηλεκτρικό ή μονωτικό. Όταν εφαρμόζεται τάση συνεχούς ρεύματος στους ακροδέκτες του, ο πυκνωτής τραβάει ένα ρεύμα και συνεχίζει τη φόρτιση μέχρι η τάση στους ακροδέκτες να είναι ίση με την παροχή. Σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος στο οποίο αλλάζει διαρκώς η εφαρμοζόμενη τάση, ο πυκνωτής συνεχώς φορτίζεται ή εκφορτίζεται με ρυθμό που εξαρτάται από τη συχνότητα τροφοδοσίας.
Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται συχνά για να φιλτράρουν το στοιχείο DC σε ένα σήμα. Σε πολύ χαμηλές συχνότητες, ο πυκνωτής λειτουργεί περισσότερο σαν ένα ανοικτό κύκλωμα, ενώ στις υψηλές συχνότητες η συσκευή λειτουργεί σαν κλειστό κύκλωμα. Καθώς οι φορτίσεις πυκνωτών και οι εκφορτίσεις, το ρεύμα περιορίζεται από την εσωτερική σύνθετη αντίσταση, μια μορφή ηλεκτρικής αντίστασης. Αυτή η εσωτερική σύνθετη αντίσταση είναι γνωστή ως χωρητική αντίδραση και μετριέται σε ohms.
Ποια είναι η αξία του 1 Farad;
Το farad (F) είναι η μονάδα SI της ηλεκτρικής χωρητικότητας και μετρά την ικανότητα των εξαρτημάτων να αποθηκεύουν τη φόρτιση. Ένας πυκνωτής ενός farad αποθηκεύει ένα coulomb του φορτίου με διαφορά δυναμικού ενός volt στα τερματικά του. Η χωρητικότητα μπορεί να υπολογιστεί από τον τύπο
C = Q / V
που ντο είναι η χωρητικότητα σε φάρες (F), Q είναι το φορτίο σε coulombs (C), και V είναι η διαφορά δυναμικού σε volts (V).
Ένας πυκνωτής μεγέθους ενός farad είναι αρκετά μεγάλος καθώς μπορεί να αποθηκεύσει πολλά φορτία. Τα περισσότερα ηλεκτρικά κυκλώματα δεν χρειάζονται χωρητικότητες τόσο μεγάλες, οπότε οι περισσότεροι πυκνωτές που πωλούνται είναι πολύ μικρότεροι, συνήθως στο φάσμα pico-, nano- και micro-farad.
Ο υπολογιστής mF σε μF
Η μετατροπή των millifarads σε microfarads είναι μια απλή λειτουργία. Κάποιος μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν ηλεκτρονικό υπολογισμό mF σε μF ή να κατεβάσει ένα γράφημα μετατροπής πυκνωτή pdf αλλά η επίλυση μαθηματικά είναι μια εύκολη λειτουργία. Ένα millifarad ισοδυναμεί με 10-3 farads και ένα microfarad είναι 10-6 farads. Η μετατροπή γίνεται
1 mF = 1 χ 10-3 F = 1 × (10-3/10-6) μF = 1 χ 103 μF
Κάποιος μπορεί να μετατρέψει το picofarad σε microfarad με τον ίδιο τρόπο.
Ανταποδοτική ικανότητα: Η αντίσταση ενός πυκνωτή
Καθώς φορτίζεται ένας πυκνωτής, το ρεύμα διαμέσου αυτού ταχέως και εκθετικά πέφτει στο μηδέν έως ότου οι πλάκες του φορτιστούν πλήρως. Στις χαμηλές συχνότητες, ο πυκνωτής έχει περισσότερο χρόνο για να φορτίσει και να περάσει λιγότερο ρεύμα, με αποτέλεσμα μικρότερη ροή ρεύματος σε χαμηλές συχνότητες. Σε υψηλότερες συχνότητες, ο πυκνωτής ξοδεύει λιγότερο χρόνο φόρτισης και εκφόρτισης και συσσωρεύει λιγότερο φορτίο ανάμεσα στις πλάκες του. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το περισσότερο ρεύμα να διέρχεται μέσω της συσκευής.
Αυτή η "αντίσταση" στην ροή ρεύματος είναι παρόμοια με μια αντίσταση, αλλά η κρίσιμη διαφορά είναι η αντίσταση ρεύματος πυκνωτών - η χωρητική αντίδραση - ποικίλλει ανάλογα με την εφαρμοζόμενη συχνότητα. Καθώς η εφαρμοζόμενη συχνότητα αυξάνεται, η αντίδραση, η οποία μετράται σε ωμ (Ω), μειώνεται.
Χωρητική αντίδραση (Χντο) υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο
Χντο = 1 / (2πfC)
που Χντο είναι η χωρητική αντίδραση σε ohms, φά είναι η συχνότητα σε Hertz (Hz), και ντο είναι η χωρητικότητα σε φάρες (F).
Υπολογισμός χωρητικής αντίδρασης
Υπολογίστε την χωρητική αντίδραση ενός πυκνωτή 420 nF με συχνότητα 1 kHz
Χντο = 1/(2π × 1000 × 420 × 10-9) = 378.9 Ω
Στα 10 kHz, η αντίδραση πυκνωτών γίνεται
Χντο = 1/(2π × 10000 × 420 × 10-9) = 37.9 Ω
Μπορεί να φανεί ότι η αντίδραση πυκνωτών μειώνεται όσο αυξάνεται η εφαρμοζόμενη συχνότητα. Στην περίπτωση αυτή, η συχνότητα αυξάνεται κατά συντελεστή 10 και η αντίσταση μειώνεται κατά παρόμοιο ποσό.