Формула расчета энергии конденсаторов: плоские и заряженные конденсаторы > Флэтора
Золотая квартира    

Формула расчета энергии конденсаторов: плоские и заряженные конденсаторы

Формула расчета энергии конденсаторов: плоские и заряженные конденсаторы

cdcaed2a

Содержание

Этот двухполюсный элемент применяют в разных электрических схемах. Способность к накоплению энергии с последующей отдачей в цепь используют для фильтрации сигналов, создания колебательного контура, решения иных пpaктических задач.

Конденсатор в цепи переменного тока смещает фазы тока и напряжения

Что такое конденсатор

Конструкция простейшего устройства этой категории состоит их двух проводящих пластин с диэлектриком в промежутке. Подключением такого устройства к источнику постоянного тока накапливают на рабочих элементах положительные и отрицательные заряды. После разрыва цепи питания энергетический потенциал сохраняется.

Электроемкость

Электроемкость плоского конденсатора

Этим термином хаpaктеризуют накопительные способности пассивного элемента. В обозначениях серийных изделий указывают номинальное значение. Так как базовая единица (Ф, фарад) слишком велика, пользуются уменьшительными приставками для обозначения часто применяемых электронных компонентов:

  • миллифарад (мФ) – 10-3 Ф;
  • нанофарад (нФ) – 10-9 Ф;
  • пикофарад (пФ) – 10-12 Ф.

Один фарад соответствует емкости, при которой накопленный единичный заряд (1Кл) создаст разницу потенциалов на пластинах 1 В.

Определение энергии конденсатора

Резонанс в электрической цепи

Чтобы выяснить, от чего будут зависеть накопительные хаpaктеристики, можно применить две методики. Первая – это определение работы, которая выполняется для распределения зарядов на обкладках. Подразумевается, что для этого понадобится затратить определенную энергию. Во втором варианте пользуются притяжением разноименных зарядов. Для перемещения пластин до прямого контакта нужно выполнить соответствующую работу.

Энергия поля плоского конденсатора

Как подобрать конденсатор

Для упрощения можно рассмотреть пример с перемещением разноименно заряженных пластин. Сформированная сила притяжения (F) будет измеряться величиной заряда (q) и напряженностью поля (E) между соответствующими обкладками:

F = q * E.

Так как E = q/(2*e0*S), несложно получить выражение для значения силового взаимодействия:

F = q2/(2*e0*S),

где:

  • e0 – это электрическая постоянная = 8,854 * 10-12 Ф*м-1;
  • S – площадь пластин.

Работа (A) равна произведению силы на пройденное расстояние (d), поэтому W (энергия плоского конденсатора) = A = F * d = d *q2/(2*e0*S). Емкость (С) определяется, как C = d /(e0*S). Следующими преобразованиями можно получить итоговое выражение:

  • W = q2/(2*C);
  • q = C * U;
  • энергия конденсатора формула:

W = ½ *C * U2.

Для чего знать энергию

Даже приблизительный расчет этого параметра для многих радиотехнических схем не нужен. Функциональный фильтр, например, создают только с учетом емкости. Однако в некоторых устройствах энергия заряженного конденсатора имеет определяющее значение.

Блок питания фотовспышки

Комплект конденсаторов накапливает достаточное количество энергии для освещения объекта съемки.

Величина энергии

Как будет вычисляться накопленный энергетический потенциал, разобраться можно с помощью показанного на снимке блока фотовспышки. Следует напомнить о том, что для увеличения емкости применяют параллельное соединение (Cобщ = C1 + C2 +…+ Cn). При последовательном варианте пропорциональная зависимость обратная (1/Cобщ = 1/C1 + 1/C2 +…+ 1/Cn).

Расчет:

  • 2 емкости по 400 мкФ (Cобщ = C1 + C2 = 400 + 400 = 800 мкФ);
  • источник питания будет заряжать элемент напряжением 300 В;
  • энергия конденсатора W = ½ *C * U2 = ½ * 800 * 10-6 * 300 = 0,12 джоуля.

Виды конденсаторов

Основные технические параметры этих изделий во многом зависят от проницаемости и других свойств промежутка между обкладками. В частности, проходящий через этот слой ток определяет длительность сохранения запаса энергии. По материалу диэлектрика различают следующие виды конденсаторов:

  • вакуумный;
  • воздушный (газовый);
  • жидкий;
  • твердый неорганический (слюда)/ органический (бумажный);
  • полимерный;
  • электролитический;
  • оксидный.

Для улучшения потребительских параметров используют различные комбинации представленных материалов.

Серийные модели постоянной емкости рассчитаны на сохранение исходных хаpaктеристик на протяжении всего срока службы. Также выпускают переменные модели. Для увеличения (уменьшения) емкости применяют:

  • механический ручной или электрический привод;
  • изменение напряжения (варикапы) или температуры.
Миниатюрные подстроечные конденсаторы нужны для точной настройки электрической схемы

Также применяют классификацию по форме и взаимному расположению обкладок. Специальные конденсаторы (пусковые, высоковольтные и др.) создают для решения отдельных задач.

Использование конденсаторов

Подученное соотношение величин хаpaктерно для всех типов конденсаторов. Его используют для того, чтобы определить накопленную энергию при подключении к источнику питания. Измерить напряжение на выводах можно с помощью мультиметра. Кроме емкости, на корпусе конденсатора указывают другие важные параметры:

  • рабочий ток;
  • номинальное напряжение;
  • диэлектрический материал;
  • тип элемента.

К сведению. На миниатюрных деталях места для размещения всех данных недостаточно. Применяют систему сокращенных кодировок. Необходимые сведения уточняют в сопроводительной документации либо на официальном сайте производителя.

В следующем перечне приведены примеры электротехнических схем и устройств, которые создают с применением конденсаторов:

  • частотный (сглаживающий) фильтр;
  • колебательный контур;
  • накопитель энергии для формирования мощного импульса (лазер, фотовспышка);
  • ограничитель силы тока (компенсатор подключаемой реактивной нагрузки);
  • измерение перемещений (изменение емкости при сближении/ отдалении обкладок).

Для автоматизированного расчета типовой схемы можно использовать специализированный калькулятор онлайн. Следующий пример демонстрирует расчет корректного подключения электродвигателя:

  • соединение обмоток – треугольник;
  • мощность потрeбления – 1 200 Вт;
  • напряжения сети – 220 В;
  • cos ϕ – 0,9;
  • КПД – 85%;
  • емкость рабочего (пускового) конденсатора – 52 (130) мкФ.

Конденсатор или аккумулятор

Использование таких изделий вместо АКБ ограничено незначительной емкостью серийных электролитических моделей. Ситуация изменилась с появлением ионисторов, которые отличаются увеличенной емкостью (до десятков тыс. фарад). Ниже перечислены особенности, которые следует учесть при сравнении конденсаторов и аккумуляторных батарей.

Преимущества ионисторов:

  • длительное сохранение хороших рабочих параметров;
  • широкий температурный диапазон (от -40°C до + 60°C);
  • надежность;
  • простота обращения;
  • разумная стоимость.

Недостатки:

  • быстрый самостоятельный разряд (15-25% за 24 часа);
  • сравнительно небольшой запас энергии (1-1,5 мА на 1 Ф).

Для правильного применения конденсаторов требуется точный предварительный расчет. Как накопители энергии, эти элементы применяют в комплекте с солнечными батареями. В таких наборах при непрерывной эксплуатации обозначенные потери можно признать приемлемыми. Если придется отключить источник питания на длительный срок, предпочтительным выглядит использование АКБ.

Видео


Понятие проводников и диэлектриков: высокотемпературная сверхпроходимость

Понятие проводников и диэлектриков: высокотемпературная сверхпроходимость Понятия о проводниках и диэлектриках. Классификация диэлектриков работающих в цепях с высокочастотным током. Полупроводники и сверхпроводимость. Сферы применения проводников. Диэлектрики и их применение. Физико-химическим свойства проводника и диэлектрика....

17 06 2024 1:16:37

Согласующий трaнcформатор: принцип действия, разновидности.

Основное предназначение согласующего трaнcформатора. Строение. Как работают согласующие трaнcформаторы. Технические хаpaктеристики....

16 06 2024 6:43:11

Расшифровка и технические хаpaктеристики ВББШВНГ-кабеля

Расшифровка и технические хаpaктеристики ВББШВНГ-кабеля Расшифровка и технические хаpaктеристики кабеля ВББШВНГ. Маркировка жил на основе алюминия согласно ГОСТ. ВББШВНГ-кабель: области применения, правила монтажа и эксплуатационный срок. Конструкция провода ВББШВНГ....

15 06 2024 17:19:46

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие Лампы освещения накального, газоразрядного и светодиодного типов применяются для разных целей. Их используют в быту, на производстве и др. объектах....

14 06 2024 2:49:52

Примеры магнитной (диамагнитной) левитации, диамагнетизм

Примеры магнитной (диамагнитной) левитации, диамагнетизм Определение магнитной (диамагнитной) левитации. Магнитная левитация: эксперименты в домашних условиях. Как сделать левитирующий магнит своими руками. Применение магнитов в подшипниках. Как используют магнитную левитацию в ветрогенераторах....

13 06 2024 0:55:42

Огнезащита: cпособы огнезащиты электрических коммуникаций

Огнезащита: cпособы огнезащиты электрических коммуникаций Огнезащита: cудя по пpaктике, возгорание электропроводки считается достаточно опасным явлением, которое несёт за собой разрушающие последствия....

12 06 2024 13:21:27

Металлоискатель: основные принципы действия металлодетектора

Металлоискатель: основные принципы действия металлодетектора Определение металлоискателя. Металлоискатель: принцип работы прибора. Комплектующие изделия и их назначение. Электронный чувствительный контур, управляющий узел. Типы металлоискателей и различия в принципе действия. Ручная и автоматическая настройка металлодетекторов....

11 06 2024 6:10:44

Освещение прихожих и коридоров - виды и особенности

Освещение прихожих и коридоров - виды и особенности Освещение прихожих и коридоров нужно делать с учетом особенностей их размеров, а также установленной мебели и аксессуаров....

10 06 2024 6:53:32

Электромагнитная индукция: феномен возникающий в индуцированном поле

Электромагнитная индукция: феномен возникающий в индуцированном поле Обоснование явления электромагнитной индукции Фарадеем. Направление действия магнитного поля и применение правила буравчика. Явление самоиндукции. Основные величины и наименования измеряемых единиц. Общая теория электромагнитных полей....

09 06 2024 0:47:19

Прокладываем кабель в гофрированной трубе с проволокой

Прокладываем кабель в гофрированной трубе с проволокой Виды размещения электрической проводки. Виды гофрированной трубы для прокладки электропровода. Этапы прокладывания электропроводки с использованием гофротрубы. Сферы применения гофрированных труб....

08 06 2024 12:47:22

Электрим (Москва): отзывы, телефон, услуги

Электрим (Москва): отзывы, телефон, услуги На сегодняшний день наши компании способны решать задачи пpaктически любого класса сложности в электрических сетях 0.4-20кВ....

07 06 2024 4:24:17

О документе ПОТ РМ 016 2001: межотраслевые правила от 2001 года

О документе ПОТ РМ 016 2001: межотраслевые правила от 2001 года Межотраслевые правила охраны труда от 2001 года (ПОТ РМ 016 2001). Общие положения. Организационные и технические мероприятия. Отдельные виды работ. Испытательные и измерительные процедуры....

06 06 2024 17:24:17

Электрический счетчик Энергомера ЦЭ6807П: параметры и межпроверчный интервал

Электрический счетчик Энергомера ЦЭ6807П: параметры и межпроверчный интервал Электронный однофазный счетчик ЦЭ6807: модификации и технические хаpaктеристики. Правила подключения и эксплуатации электрического счетчика "Энергомера" цэ-6807-п. Общие советы по энергосбережению в частном доме и квартире....

05 06 2024 9:30:29

Релейная защита: АПВ, АВР, АЧР назначение и требования

Релейная защита: АПВ, АВР, АЧР назначение и требования Виды релейных защит их назначение и классификация. Основные требования к релейным защитам, таким как АВР, АПВ, АЧР....

04 06 2024 21:51:36

Зависимость сопротивления от температуры: определение термосопротивления

Зависимость сопротивления от температуры: определение термосопротивления Термосопротивление: назначение изделий. Типы термообразователей и принцип их действия. Металлические или полупроводниковые термометра сопротивления. Формула зависимости сопротивления от температуры....

03 06 2024 18:39:20

Светодиод - хаpaктеристики и определение полярности

Светодиод - хаpaктеристики и определение полярности Светодиод, их использование в быту и проверка качества, а также несколько вариантов проверки работоспособности и полярности....

02 06 2024 5:25:17

Расчет расхода электроэнергии: считаем потрeбление и затраты на электричество

Расчет расхода электроэнергии: считаем потрeбление и затраты на электричество Учёт расхода электроэнергии по мощности электрооборудования. Влияние на расход электрической энергии применения ламп накаливания, светодиодных или энергосберегающих источников освещения. Как провести расчёт потрeбления электроэнергии бытовыми приборами....

01 06 2024 18:55:54

Какими огнетушителями нельзя тушить электропроводку под напряжением электротока

Какими огнетушителями нельзя тушить электропроводку под напряжением электротока Неисправность электропроводки как одна из наиболее распространенных причин короткого замыкания. Действия при возгорании электропроводки. Виды и область применения огнетушителей. Каким огнетушителем нельзя тушить электропроводку под напряжением....

31 05 2024 12:25:36

Импульсные преобразователи напряжения: принцип работы, выбор

Импульсные преобразователи напряжения: принцип работы, выбор Виды преобразователей напряжения и свойства. Основные принципиальные схемы. Советы по выбору импульсных преобразователей и стабилизаторов....

30 05 2024 14:22:57

Подключение светодиодных rgb-лент к контроллеру с пультом

Подключение светодиодных rgb-лент к контроллеру с пультом Применение многоцветной (RGB) ленты. Конструкция led-ленты. Управление цветом rgb-ленты с помощью пульта дистанционного управления. Управление led-лентой при помощи Ардуино. Питание светодиодных ленты....

29 05 2024 12:32:42

Гибкие кабель-каналы для проводки: назначение и правила монтажа

Гибкие кабель-каналы для проводки: назначение и правила монтажа Разновидность кабель каналов: цепеобразный, трубчатый (гофрированный), секционный. Различие гибких каналов для кабеля по способу укладки и типу. Сфера применения, требования пожарной и электробезопасности к гибкому каналу для кабелей....

28 05 2024 1:51:35

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи Принцип действия и технические хаpaктеристики вольтметров: электромеханические и электронные аппараты. Подключение вольтметра к цепи переменного и постоянного тока....

27 05 2024 5:22:51

Подключение светодиодной ленты: общие сведения, монтаж

Подключение светодиодной ленты: общие сведения, монтаж Однокристальные и трехкристальные led-ленты. Грамотное подключение светодиодных лент к батарейке, колонкам или блоку. Как правильно монтировать изделие....

26 05 2024 11:24:26

Определение полярности электролитического конденсатора по внешнему виду

Определение полярности электролитического конденсатора по внешнему виду Определение полярности конденсатора отечественного производства. Где у конденсатора плюс и минус. Как определить полярность при стертой маркировке? Электролитические конденсаторы, которые считаются необычными электронными компонентами....

25 05 2024 11:47:19

Влияние электромагнитного излучения на организм человека: источники и защита

Влияние электромагнитного излучения на организм человека: источники и защита Определение электромагнитного излучения. Виды электромагнитных излучений: радиочастотные, тепловые (инфpaкрасные), оптические и ультрафиолетовые. Природа и классификация источников-излучателей....

24 05 2024 1:39:43

Все о магнитных пускателях или контакторах серии ПМЛ

Все о магнитных пускателях или контакторах серии ПМЛ История создания и назначение магнитного пускателя ПМЛ. Конструкция прибора и расшифровка цифробуквенного обозначения контакторов. Монтаж пускателей: крепление на DIN-рейке или крепление болтами. Подключение пускателя-ПМЛ....

23 05 2024 8:46:59

Какой формулой рассчитать мощность резисторов

Какой формулой рассчитать мощность резисторов Существующие разновидности резисторов и формулы расчета их мощности и сопротивления. Параметры резисторного элемента. Как подобрать резистор. Величина напряжения обеспеченная резисторным элементом....

22 05 2024 11:14:46

Перевести ватты в амперы: калькулятор перевода ампер в ватты и наоборот

Перевести ватты в амперы: калькулятор перевода ампер в ватты и наоборот Конвертация ватт в амперы посредством формулы мощности из школьного курса физики. Перевод ампер в ватты: таблица перевода. Нюансы перевода единиц Вт в А и решаемые задачи (подбор автоматического выключателя, расчет сечения проводки и т.п.)...

21 05 2024 2:43:41

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие Лампы освещения накального, газоразрядного и светодиодного типов применяются для разных целей. Их используют в быту, на производстве и др. объектах....

20 05 2024 17:28:39

Как заменить электросчетчик в квартире: сколько стоит поменять электрический счетчик

Как заменить электросчетчик в квартире: сколько стоит поменять электрический счетчик Когда нужна установка нового прибора. Общий порядок и требования к замене электросчетчика в квартире. Разграничение зон ответственности. В каких случаях можно заменить электросчетчик в квартирах бесплатно....

19 05 2024 11:29:40

Выбор ламп для теплиц - особенности и расчет

Выбор ламп для теплиц - особенности и расчет Выбор ламп для теплиц имеет свои преимущества и недостатки. Правильно подобрать вид и рассчитать количество - залог получения урожая....

18 05 2024 1:11:32

Дифференциальный автомат: устройство, принцип работы

Дифференциальный автомат: устройство, принцип работы Дифавтомат это электрозащитное устройство, которое защищает проводку, оборудование и человека от воздействия электричества при неполадках в эл.цепи....

17 05 2024 18:32:14

Ремонт электроприборов своими руками - экспертный урок

Ремонт электроприборов своими руками - экспертный урок Починить сломавшийся электроприбор можно, если придерживаться техники безопасности и четкой инструкции. И не надо бежать в магазин за новым!...

16 05 2024 0:54:19

Кабель ПУГНП: техническая хаpaктеристика, назначение, варианты монтажа кабеля

Кабель ПУГНП: техническая хаpaктеристика, назначение, варианты монтажа кабеля Технические хаpaктеристики кабельной продукции. Кабели ПУГНП: назначение кабеля, сфера применения, отличия кабелей серии ПУГНП от прочих проводов. Материал изготовления ПУГНП-кабеля....

15 05 2024 19:57:45

Инфpaкрасная лампа: область применения и преимущества

Инфpaкрасная лампа: область применения и преимущества Инфpaкрасные лампы и светильники воспринимается в виде тепла, света и лечебного воздействия, что позволило применять такие изделия для различных целей....

14 05 2024 20:42:53

Изготовление ручного штробореза для газобетона в домашних условиях: устройство

Изготовление ручного штробореза для газобетона в домашних условиях: устройство Как сделать штроборез для газобетонных стен с пылезащитным кожухом из профтрубы или пластиковой канистры своими руками. Конструкция и принцип работы. Техника штробления. Пошаговая инструкция. Техника безопасности....

13 05 2024 23:29:10

Регулировка температуры в квартире с помощью комнатных терморегуляторов

Регулировка температуры в квартире с помощью комнатных терморегуляторов Области применения комнатных терморегуляторов: от встроенного терморегулятора к автономным (внешним) термостатам. Как функционируют механические и электронные модели. Комнатный регулятор температуры: особенности выбора регулирующих устройств....

12 05 2024 15:21:29

Измерение работы и мощности электрического тока по формуле

Измерение работы и мощности электрического тока по формуле Определение работы электротока. Как выглядит формула по которой измеряется работа электрического тока. Определение мощности тока с помощью формулы. Производные единицы мощности и работы....

11 05 2024 0:10:51

Проверить напряжение в розетке легко: инструкция, нормы, инструменты

Проверить напряжение в розетке легко: инструкция, нормы, инструменты Показаний электроэнергии могут отличатся от норм, чтобы проверить их параметры есть специальное оборудование и четкая инструкция которую мы вам расскажем....

10 05 2024 15:56:14

Утилизация ламп: люминесцентные, галогеновые и их составляющие

Утилизация ламп: люминесцентные, галогеновые и их составляющие Способы утилизации, трaнcпортировки, хранения и выды опасных для здоровья человека ламп. Утилизация аккумуляторов и конденсаторов входящих в их состав....

09 05 2024 6:36:54

О параллельном подключении лампочек: схема подключения, обозначения на схеме

О параллельном подключении лампочек: схема подключения, обозначения на схеме Обустройство параллельного включения. Последовательное и смешанное подключение. Соединение проводников. О параллельном подключении лампочек: схема подключения, обозначения на схеме....

08 05 2024 12:16:17

Электропаяльник со сменным паяльным элементом и непрекращающимся нагревом

Электропаяльник со сменным паяльным элементом и непрекращающимся нагревом Маркировка и общая информация о паяльниках. Типы нагревателей электропаяльников ЭПСН: нихромовые и керамические. Предназначение и мощность. Паяльные жала. Что такое молотковый паяльник. Слабые стороны керамических нагревателей....

07 05 2024 0:52:25

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно Определение общего сопротивления в электрической цепи. Способы совмещения элементов. Виды сопряжений: последовательное, параллельное, смешанное. Особенности расчетов. Общее сопротивление электрической цепи: расчеты и формулы....

06 05 2024 22:11:20

О розетке трехфазной электрической: хаpaктеристики, способы монтажа, обозначение на схемах

О розетке трехфазной электрической: хаpaктеристики, способы монтажа, обозначение на схемах Требования к силовым штепсельным соединениям. Маркировка и электрические параметры розетки трехфазной. Конструкция и монтаж розетки. Подключение разъема розеток трехфазных, электрических....

05 05 2024 20:18:18

Назначение приказов о созданиях комиссий для проверки знаний по электробезопасности

Назначение приказов о созданиях комиссий для проверки знаний по электробезопасности Организация комиссии по проверке знаний по электробезопасности. Типы и регулярность проверок. Главные требования и основные правила по созданию комиссий для проверки знаний по электробезопасности....

04 05 2024 14:10:51

О видах и типах электропроводки: классификация, способы прокладки и соеденения

О видах и типах электропроводки: классификация, способы прокладки и соеденения Электрические шнуры и их классификация по материалу изготовления. Особенности наружной открытой и скрытой электропроводки. Внутренняя проводка: способы монтажа и соединения. Правила работы с проводами....

03 05 2024 20:26:47

Ввод кабеля в дом: нормы, варианты оснащения кабельных вводов

Ввод кабеля в дом: нормы, варианты оснащения кабельных вводов При вводе кабеля в дом кроме очевидных факторов нужно руководствоваться определенными нормами, а также вам стоит узнать несколько важных советов....

02 05 2024 0:53:29

Принцип действие МТЗ: разновидности максимально-токовых защит

Принцип действие МТЗ: разновидности максимально-токовых защит Определения и условия сpaбатывания максимальной токовой защиты. Виды приборов токовых защит. Максимальная токовая защита: предварительная подготовка специального измерительного оборудования. Определяем токовую отсечку (ТО)....

01 05 2024 18:53:45

Типы клеммников для электрической проводки: клеммная колодка

Типы клеммников для электрической проводки: клеммная колодка Когда применяются клеммные колодки. Типы клеммных соединений: клеммная колодка, скрутки, ножевые, распределительные и пружинные клеммы. Клеммники для светильников и электропроводки. Назначение клеммных коробок....

30 04 2024 4:20:58

Расчет освещения в бытовых и производственных помещениях

Расчет освещения в бытовых и производственных помещениях Расчёт количества и мощности светильников, а также ламп для освещения жилых и производственных помещений. Расчет прожекторного освещения....

29 04 2024 13:25:51

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::