Kapacitans är ett mått på en kondensators förmåga att lagra laddningar. Kapacitansen mäts i farad, uppkallad efter hedersmedlemmen vid St. Petersburgs universitet, den engelske fysikern Michael Faraday.
Innehåll
Vad är kapacitet?
Om du tar bort en enda elektrisk ledare oändligt långt borta, utesluter påverkan av laddade kroppar på varandra, då kommer potentialen hos fjärrledaren att bli proportionell mot laddningen. Men för ledare som skiljer sig i storlek stämmer inte potentialerna överens.
SI-enheten för kapacitans för en kondensator är farad. Proportionalitetsfaktorn betecknas med bokstaven C - detta är kapacitansen, som påverkas av ledarens storlek och yttre struktur. Materialet, fastillståndet för ämnet i elektroden spelar ingen roll - laddningarna fördelas på ytan. Därför, i de internationella CGS-reglerna, mäts kapacitansen inte i farad, utan i centimeter.
En ensam boll med en radie på 9 miljoner km (1400 jordradier) innehåller 1 farad.Ett separat ledande element håller laddningar i otillräckliga mängder för användning inom teknik. 2000-talets teknik kapacitans för kondensatorer med måttenheter över 1 farad skapas.
En struktur med minst 2 elektroder och ett separerande dielektrikum kan ackumulera den mängd elektricitet som krävs för driften av elektroniska kretsar. I en sådan design attraheras positiva och negativa partiklar ömsesidigt och håller sig själva. Dielektrikumet mellan elektron-positronparet tillåter inte förintelse. Detta laddningstillstånd kallas bundet.
Tidigare användes skrymmande utrustning som inte var särskilt noggrann för att mäta elektriska storheter. Nu vet även en nybörjare radioamatör hur man mäter kapacitansen med en testare.
Kondensatormärkningar
Att känna till egenskaperna hos elektroniska enheter krävs för korrekt och säker drift.
Att bestämma kapacitansen för en kondensator inkluderar mätning av värdet med instrument och avläsning av markeringarna på höljet. De angivna värdena och de som erhållits under mätningar skiljer sig åt. Detta beror på ofullkomligheten i produktionsteknik och den operativa variationen av parametrar (slitage, temperatureffekter).
Den nominella kapacitansen och toleransparametrarna anges på höljet. I hushållsapparater används enheter med en avvikelse på upp till 20 %. Inom rymdindustrin, militär utrustning och automatisering av farliga föremål är en spridning av egenskaper på 5-10% tillåten. Arbetsdiagram innehåller inga toleransvärden.
Den nominella kapaciteten är kodad enligt IEC-standarder - International Electrotechnical Commission, som samlar nationella organisationer enligt 60 länders standarder.
IEC-standarden använder notationen:
- 3-siffrig kodning. 2 tecken i början - antalet pF, det tredje - antalet nollor, 9 i slutet - värdet är mindre än 10 pF, 0 framför - inte mer än 1 pF. Kod 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF eller 33 nF, eller 0,033 uF. För att underlätta läsningen ersätts decimaltecknet i koden med bokstaven "R". R8 \u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 siffror i markeringen. Den sista är antalet nollor. 3 första - värde i pF. 3353 - 335000pF, 335nF eller 0,335uF.
- Använda bokstäver i kod. Bokstaven µ är uF, n är nanofarad, p är pF. 34p5 - 34,5 pF, 1 µ5 - 1,5 µF.
- Glider keramiska produkter är kodade med bokstäverna A-Z i 2 register och ett nummer som indikerar styrkan på 10. K3 - 2400 pF.
- Elektrolytiska SMD-enheter är märkta på 2 sätt: siffror - märkkapacitans i pF och bredvid eller i 2 rader om det finns utrymme - värdet på märkspänningen; bokstaven som kodar spänningen och bredvid 3 siffror, 2 bestämmer kapacitansen, och den sista - antalet nollor. A205 betyder 10V och 2uF.
- Ytmonterade produkter är märkta med en kod med bokstäver och siffror: CA7 - 10 uF och 16 V.
- Kodningar - kroppsfärg.
IEC-märkningar, nationella beteckningar och varumärkeskoder gör memoreringskoder meningslösa. Hårdvarudesigners och reparatörer kräver referenskällor.
Formelberäkning
Beräkningen av elementets nominella kapacitet krävs i 2 fall:
- Designers av elektronisk utrustning beräknar parametern när de skapar kretsar.
- Mästare i frånvaro av kondensatorer med lämplig effekt och kapacitet använder beräkningen av elementet för att välja från de tillgängliga delarna.
RC-kretsar beräknas med hjälp av impedansvärdet - komplext motstånd (Z). Ra är strömförlusten för uppvärmning av kretsdeltagarna. Ri och Re - tar hänsyn till påverkan av induktansen och kapacitansen hos elementen. Vid terminalerna på motståndet i RC-kretsen är spänningen Ur omvänt proportionell mot Z.
Termiskt motstånd ökar potentialen vid belastningen och reaktivt minskar den. Driften av kondensatorn vid frekvenser över resonans, när den reaktiva komponenten av det komplexa motståndet ökar, leder till spänningsförluster.
Resonansfrekvensen är omvänt proportionell mot förmågan att lagra laddning. Från formeln för att bestämma Fp beräknas vilka värden på Sk (kondensatorkapacitans) som krävs för driften av kretsen.
För att beräkna pulskretsar används kretstidskonstanten, som bestämmer effekten av RC på pulsstrukturen. Om kretsresistansen och laddningstiden för kondensatorn är kända, beräknas kapacitansen med hjälp av tidskonstantens formel. Sanningen i resultatet påverkas av den mänskliga faktorn.
Masters använder parallell- och serieanslutningar av kondensatorer. Beräkningsformlerna är inversa till formlerna för motstånd.
En seriekoppling gör att kapacitansen blir mindre vid inkoppling av element, en parallellkrets summerar värdena.
Hur mäter man kapacitansen för en kondensator med en multimeter?
Vid mätning av parametrar laddas kondensatorn preliminärt ur genom att stänga ledningarna med en skruvmejsel med isolering på handtaget. Om detta inte görs kommer lågeffektmultimetern att misslyckas.
Svaret på frågan om hur man kontrollerar kapacitansen för en kondensator med en multimeter med "Cx" -läget är som följer:
- Slå på "Cx" -läget och välj mätgränsen - 2000 pF - 20 μF i en standardenhet;
- Sätt i kondensatorn i uttagen i enheten eller fäst proberna på kondensatorns terminaler och titta på värdet på enhetens skala.
En amperovoltmeter eller multimeter avgör förekomsten av en kortslutning eller öppen krets inuti höljet.
En polär kondensator ingår i enhetens krets, med hänsyn till strömriktningen. Tillverkare markerar produktens elektroder. En kondensator designad för en spänning på 1-3 V kommer att gå sönder om backströmmen är högre än normalt.
Innan man mäter egenskaperna löds den polära elektrolytkondensatorn från kortet. Slå på multimetern för att mäta resistans eller testa halvledare. Applicera sonderna på polkondensatorns elektroder - plus till plus, minus till minus. En bra kapacitans kommer att visa en jämn ökning av motståndet. När laddningsströmmen minskar, ökar EMF och når spänningen för strömkällan.
En öppning i kondensatorn kommer att se ut som ett oändligt motstånd på multimetern. Enheten svarar inte eller så rör sig pekaren på den analoga kopian knappt.
När elementet går sönder motsvarar den uppmätta parametern inte det nominella värdet i nedre riktning, i proportion till nedbrytningsvärdet.
Om du frågar dig själv hur man mäter den komplexa eller ekvivalenta serieresistansen (ESR för en kondensator) med en multimeter, då är det problematiskt att göra detta utan ett prefix. Kondensatorn uppvisar reaktiva egenskaper vid högfrekvent ström.
Andra mätmetoder
Gör-det-själv kondensatorkapacitansmätare är monterad enligt scheman för pulsenheter. Sekvenser av RC-kretsar med variabla motstånd skapar en serie signaler vid produktens utgång med en stegvis förändring i frekvens. För att ställa in enheten, använd en multimeter som prefixet kommer att användas med.
En uppsättning testade kondensatorer kopplas i sin tur till strukturen och driftnoggrannheten justeras i varje delområde.
En gör-det-själv kapacitansmätare för polära elektrolytiska celler är schematiskt implementerad och konfigurerad som en del av ett prefix utan en oscillerande krets. Vid utgången, istället för en pulsad spänning, finns en konstant spänning.
I digitala kapacitansmätare är strömförsörjningen mycket stabil. "Flytande" parametrar för elementen från vilka kretsen är sammansatt kommer att ge ett fel som är oacceptabelt för mätnoggrannhet.
På logiska element skapas källor för växelpulsström för mätning av ESR.
Billiga kondensatorkapacitansmätare, såsom RLC-bryggenheter med en extra SMD-resistanstestfunktion, nätladdning och en LCD-display, är själva storleken på ett finger. De utför funktionerna hos ett professionellt metrologiskt komplex. Kan fungera som kapacitansmätare för elektrolytiska kondensatorer, både polära och variabla.
Liknande artiklar:
