Электроника мен электротехникадағы негізгі құрылғылардың бірі конденсатор болып табылады. Схема жабылғаннан кейін, зарядтау басталады, содан кейін ол бірден ток және кернеу көзіне айналады, онда электр қозғалтқыш күші пайда болады - ЭМӨ. Конденсатордың негізгі қасиеттерінің бірі - сыйымдылық формуласының өте дәл көрінісі. Бұл құбылыс зарядтауға қолданылатын ағымдағы көзге қарсы бағытталған ЭМӨ-ге қарсы әрекет нәтижесінде пайда болады. Ағымдағы көзі сыйымдылықты тек өз энергиясын елеулі жұмсау арқылы сыйымдылықты еңсере алады, бұл конденсатордың электр өрісінің энергиясы болып табылады.
Құрылғы таусылғанда, бұл барлық энергия электр тізбегіне қайтарылып, электр тогының қуатына айналады. Демек, сыйымдылыққа төзімділік реактивтілігіне жатқызылуы мүмкін, бұл энергияның жоғалтылмайтын шығындарын тудырмайды. Қуат көзіне берілген кернеу деңгейіне конденсатор қосылады.
Конденсаторлар әртүрлі электронды тізбектерде қолданылатын ең көп таралған элементтердің бірі болып табылады. Олар тән ерекшеліктері, параметрлері және жеке қасиеттері бар түрлерге бөлінеді. Ең қарапайым конденсатор - диэлектрлік қабатпен бөлінген екі электродтар - электродтардан тұрады. Олардың әрқайсысы электр тізбегіне қосылған өздерінің шығуына ие.
Тек конденсаторларға тән қасиеттер бар. Мысалға, олар өздері арқылы тікелей ток өткізбейді, бірақ олардан алынады. Танк толығымен зарядталғаннан кейін ток толығымен тоқтайды және құрылғының ішкі қарсылығы шексіз жоғары мәнге ие болады.
Конденсатордағы толығымен әртүрлі әсер, ол ыдыс арқылы еркін өтеді. Бұл жағдай жасушаның тұрақты зарядсыздану процестерімен түсіндіріледі. Бұл жағдайда өткізгіштердің белсенді кедергісі ғана емес, сонымен қатар тұрақты зарядтау және зарядтау нәтижесінде орын алатын конденсатордың сыйымдылығы да әрекет етеді.
Конденсатордың электрлік параметрлері мен қасиеттері түрлі факторларға байланысты өзгеруі мүмкін. Ең алдымен, олар өнімнің мөлшері мен формасына, сондай-ақ диэлектриктердің түріне байланысты болады. Қағаз, ауа, пластик, шыны, слюда, керамика және басқа да материалдар әртүрлі құрылғыларда қызмет ете алады. Электролиттік конденсаторларда алюминий электролиті мен тантал электролиті қуаттылықты арттыруға мүмкіндік береді.
Басқа элементтердің атаулары қарапайым диэлектриктердің материалдарымен анықталады. Сондықтан олар қағаз, керамика, шыны және т.б. ретінде жіктеледі. Олардың әрқайсысы сипаттамалары мен ерекшеліктеріне сәйкес электр тогының әртүрлі параметрлері бар нақты электрондық схемаларда қолданылады.
Осыған байланысты керамикалық конденсаторларды қолдану жоғары жиілікті интерферентті сүзуді қажет ететін тізбектерде қажет. Электролиттік құрылғылар, керісінше, төмен жиіліктердегі сүзгі кедергісі. Егер конденсатордың екі түріне қосылсаңыз, барлық схемаларда кеңінен қолданылатын әмбебап сүзгі аласыз. Олардың сыйымдылығы тұрақты мәнге ие болғанымен, айнымалы сыйымдылығы бар құрылғылар бар, олар плиталардың өзара үйлесімділігін өзгерту арқылы түзетіледі. Электрондық жабдықты реттеу кезінде пайдаланылатын реттеу үшін конденсаторлар типтік мысал болып табылады.
Қуат конденсаторындағы конденсатор сөндірілген кезде, қысқа уақыт ішінде зарядтау ток тізбегі бойымен ток болады. Зарядтаудың соңында, конденсатордың кернеуі ток көзінің кернеуіне сәйкес болғанда, тізбектегі қысқа мерзімді ток тоқтатылады. Осылайша, толық тұрақты ток кезінде ашық тізбектің немесе шексіз үлкен мәнге ие қарсыласудың түрі болады. AC кезінде конденсатор толықтай әрекет етеді. Мұндай тізбектегі зарядтау әртүрлі бағыттар бойынша кезекпен орындалады. Осы тізбектегі ауыспалы ток бұл уақытта үзілмейді.
Бұл үдерістің неғұрлым егжей-тегжейлі зерттелуі оның қосылуы кезінде конденсатордағы кернеудің нөлдік мәнін көрсетеді. Айнымалы ток желісінің кернеуін алғаннан кейін зарядтау басталады. Қазіргі уақытта кернеу тоқсанның бірінші тоқсанында артады. Плиталар зарядтайтындықтан, конденсатордың өзі кернеуінің жоғарылауы байқалады. Бірінші тоқсанның соңында кернеу тоқтағаннан кейін зарядтау тоқтайды және тізбектегі ток кернеуі нөлге тең болады.
Конденсатордың тізбегіндегі ток анықтайтын формула бар: I = Δq / Δt, мұнда q - тізбектің уақыт кезеңі ішінде өтетін электр энергиясының мөлшері. Электростатика заңдарына сәйкес құрылғыдағы электр энергиясының мөлшері: q = C x Uc = C x U. Бұл формулада C - конденсатордың сыйымдылығы, U - кернеу, Uc - элемент тақталарында кернеу. Соңғы формадағы тізбектегі формула келесідей болады: i = C x (ΔUc / Δt) = C x (ΔU / Δt).
Кезеңнің екінші тоқсанында желі кернеуі төмендейді және конденсатор түседі. Схемадағы ток бағытын өзгертеді және кері бағытта ағып кетеді. Кезеңнің келесі жартысында электр желісінің кернеуі өзгереді, элемент қайта зарядталады, содан кейін ол қайтадан шығарылады. Конденсатордың сыйымдылығы бар тізбектегі ток кернеуі 90 градусқа дейін пластиналардағы кернеу фазасында алда болады.
Конденсатордың токындағы өзгерістер бұрыштық жиілікте пропорционалды жылдамдықпен жүреді деп анықталды. Демек, i = C x (ΔU / Δt) тізбегіндегі белгілі ток формуласына сәйкес, тиімді ток мәні кернеудің өзгеру жылдамдығы мен бұрыштық жиілік арасындағы ара қатынасын көрсетеді: I = 2π xfx C x U .
Сонда сыйымдылықтың сыйымдылығын немесе реакциясының мәнін орнату оңай емес: xc = 1 / 2π x f x C = 1 / ω x С Бұл параметр конденсатордың сыйымдылығы айнымалы ток тізбегіне қосылғанда есептеледі. Осылайша, Ом заңына сәйкес конденсатор қосылған айнымалы ток тізбегіндегі ток күшінің мәні мынадай: I = U / xc және кернеулердің табалдырықтары: Uc = Ic x xc.
Қуат сыйымдылығының төмендеуі деп аталатын конденсаторға байланысты кернеудің бөлігі. Ол Uc символымен белгіленген реактивті кернеу термині ретінде де белгілі. Xc сыйымдылығының мәні, сондай-ақ индукциялық қарсылық xi шамасы ауыспалы ток жиілігіне тікелей байланысты.
1 Электрондық пошта нақты және идеалды көздері. энергия. Ауыстыру үлгілері. Электр энергиясының кез-келген көзі электр энергиясының басқа түрлерін (механикалық, жеңіл, химиялық және т.б.) түрлендіреді. Электр энергиясының көзі ағымы бағытталған терісінен оңға дейін көзі электр энергиясына айналатын энергия түріне байланысты сыртқы күштерге байланысты. Электр тізбектерін талдау кезінде электр энергиясының нақты көзі кернеу көзі ретінде немесе ток көзі ретінде көрсетілуі мүмкін. Төменде қарапайым батареяның мысалында көрсетілген.
Электр энергиясының нақты көзін көрсету тәсілдері баламалы тізбектермен (есептік тізбектермен) бір-бірінен ерекшеленеді. Суретте. 15 нақты көзі кернеу көзі контуры арқылы ұсынылады (ауыстырылады) және күріш. 16, нақты көзі ағымдағы көз тізбегі арқылы ауыстырылады (ауыстырылады).
|
|
|
||
|
|
|||
|
| |||
Кезең (T) - айнымалы толық тербелісті жасайтын уақыт (дар). Жиілік - секундтық кезеңдердің саны. Жиілік бірлігі - Герц (қысқартылған Гц), 1 Гц секундына бір тербеліске тең. Мерзім мен жиілік тәуелді T = 1 / f. Уақытты өзгерту синусоидалы мән (кернеу, ток, эмф) түрлі мәндерді алады. Берілген уақыттағы мәннің мәні бірден деп аталады. Амплитудасы - синусоидалы магнитудасының ең үлкен мәні. Тогы, кернеу және эмф амплитудасы индексімен бас әріптермен белгіленеді: I m, U m, E m және олардың лездік мәндері кіші әріптермен i, u, е. Синусоидалы магнитудасының лездік мәні, мысалы ток, I = I m sin (ωt + ψ) формуласы бойынша анықталады, мұндағы ωt + ψ фазалық бұрыш, белгілі бір уақыт ішінде синусоидалы магнит мәнін анықтайды; ψ бастапқы фаза болып табылады, яғни бастапқы уақыт кезіндегі шаманың мәнін анықтайтын бұрыш. Синусоидальді шамалар бірдей жиіліктегі, бірақ әртүрлі бастапқы фазаларға ие, фазалық ауытқу деп аталады.
3 Суретте. 2 фазада ауысқан синусоидалы шамалардың (ток, кернеу) графиктерін көрсетеді. Егер екі фазаның бастапқы фазалары болса, онда ψ i = u болса, онда айырмашылығы i ψ u = 0, сондықтан фазалық φ = 0 өзгермейді (3-сурет). АТ токының механикалық және жылу әсерінің тиімділігі оның ағымдағы мәні бойынша бағаланады. Айнымалы тоқтың тиімді шамасы айнымалы токтың бір кезеңіне тең уақыт кезеңі ішінде айнымалы токпен бірдей қарсылықта бірдей жылу мөлшерін шығаратын тікелей ток құнына тең. Тиімді мән әріптерсіз бас әріптермен көрсетіледі: I, U, E. Сур. 2 Синусоидалы ток және кернеу, фазадан тыс жер учаскелері. Сур. 3 Фазалық синусоидалы ток және кернеу учаскелері
Синусоидалы шамалар үшін тиімді және амплитудалық мәндер:
I = I M / √2; U = U M / √2; E = E M √2. Ток және ток кернеуінің тиімді мәндері амметрлермен және айнымалы токтың вольтметрімен өлшенеді, ал орташа қуат ватт метрлермен өлшенеді.
4 Активті (тиімді) мәнкүшіағымдық ток олар бір кезеңде қарастырылатын ауыспалы ток ретінде бірдей жұмысты (термиялық немесе электродинамикалық әсер) шығаратын тікелей токтің мәнін атайды. Қазіргі әдебиеттерде бұл санның математикалық анықтамасы жиі пайдаланылады - ауыспалы ток шамасы. Басқаша айтқанда, ағымдағы ток мәні формула бойынша анықталуы мүмкін:
.
Гармоникалық ток тербелістері үшін
онда L - индуктивтілік.
Ықтимал формула:
мұнда С - сыйымдылық.
Біз қарсылықты қамтитын айнымалы ток тізбегіне назар аударып, ноутбукке салуды ұсынамыз. Суретті тексергеннен кейін, сізге айтып өтейік, электр тізбегінде (1-сурет, а) айнымалы ток кернеуінің әсерінен кернеудің өзгеруіне байланысты ауыспалы ток ағып тұрады. Егер кернеу жоғарыласа, тізбектегі ток күшейеді, ал кернеуде нөлге тең болғанда тізбектегі ток жоқ. Өз бағытын өзгерту кернеу бағытын өзгертуге сәйкес келеді.
(Cурет 1, с).
1-сурет. Белсенді кедергісі бар айнымалы ток тізбегі: a - схема; b - векторлық диаграмма; c - толқындық диаграмма
Мен синусоидальды толқынның көмегімен синусоидальды толқынның көмегімен анықтауға болады, бірақ тербелістің кезеңі мен жиілігі, сонымен бірге максималды және тиімді мәндерді анықтауға болады, дегенмен, синусоидальды толқынды салу қиынға соғады. Ағымдағы және кернеу мәндерін көрсетудің қарапайым тәсілі - бұл вектор. Бұл кернеу векторы (масштабтау) үшін кездейсоқ таңдалған нүктенің оң жағына ауыстырылады. Оқытушы оқушыларға кернеу мен тоқтың фазада екенін еске түсіріп, ағымдағы векторды өздері қалдырады. Векторлық диаграмманы құрастырғаннан кейін (1-сурет, b) кернеу мен ток векторлары арасындағы бұрыш нөлге тең екендігін көрсету керек, яғни? Осындай тізбектегі ток күші Ом заңына сәйкес анықталады: Сұрақ 2. Индуктивті қарсылыққа ие айнымалы ток тізбегі Индуктивті қарсылықты қамтитын айнымалы ток тізбегін қарастырыңыз (2-сурет, а). Мұндай қарсылық - бұл белсенді қарсылық 0 тең деп саналатын үлкен қимасы бар сымның бұрылыстарының аз саны бар катушка.
Сур. 2. индуктивті импедансымен айнымалы ток тізбегі
Түтіктің айналасында айнымалы ток өтіп, айнымалы магнит өрісі пайда болады, бұл өздігінен индукцияға арналған катушкаларда пайда болады. Ленцтің ережесіне сәйкес, индукция әрқашан оның себебіне қарсы тұрады. Өзіндік индукция эдісі ауыспалы ток өзгерістерінен туындағандықтан, ол сонымен қатар оның өтуін болдырмайды. Өзіндік индукцияның эдісі туындаған қарсылық индуктивті деп аталады және x L әрпімен белгіленеді. Индуктивті катушкалардың кедергісі катушкалардағы ток ағымының өзгеру жылдамдығына және оның индуктивтілігіне байланысты: мұндағы X L - индуктивті қарсылық, Ом; - айнымалы ток бұрыштық жиілігі, рад / с; L - индукциялы қаңқа, G.
Бұрыштық жиілік ==,
сондықтан
Айнымалы ток тізбегіндегі қуатқа төзімділік. Түсіндірмені бастамас бұрын, белсенді және индуктивті кедергілерден басқа, электр тізбектері де сыйымдылыққа ие болатын бірқатар жағдайлар бар екенін еске түсіру керек. Электр зарядтарын жинақтауға арналған құрылғы конденсатор деп аталады. Ең қарапайым конденсатор - оқшауланған қабатпен бөлінген екі сым. Сондықтан көп қабатты сымдар, кабельдер, мотор орамдары және т.б. сыйымдылыққа төзімді. Түсіндіру әртүрлі типтегі сыйымдылықтар мен сыйымдылықтарды электр тізбегіне қосу арқылы бейнелейді. Мен электр тізбегіндегі бір сыйымдылық қарсылығы басым болған жағдайда, олардың кіші мәндеріне байланысты белсенді және индуктивті ескермеуі мүмкін жағдайды қарастыруды ұсынамын (6-сурет, а). Егер конденсатор контурға қосылған болса, ток тізбегі арқылы өтпейді, өйткені конденсатордың пластиналары арасында диэлектрик болады. Егер сыйымдылық АТ айнымалы ток желісіне қосылған болса, конденсатордан зарядталудан туындаған ток / тізбектің ағымы тізбектен шығып кетеді. Қайта зарядтау айнымалы кернеу бағытын өзгертетіндіктен орын алады, сондықтан, егер біз осы схемаға ампермерді қосатын болсақ, ол конденсатордың зарядтау және разрядтау токын көрсетеді. Ақаулық конденсатордан да өтпейді. Ажыратқыштағы ток өткізгіштің беріктігі XC конденсаторының сыйымдылығына байланысты және Ом заңымен анықталады 
мұндағы U - emf, V; HC - сыйымдылық, Ом; / - ток күші, А.
Сур. 3. Сыйымдылықты импедансымен айнымалы ток тізбегі
Ықтимал қарсылық формуламен анықталады 
онда C - конденсатордың сыйымдылығы, F. Мен студенттердің сыйымдылығы бар тізбектегі ток және кернеудің векторлық схемасын құрастыруды ұсынамын. Есіңізде болсын, электр тізбегінде сыйымдылығы бар процестерді зерттегенде, ток кернеудің φ = 90 ° бұрышынан алда екенін анықтады. Тогы мен кернеудің осы фазалық жылжуы толқын диаграммасында көрсетілуі керек. Мен сызбалық түрде тақтадағы кернеуді синусоиды толқынын бейнелейді (3 сур., Б) және оқушыларға ағымдағы синусоиды толқындарды суретке түсіруге тапсырма береді, кернеу 90 ° бұрышта
АНЫҚТАМА
ЖайлағышЕң қарапайым жағдайда ол диэлектрлік қабатпен бөлінген екі металл өткізгіштерден (пластиналардан) тұрады. Конденсатордың әрқайсысының өз иесі бар және электр тізбегіне қосылуы мүмкін.
Конденсатордың бірқатар параметрлері (сыйымдылық, жұмыс кернеуі және т.б.) сипатталады, осындай сипаттамалардың бірі - қарсылық. Конденсатор үнемі тұрақты электр тогынан өтпейді. Яғни конденсатордың кедергісі тұрақты ток үшін шексіз үлкен, бірақ бұл - тамаша жағдай. Өте кішкентай ток нақты диэлектрик арқылы ағып кетуі мүмкін. Бұл ағым ағып тұрған ток деп аталады. Демалыс ағымы - бұл конденсатор өндірісінде қолданылатын диэлектрлік сапаның көрсеткіші. Заманауи конденсаторларда ағып кету ток - микро ампердің кейбір фракциясы. Бұл жағдайда конденсатордың кедергісі конденсатордың зарядталған кернеуінің шамасын және ағып кету тогын білетін тізбектің бөлігі үшін Ом заңын пайдалана отырып есептелуі мүмкін. Бірақ әдетте білім беру проблемаларын шешу кезінде конденсатордың тікелей токқа төзімділігі шексіз үлкен деп саналады.
Конденсатордың ауыспалы токпен тізбекте қосқан кезде, ток конденсатор арқылы еркін ағылады. Бұл жай ғана түсіндіріледі: конденсаторды үнемі зарядтау және зарядтау процесі бар. Белсенді кедергіден басқа конденсатордағы конденсатор сыйымдылығы бар екендігі айтылады.
Осылайша, айнымалы ток тізбегіне қосылған конденсатор, қарсылық сияқты әрекет етеді, яғни тізбектегі ағымның беріктігіне әсер етеді. Сыйымдылықтың мәні, оның шамасы тоқтың жиілігіне байланысты болады және формула бойынша анықталады:
айнымалы ток жиілігі; - бұрыштық жиілік ток; C - конденсатордың сыйымдылығы.
Егер конденсатор сөндіргішке қосылса, ол қуатты пайдаланбайды, өйткені ток фазасы кернеуге қатысты ауысады. Егер тізбектегі (Т) ток токтарының бір кезеңін қарастыратын болсақ, онда келесі жағдайлар орын алады: егер конденсатордың зарядталуы (яғни бұл) конденсатордың өрісіндегі энергия сақталатын болса; келесі уақытта интервалда (), конденсатор қуатын тізбеге шығарып жібереді. Сондықтан сыйымдылық реактивті деп аталады (вотсыз).
Әрбір нақты конденсаторда нақты қуат (қуат шығыны) айнымалы ток ағып кетіп жатқанда әлі де жұмсалатындығын атап өткен жөн. Себебі конденсатордың диэлектрлік жағдайында өзгерістер орын алады. Сонымен қатар, конденсаторлық тақталарды оқшаулау кезінде кейбір ағып кетулер бар, сондықтан конденсатордың қатарына қосылған шағын кедергі бар.
МЫСАЛ 1
| Тапсырма | Салқындатқыш тізбегіне қарсылық (R), индуктор (L) және конденсатордың сыйымдылығы C (1-сурет) бар. Сыртқы кернеу оған қосылады, амплитудасы тең және жиілігі. Электр тізбегіндегі амплитудасы дегеніміз не? |
| Шешім | 1-суреттегі тізбектің кедергісі белсенді қарсыласудан, конденсатордың сыйымдылық қарсыласуынан және индуктордың кедергісінен тұрады. Жоғарыдағы элементтерді қамтитын схеманың (Z) импедансы келесідей: Ом заңы тізбектің біздің бөлігіміз үшін келесідей жазылуы мүмкін: (1.2) формуланың оң жақ бөлігінің орнына Z орнына (1,2) қажетті амплитудасын көрсетіңіз, бізде:
|
| Жауап |  |
Тізімді жабыңыз. Схема ағымдағы конденсаторды зарядтайды. Бұл дегеніміз, конденсатордың сол жағында кейбір электрондар сымға шығып, электрондардың бірдей саны сымнан оң жаққа қарай өтеді. Екі пластина бірдей көлемдегі қарсы шығындармен алынады.
Диэлектриктегі пластиналар арасында электр өрісі болады.
Енді схеманы бұзыңыз. Конденсация зарядталған күйінде қалады. Оның сымының қысқа бөлігін қысыңыз. Конденсатор сөндіріледі. Бұл дегеніміз, электрондардың оң пластинадан асып кетуі сымға түседі, ал сымнан солға қарап электрондардың жетіспеушілігі болмайды. Электрондардың екі тақтасында да бірдей болады, конденсатор түсіріледі.
Қуат көзінен оған қосылған осындай кернеуге алынады.
Тізімді жабыңыз. Конденсатордың зарядталуын бастады және бірден ток кернеу көзі болды, E.D. S суретте көрсетілгендей, Э.С. конденсаторы ағымдық көзге қарсы бағытталған.
Зарядталған конденсатордың электр қозғалтқышының бұл конденсатордың зарядына қарсы әрекеті сыйымдылық деп аталады.
Қуаттылықты еңсеру үшін ағымдағы көзден тұтынылатын барлық энергия
қарсылық конденсатордың электр өрісінің энергиясына айналады.
Конденсаторлық электр өрісінің барлық энергиясын босатқан кезде
электр тогының қуаты түріндегі тізбеге оралады. Мәселен
сыйымдылықты импеданс реактивті, яғни энергия қайтарылмайтын энергия шығындарын тудырмайды.
 |
 |
 |
DC тізбегін қосыңыз. Шам жыпылықтайды және өшеді, неге? Өйткені тізбек конденсатордың зарядтық ағымын өткізді. Конденсатордың батарея кернеуіне зарядталғаннан кейін тізбектегі тоқ токтайды.
Енді айнымалы ток тізбегін жабайық. Кезеңнің бірінші тоқсанында генератордағы кернеу 0-ден максимумға дейін артады. Схемада зарядты ток конденсаторы болып табылады. Кезеңнің екінші тоқсанында генератордағы кернеу нөлге дейін төмендейді. Генератор арқылы конденсатор түседі. Осыдан кейін конденсатор қайта зарядталып, зарядсызданды. Осылайша, схемада конденсатордың заряды және разрядтық токтарына жатады. Жарық үнемі жанып тұрады.
Конденсатор арқылы тізбектегі ток толық конденсатордың диэлектриктерін қоса алғанда, барлық тұйық тізбекті өтеді. Зарядтау конденсаторында диэлектрикті поляризациялайтын электр өрісі пайда болады. Поляризация - ұзартылған орбиталарда атомдардағы электрондардың айналуы.
Көптеген атомдардың мезгілде поляризациясы ток деп аталады ағымдық ток. Осылайша, сымдар мен диэлектриктердегі бірдей магнитуда ток бар.
конденсатордың формуласы бойынша анықталады
Белсенді кедергі кезінде U кернеуі мен ток I фазада сәйкес келеді. Ыдыстық кедергісі кезінде U кернеуі ток I 90 0-ден артта қалады. Генератордың конденсаторға қолданылатын кернеуі параллелограмм ережелерімен анықталады. Бұл ток кернеуі ток I-дің кез-келген бұрышында φ әрқашан 90 0-ден азаяды.
Конденсатордың қарсылығын оның белсенді және сыйымдылық резистенцияларының мәндерін жинақтау арқылы табу мүмкін емес. Бұл формула бойынша жасалады
