Įvadas
Šio fizikos referato tema yra kondensatoriai. Jame galima rasti daug
įvairios ir naudingos informacijos apie kondensatorius. Referate rasite
kondensatorių apibrėžimą ir konstrukciją, taip pat rasite gana nemažai
fizikinių formulių susijusių su kondensatoriais. Be viso šito šiame
referate taip pat galima paskaityti apie kondensatorių jungimą, įkrovimą,
iškrovimą ir galiausiai galėsite pasižiūrėti apie įvairias kondensatorių
rūšis ir jų techninę charakteristiką.
Turinys
Įvadas…………………………………………………………….
………………………………………………………………….
…1
Turinys……………………………………………………………
………………………………………………………………….
..2
Kondensatoriai ir elektrinė
talpa……………………………………………………………..
……………………………….3
Kondensatorių
jungimas…………………………………………………………..
…………………………………………….5
Kondensatorių įkrovimas ir
iškrovimas…………………………………………………………
………………………….6
Kondensatorių
rūšys……………………………………………………………..
………………………………………………..9
Išvados……………………………………………………………
………………………………………………………………….
.13
Literatūros
sąrašas……………………………………………………………
…………………………………………………..14
Kondensatoriai
Praktikoje dažnai reikia sukaupti didelį elektros krūvį nedideliuose
laidininkuose, veikiant ribotai įtampai. Tam yra panaudojama aplinkinių
kūnų įtaka laidininko potencialui ir talpai: arti laidininko esantis kitas
laidininkas padidina jo talpą, todėl laidininke susikaupia didesnis krūvis
esant tam pačiam potencialui.
Kondensatorius – tai laidininkų sistema skirta elektros krūviui kaupti.
Išvertus į lietuvių kalbą kondensatorius reiškia ,,tirštumą“. Šiuo atveju
,,elektros krūvio tirštumą“.
Natūralūs kondensatoriai yra, pavyzdžiui, du elektros tinklo laidai,
dvi kabelio gyslos, kabelio gysla ir šarvas, perėjimo izoliatorius
(izoliuojantis laidą nuo sienos arba metalinio korpuso sienelės). Naudojami
įvairių konstrukcijų kondensatoriai, gana dažnai – plokštieji, kuriuos
sudaro dvi lygiagrečios metalinės, izoliuotos viena nuo kitos plokštelės.
Kondensatorių sudaro sudarytas iš dviejų laidininkų, kurie yra vadinami
elektrodais. Elektrodai yra atskirti dielektriko sluoksniu, kuris
kondensatoriuje atlieka dvejopą vaidmenį: pirma – neleidžia elektros
krūviams susijungti, antra – poliarizuojasi, tuo padidina kondensatoriaus
talpą.
Pirmąjį kondensatorių 1745m. sukūrė ir išbandė Leideno universiteto
Olandijoje fizikas Peteris Mušenbrukas. Jis norėdamas ,,ištirpinti elektrą
vandenyje“ didele elektros mašina elektrino vandenį , įleidęs vielą į
butelį. Atjungęs vielą nuo mašinos ir laikydamas ją vienoje rankoje, kita
paėmė butelį ir gavo stiprų elektros smūgį. Mišenbrukas suprato kas įvyko
ir išrado kondensatorių, dabar vadinamą Leideno stikline. Leideno stiklinę
sudaro stiklinis indas, iš abiejų pusių apklijuotas metaline folija. Folija
sudaro kondensatoriaus elektrodus. Išorinis elektrodas įžeminamas, o
vidinis kontaktiniu strypu prijungiamas prie elektros šaltinio poliaus ir
įkraunamas.
Kondensatoriaus elektrine talpa žymima raide C. Elektrinė talpa
apskaičiuojama elektros krūvį (Q) padalinus iš įtampos (U) esančios tarp
kondensatoriaus plokštelių. Tai užrašoma formule[pic].
SI sistemoje krūvio vienetas yra kulonas, o įtampos vienetas – voltas,
tai talpos vienetas yra kulonas, padalytas iš volto. Jis vadinamas faradu
(F):
1 F =[pic].
Tačiau praktikoje paprastai vartojami smulkesni vienetai – mikrofaradas
(1μF = 10-6 F) arba pikofaradas (1pF = 10-12 F).
Kondensatoriaus talpa priklauso nuo jo plokštelių – elektrodų – formos
ir matmenų, jų tarpusavio padėties, taip pat nuo dielektriko, skiriančio
tas plokšteles, savybių .
Pavyzdžiui, plokščiojo kondensatoriaus, tarp kurio plokštelių yra
vakuumas, talpa
C =[pic]
Čia S – vienos plokštelės plotas m2, d – atstumas tarp plokštelių m, ε0
– elektrinė konstanta, nusakanti elektrinį lauką tuštumoje (vakuume).
Elektrinės konstantos matavimo vienetas randamas šitaip:
[ε0] = [[pic]] = [pic] = [pic].
Iš to seka, kad, elektrinė konstanta išreiškiama faradais metrui.
Elektrinė konstanta priklauso nuo vienetų sistemos. Jos vertė SI
vienetų sistemoje šitokia:
[pic]= [pic] = 8,85 [pic] 10[pic][pic]
Įvairių
medžiagų dielektrines savybes galima palyginti su vakuumo
savybėmis.
Erdvę tarp kondensatoriaus plokštelių užpildžius kokia nors medžiaga –
dielektriku, kondensatoriaus talpa padidės ε kartų. Tuomet ją bus galima
rasti iš formulės
C = [pic][pic] = εa[pic].
Daugiklis ε, vadinamas medžiagos santykine dielektrine skvarba, yra
bematis dydis. Kai kurių dielektrikų santykinės dielektrinės skvarbos
vertės pateikiamos lentelėse.
Santykinės dielektrinės skvarbos ir elektrinės konstantos sandauga
vadinama absoliutine dielektrine skvarba:
εa = ee0.
Pramonė išleidžia įvairios konstrukcijos bei paskirties, įvairios
talpos (1 pF – 1000 μF) kondensatorius iki 10 kV vardinės įtampos.
Kintamosios srovės grandinėse naudojami popieriniai , žėrutiniai ,
keraminiai kondensatoriai , o elektrolitiniai kondensatoriai naudojami
tiktai nuolatinės srovės grandinėse.
Popierinį kondensatorių sudaro dvi ilgos aliuminio folijos juostos,
izoliuotos parafinuoto popieriaus juostomis.
Elektrolitinio kondensatoriaus viena plokštelė yra aliuminio folija, o
kita – popierius ar audinys, impregnuotas tirštu elektrolito tirpalu;
dielektrikas – labai plonas oksido sluoksnis ant aliuminio folijos.
Kondensatorių jungimas
Norint gauti tam tikrą talpą arba kai tinklo įtampa viršija vardinę
kondensatoriaus įtampą, keli kondensatoriai jungiami nuosekliai,
lygiagrečiai arba mišriai.
Sujungus kondensatorius nuosekliai, visų kondensatorių elektrodų
krūviai bus vienodi, nes iš maitinimo šaltinio jie patenka tik į išorinius
elektrodus, o vidiniuose elektroduose jie gaunami tik pasiskirsčius
krūviams, anksčiau neutralizavusiems vieni kitus.
[pic] [pic]