Πυκνωτές: λειτουργία, τύποι και ασκήσεις

Πυκνωτές είναι συσκευές που χρησιμοποιούνται για το αποθήκευση ηλεκτρικά φορτία. Υπάρχουν πυκνωτές διαφορετικών σχημάτων και χωρητικοτήτων. Παρ 'όλα αυτά, όλοι μοιράζονται κάτι κοινό: σχηματίζονται από δύο τερματικά χωρισμένα από μερικά διηλεκτρικό υλικό. Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται σε διάφορα τεχνολογικές εφαρμογές. Είναι πρακτικά αδύνατο για εμάς να βρούμε οποιοδήποτε ηλεκτρονικό κύκλωμα που δεν περιέχει αυτόν τον τύπο συσκευής.

Όταν συνδέεται με μια πιθανή διαφορά, α ηλεκτρικό πεδίο σχηματίζεται μεταξύ των πλακών του, με αποτέλεσμα οι πυκνωτές να συσσωρεύουν φορτία στους ακροδέκτες τους, καθώς το διηλεκτρικό εσωτερικό καθιστά δύσκολη τη διέλευση ηλεκτρικών φορτίων μέσω των πλακών.

Κοίταεπίσης: Τι είναι η διηλεκτρική δύναμη?

Λειτουργία πυκνωτών

Η πιο βασική λειτουργία του πυκνωτή είναι αυτή του αποθηκεύστε ηλεκτρικά φορτία μέσα. Κατά την εκφόρτιση, οι πυκνωτές μπορούν να παρέχουν μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικού φορτίου σε ένα κύκλωμα.

Οι πυκνωτές χρειάζονται λίγο χρόνο για να φορτίσουν πλήρως, ωστόσο, η εκφόρτιση τους είναι γενικά γρήγορη. Επομένως, οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικές συσκευές που απαιτούν

μεγάλες εντάσεις ηλεκτρικού ρεύματος, ως στερεοφωνικά υψηλής ισχύος.

Εκτός από την πιο θεμελιώδη λειτουργία τους, οι πυκνωτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν εφαρμόστε χρονόμετρα, ανορθωτές ηλεκτρικού ρεύματος, φίλτρα γραμμής, σταθεροποιητές και τα λοιπά.

Κοίταεπίσης: Ηλεκτρικά κυκλώματα

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)

Τύποι πυκνωτών

Οι πυκνωτές μπορούν να διαφέρουν στο σχήμα τους καθώς και στο διηλεκτρικό τους. Το μέσο που εισάγεται μεταξύ των πλακών ενός πυκνωτή παρεμβαίνω άμεσα στην ικανότητά του να αποθηκεύει ηλεκτρικά φορτία. Αυτό σημαίνει ότι είναι παρόν σταθερά υψηλά ηλεκτροστατικός, δηλαδή, πολύ ανθεκτική, προτιμώνται για την εφαρμογή πυκνωτών.

Δείτε μερικούς τύπους πυκνωτών:

  • Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές: περιέχουν λεπτά στρώματα αλουμίνιο, αναμεμιγμένος σε οξείδιο αλουμίνιο και εμποτισμένο σε υγρούς ηλεκτρολύτες.

  • Πυκνωτές πολυεστέρα: είναι ένας πολύ συμπαγής τύπος πυκνωτή, που σχηματίζεται από φύλλα πολυεστέρα και αλουμινίου.

  • Πυκνωτές τανταλίου: έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, χρησιμοποιήστε ως διηλεκτρικό ή οξείδιο του Tantalus.

  • Πυκνωτές λαδιού: Ήταν οι πρώτοι τύποι πυκνωτών και, όπως οι πυκνωτές χαρτιού, σταμάτησαν να χρησιμοποιούνται επειδή ήταν πρακτικοί ή αναξιόπιστοι.

  • Μεταβλητοί πυκνωτές: είναι αυτές που έχουν βαλβίδες ικανές να ελέγχουν την απόσταση μεταξύ των πλακών ή της περιοχής επαφής τους, που χρησιμοποιούνται ευρέως σε βαλβίδες, όπως ραδιόφωνα και παλιές τηλεοράσεις

  • Κεραμικοί πυκνωτές: κατασκευασμένα σε σχήμα δίσκου, είναι κατασκευασμένα από αγώγιμες πλάκες που τυλίγουν ένα μέσο όπως χαρτί, γυαλί ή αέρα.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι πυκνωτών, με διαφορετικά χαρακτηριστικά και χρήσεις.
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι πυκνωτών, με διαφορετικά χαρακτηριστικά και χρήσεις.

Πυκνωτής παράλληλης πλάκας

Ο παράλληλος πυκνωτής πλάκας είναι ο τύπος του πυκνωτή που παρουσιάζει απλούστερη γεωμετρία. Αυτός ο τύπος σχηματίζεται από μια πανοπλία, κατασκευασμένη από αγώγιμο υλικό και εγκλεισμένο σε διηλεκτρικό μέσο, ​​υψηλό ηλεκτρική αντίσταση (όπως κενό, χαρτί, καουτσούκ, λάδι κ.λπ.). Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα ενός παράλληλου πυκνωτή πλακών:

Ο πυκνωτής παράλληλης πλάκας είναι ο απλούστερος από τους πυκνωτές.
Ο πυκνωτής παράλληλης πλάκας είναι ο απλούστερος από τους πυκνωτές.

Κοίταεπίσης:Τι είναι το LED?

χωρητικότητα

Η ιδιοκτησία που μετρά την απόδοση ενός πυκνωτή στην αποθήκευση χρεώσεων είναι χωρητικότητα. Η χωρητικότητα είναι α φυσική ποσότητα μετρημένο σε μονάδες Coulomb ανά Volt (C / U), γνωστότερο ως Farad (F), μετά τον Άγγλο φυσικό Michael Faraday (1791-1867). Λέμε ότι το 1 Farad ισοδυναμεί με 1 Coulomb ανά Volt. Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της χωρητικότητας είναι αυτός, ελέγξτε το:


ΝΤΟ
- χωρητικότητα (F)
Ερ - ηλεκτρικό φορτίο (C)

Ε - ηλεκτρική τάση (V)

Από πρακτική άποψη, χωρητικότητα δείχνει ποια είναι η ποσότητα χρεώσεων που ένας πυκνωτής μπορεί να «κρατήσει» για μια δεδομένη πιθανή διαφορά.

Η χωρητικότητα εξαρτάται επίσης από παράγοντες γεωμετρικός, δηλαδή, η απόσταση μεταξύ των πλακών πυκνωτή και επίσης της περιοχής αυτών των πλακών. Επομένως, για την περίπτωση των πυκνωτών παράλληλης πλάκας, μπορούμε να προσδιορίσουμε την χωρητικότητά τους μέσω της ακόλουθης εξίσωσης:

ε0 - διηλεκτρική διαπερατότητα κενού (F / m)
Ο - εμβαδόν πινακίδων (m²)

ρε - απόσταση μεταξύ πλακών (m)

Κοίταεπίσης:Τι είναι η ηλεκτροκινητική δύναμη

λύσεις ασκήσεις

Ερώτηση 1) Υπολογίστε το μέτρο της χωρητικότητας ενός πυκνωτή παράλληλης πλάκας 0,005 m², σε απόσταση 0,5 mm (0,5.10-3 Μ). ενστερνίζομαι ε0 = 8,85.10-12.

α) 44,25 nF

β) 88,5 pF

γ) 885 pF

δ) 0,88 mF

ε) 2,44 F

Πρότυπο: Γράμμα σι

Ανάλυση:

Για τον υπολογισμό του συντελεστή χωρητικότητας αυτού του παράλληλου πυκνωτή πλακών, θα χρησιμοποιήσουμε το δεδομένα που παρέχονται από την άσκηση και θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο που συσχετίζει την περιοχή με την απόσταση μεταξύ του πιάτα:

Το αποτέλεσμα που βρήκαμε για χωρητικότητα είναι 88.5.10-12 ΦΑ. Ωστόσο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το πρόθεμα pico (p = 10-12) για την εκπροσώπηση αυτής της ποσότητας.

Ερώτηση 2) Ένας συγκεκριμένος πυκνωτής μπορεί να αποθηκεύσει έως και 2 μC ηλεκτρικής φόρτισης όταν συνδέεται με πιθανή διαφορά 1 mV. Προσδιορίστε την χωρητικότητα αυτού του πυκνωτή.

α) 2 mF

β) 1 mF

γ) 0,5 nF

δ) 100 pF

ε) 0,1 F

Πρότυπο: Γράμμα Ο

Ανάλυση:

Είναι δυνατόν να υπολογιστεί η χωρητικότητα μέσω του λόγου μεταξύ της ποσότητας του αποθηκευμένου ηλεκτρικού φορτίου και της πιθανής διαφοράς μεταξύ των ακροδεκτών του:

Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η χωρητικότητα που λαμβάνεται είναι 2 mF (2.10-3 ΦΑ). Επομένως, η σωστή εναλλακτική λύση είναι το γράμμα Α.

Ερώτηση 3) Προσδιορίστε το μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου που είναι αποθηκευμένο σε έναν πυκνωτή 0,5 mF όταν συνδέεται με μια διαφορά δυναμικού 200 V.

α) 1,5 μC

β) 0,2 pC

γ) 0,1 μC

δ) 10 nC

ε) 100 mC

Πρότυπο: Γράμμα ΚΑΙ

Ανάλυση:

Ας υπολογίσουμε την ποσότητα ηλεκτρικής φόρτισης που είναι αποθηκευμένη σε αυτόν τον πυκνωτή:

Σύμφωνα με τον υπολογισμό που πραγματοποιήθηκε, το ποσό φόρτισης που είναι αποθηκευμένο σε αυτόν τον πυκνωτή είναι 100 mC (100.10-3 ΝΤΟ).

Ερώτηση 4) Προσδιορίστε ποια τάση πρέπει να τραβηχτεί στους ακροδέκτες ενός πυκνωτή 0,2 μF, έτσι ώστε 2 nC ηλεκτρικών φορτίων να αποθηκεύονται μεταξύ των οπλισμών τους.

α) 0,2 V

β) 2 μV

γ) 200 μV

δ) 1 mV

ε) 10 mV

Πρότυπο: Γράμμα ΚΑΙ

Ανάλυση:

Ας υπολογίσουμε την ηλεκτρική τάση που έχει καθοριστεί μεταξύ των ακροδεκτών του πυκνωτή:

Σύμφωνα με το αποτέλεσμα, απαιτούνται 10 mV για να μπορέσει αυτός ο πυκνωτής να συσσωρεύσει 2 nC φόρτισης, οπότε η σωστή εναλλακτική λύση είναι το γράμμα ΚΑΙ.

Από εμένα, Rafael Helerbrock

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

HELERBROCK, Ραφαέλ. "Πυκνωτές"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.

Τι θα συνέβαινε αν κάποιος έτρεχε τόσο γρήγορα όσο το Flash;

Τι θα συνέβαινε αν κάποιος έτρεχε τόσο γρήγορα όσο το Flash;

Χαρακτήρας κόμικς που δημιουργήθηκε από τον Gardner Fox και τον Harry Lampert, το Λάμψη είναι ένα...

read more
Η επιτάχυνση της βαρύτητας

Η επιτάχυνση της βαρύτητας

Μια περιοχή γνωστή ως βαρυτικό πεδίο δρα γύρω από τη Γη. Ο κύριος στόχος του είναι να προσελκύσει...

read more

Ο Αρχιμήδης και η ανακάλυψη της πλευστότητας

Ο Αρχιμήδης ήταν Έλληνας φυσικός, μαθηματικός και εφευρέτης που έζησε τον 3ο αιώνα π.Χ. στην πόλη...

read more