Co to jest stała pojemność?

1. Definicja

To, co jest powszechnie nazywane "stałym kondensatorem", to prawdopodobnie popularny termin. W ścisłym znaczeniu może odnosić się do kondensatora stałego. Kondensator stały to rodzaj kondensatora o stałe wartości pojemności. W obwodzie jego pojemność nie zmienia się w wyniku normalnych zmian napięcia, prądu lub innych typowych warunków zewnętrznych. Jego główne funkcje obejmują magazynowanie energii elektrycznej, filtrowanie, sprzęganie i pomijanie.

2. Budowa i zasada działania

Budowa

Na przykład, weźmy typowy ceramiczny kondensator. Składa się głównie z ceramicznego dielektryka, elektrod i materiałów opakujących. Ceramiczny dielektryk jest kluczowym elementem, który określa wartość pojemności i inne właściwości. Elektrody są zwykle wykonane z metali (takich jak srebro, pallad) i służą do odprowadzania ładunków. Materiały opakujące pełnią rolę ochronną dla struktury wewnętrznej.

Zasada działania

Kondensatory działają na zasadzie przechowywania energii elektrycznej w polu elektrycznym. Gdy na obu biegunach kondensatora zostanie przyłożone napięcie, ładunki skupią się na obu biegunach, tworząc pole elektryczne. Energia pola elektrycznego jest przechowywana w kondensatorze w postaci energii elektrycznej. Dla kondensatora stałego wielkość jego pojemności zależy przede wszystkim od powierzchni dwóch płyt, odległości między płytami i stałej dielektrycznej medium między płytami. Zgodnie ze wzorem c=εs/d (gdzie C to pojemność, ε to stała dielektryczna, S to powierzchnia płyty, a d to odległość między płytami), w przypadku kondensatora stałego te parametry są praktycznie stałe po produkcji, więc wartość pojemności pozostaje stała.

3. Klasyfikacja i zastosowanie

Klasyfikacja

• Kondensatory ceramiczne: Mają cechy małych rozmiarów, dobrej wydajności w wysokich częstotliwościach i stosunkowo dużej stabilności. Dzieli się je na klasę I (typ kompensacyjny), klasę II (typ o wysokiej przenikalności) i klasę III (typ półprzewodnikowy). Kondensatory ceramiczne klasy I są często używane w obwodach oscylacyjnych wysokiej częstotliwości, precyzyjnych instrumentach i innych miejscach, gdzie wymagana jest bardzo duża stabilność pojemności. Kondensatory ceramiczne klasy II są odpowiednie do obwodów pomijających, filtrujących i innych ogólnych obwodów.

• Kondensatory elektrolitowe: Dzielą się na kondensatory elektrolitowe aluminium i tantalowe. Kondensatory elektrolitowe aluminium mają dużą pojemność, ale stosunkowo duży prąd przeciekowy. Są głównie używane w obwodach filtrujących niskiej częstotliwości, wyrównywaniu napięcia zasilania i innych obwodach. Kondensatory elektrolitowe tantalowe mają lepsze właściwości niż kondensatory elektrolitowe aluminium i są szeroko stosowane w obwodach zasilania, sprzęganiu sygnałów i innych miejscach z wyższymi wymaganiami.

• Kondensatory foliowe: Obejmują kondensatory foliowe poliestrowe, polipropylenowe itp. Kondensatory foliowe poliestrowe są często używane w obwodach DC i niskoczęstotliwościowych AC urządzeń elektronicznych ogólnego przeznaczenia. Kondensatory foliowe polipropylenowe, dzięki swoim zaletom takim jak niska strata i dobra izolacja, są szeroko stosowane w obwodach wysokoczęstotliwościowych i wysokonapięciowych.

Zastosowanie

• Obwody zasilania: W obwodach prostowniczych i filtrujących zasilania, kondensatory elektrolitowe są używane do wyrównania napięcia DC i filtrowania pulsacji po prostowaniu. Na przykład, w zasilaniu komputera, duże kondensatory elektrolitowe mogą efektywnie zmniejszyć fluktuacje napięcia wyjściowego zasilania i zapewnić stabilne źródło zasilania dla różnych komponentów komputera.

• Obwody sprzęgające: W obwodach wzmacniających audio, kondensatory są używane do sprzęgania sygnałów audio. Na przykład, między dwoma etapami wzmacniacza audio, kondensator sprzęga sygnał wyjściowy poprzedniego etapu wzmacniacza z wejściem następnego etapu wzmacniacza. Tym samym blokuje sygnał DC i umożliwia tylko przepływ sygnału AC audio, umożliwiając efektywne przesyłanie i wzmacnianie sygnału audio.

• Obwody oscylacyjne: W obwodach oscylacyjnych urządzeń nadawczych i odbiorczych radiowych, stałe kondensatory, takie jak kondensatory ceramiczne lub foliowe, wraz z cewkami i innymi elementami, tworzą pętlę oscylacyjną, generując stabilny sygnał oscylacyjny wysokiej częstotliwości. Na przykład, w obwodzie lokalnego oscylatora radia, stały kondensator i cewka współpracują, aby określić częstotliwość oscylacji, umożliwiając radio odbiór sygnałów nadawczych o określonej częstotliwości.