Kapasitanssin määritelmä

Vaihtovirtakäytännössä tärkeä ominaisuus sivuutamatta vastusta ja induktiivisuutta on kapasitiivisuus. Kapasitiivisuus mitataan yksiköissä. Kapasitiivisuuden yksikkönä on farad. Kun induktiivisuus kuvataan piirissä keilalla, kapasitiivisuus kuvataan kondensaattorilla. Sen perussuunnittelussa kondensaattori koostuu kahdesta rinnakkaisesta levystä, jotka on erotettu johtamattomalla aineella, jota kutsutaan dielektrikoksi. Sähköpiirissä kondensaattori toimii kuin sähkön varasto tai säilö.

Kapasitiivisuuden määritelmä suoravirtapiirissä

Kun kondensaattori yhdistetään suoravirtalähteeseen, kuten akkuun kuvassa 1A, ja kytkin suljetaan, B-niminen levy saa positiivisen varauksen, ja A-levy negatiivisen varauksen. Väliarvo virtaa ulkoisessa piirissä, kun elektronit siirtyvät B:stä A:han. Virta on enimmillään, kun kytkin suljetaan, mutta se vähenee jatkuvasti nollaan asti. Virta tulee nollaksi, kun A:n ja B:n erottelun jännite on sama kuin akun sovellettu jännite. Levyltä pysyy varautuneena, jos kytkin avataan, kuten kuvassa 1B. Jos kondensaattoria lyhennetään, se purkaa itsensä nopeasti, kuten kuvassa 1C. On selvää, että kondensaattorin latauksen tai purkauksen aikana on virtaa piirissä, vaikka kondensaattorilevyjen välinen aukko katkaisisi piirin. Virta on läsnä vain latauksen ja purkauksen ajan, joka on yleensä lyhyt.

Kuva 1 - Kapasitiivisuuden määritelmä suoravirtapiirissä.

RC-aikavakio Kondensaattorin täydellisen sähkövarannon saavuttamiseen tarvittava aika on verrannollinen piirin kapasitiivisuuteen ja vastustukseen. Piirin vastus tuo aikaelementin kondensaattorin lataamisen ja purkauksen prosessiin.

Kun kondensaattori ladataan tai purketaan vastuksen kautta, sen täydelliseen lataamiseen tai purkautumiseen tarvitaan tietty aika. Jännite kondensaattorin yli ei muutu välittömästi. Latauksen tai purkauksen nopeus määräytyy piirin aika-vakiosta. Sarjaparven RC (vastus/kapasitanssi) aika-vakio on aika, joka on ohmin vastuksen ja faradin kapasitiivisuuden tulona, ja sitä merkitään kreikkalaisella kirjaimella tau (τ).

τ = RC

Kaavassa oleva aika on tarvittava aika, jotta kondensaattori latautuu lähdejännitteen 63 prosenttiin. Aika, joka tarvitaan, jotta sähkövaraus on noin 99 prosenttia lähdevolttiin, on noin 5 τ. Kuva 2 havainnollistaa tämän aika-vakion ominaisuudet latautumisen kannalta.

Kuva 2 - Kapasitiivisuuden purkukäyrä.

Kun minulta kysytään kapasitiivisuuden määritelmää, selitän usein, että kapasitiivisuus on kondensaattorin kyky tallentaa sähkövarannon. Kapasitiivisuuden symbolina käytetään kirjainta C. Voit mitata dielektriikkomateriaalin sähköisen potentiaalin sähkökomponentissa, jossa se voi varastoida energiaa.

Aika-vakion havainnollistuksen perusteella voidaan nähdä, että suoravirtaa ei voi kulkea jatkuvasti kondensaattorin kautta. Hyvä kondensaattori estää
suoravirtaa ja antaa kulkua pulssiivista suoravirtaa tai vaihtovirtaa.

Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos on loukkausta, ota yhteyttä poistamaan.