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


Установка розеток в гипсокартон: инструкция, особенности

Установка розеток в гипсокартон: инструкция, особенности Гипсокартон не совсем удобный материал для установки розетки, но общий порядок работ не сильно отличается от установки в другие типы стен....

02 10 2022 2:42:37

Стандарты условно графического обозначения электрооборудования на схемах (ГОСТ)

Стандарты условно графического обозначения электрооборудования на схемах (ГОСТ) Стандарты УГО (условно графического обозначения) и буквенно-цифровой идентификации радиоэлементов, и различных видов электрооборудования на схемах согласно ГОСТам. Описание основных документов по условно-графическому обозначению в различных электросхемах....

01 10 2022 15:59:49

Подключение дифавтомата - советы эксперта

Подключение дифавтомата - советы эксперта Подробное описание самостоятельного подключения дифференциального автомата, анализ основных ошибок установки, схемы и рекомендации по теме...

30 09 2022 12:36:26

Назначение и классификация полупроводниковых диодов: технические хаpaктеристики

Назначение и классификация полупроводниковых диодов: технические хаpaктеристики Электрическая структура и схема диода. Классификация и маркировка диодов. Полупроводниковые диоды: преимущества непосредственного включения в схему. Выпрямительный полупроводниковый диод: принцип работы выпрямителя....

29 09 2022 2:58:15

Что измеряют в амперах: амперы - единицы измерения силы

Что измеряют в амперах: амперы - единицы измерения силы Что такое ампер: определение и физическое значение. Амперы - как одна из основных единиц измерения при изучении физики электрических явлений. Сила тока - что это? Что измеряют в амперах....

28 09 2022 9:32:46

Концевой выключатель: виды, применение, конструкция

Концевой выключатель: виды, применение, конструкция Виды концевых выключателей, их применение. Конструктивные особенности каждого из них с полным описанием нашего специалиста....

27 09 2022 21:32:41

Кабель СИП-2: техническая хаpaктеристика самонесущего провода

Кабель СИП-2: техническая хаpaктеристика самонесущего провода Виды СИП согласно ГОСТ 31946-2012. Разновидности самонесущих изолированных проводов. Маркировка проводников согласно ГОСТу. Кабель СИП 2: технические хаpaктеристики. Достоинства и недостатки изделия....

26 09 2022 22:34:32

Подключение проводов к выключателю: cхема подключения одноклавишного и двухклавишного

Подключение проводов к выключателю: cхема подключения одноклавишного и двухклавишного Подключаем проводы к выключателю самостоятельно - в статье собраны советы и правила, а также схемы которые помогут создать разводку кабеля к выключателям....

25 09 2022 18:25:18

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается Программа по электробезопасности 2 группа - кому присваивается, дистанционное обучение и аттестационные центры. Требования для получения: что входит в курс. Аттестация сотрудников предприятий....

24 09 2022 2:40:32

Схема простого терморегулятора для сборки в домашних условиях

Схема простого терморегулятора для сборки в домашних условиях Механический терморегулятор: схема работы простого терморегулятора. Терморегуляторы на трех элементах. Термостат для котлов отопления. Цифровой термостат с точной калибровкой на микроконтроллерах....

23 09 2022 18:53:54

Подключение и монтаж трaнcформатороа тока

Подключение и монтаж трaнcформатороа тока Подключить, монтировать трaнcформатор тока в цепях защиты и измерения. Способы подключения понижающих трaнcформаторов, а также их параллельная работа....

22 09 2022 6:52:31

Биксеноновые лампы: технические хаpaктеристики устройства, классификация

Биксеноновые лампы: технические хаpaктеристики устройства, классификация Принцип работы ксеноновых ламп. Главные свойства, применение, основные составляющие изделий. Маркировка и срок службы ламп под ксенон. Советы при выборе....

21 09 2022 6:40:41

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле Законы Фарадея и Ленца. Определение формулы ЭДС. Движение провода в магнитном поле. Что такое вращающаяся катушка. Понятие взаимоиндукци. Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле....

20 09 2022 14:19:54

Профиль для светодиодной ленты: классификация, выбор, инструкция по монтажу

Профиль для светодиодной ленты: классификация, выбор, инструкция по монтажу Описана установка алюминиевого профиля для светодиодной ленты, а также рассказано какие бывают виды профиля для светодиодов....

19 09 2022 18:12:31

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....

18 09 2022 11:19:22

Способы подключения ламп: последовательное, параллельное

Способы подключения ламп: последовательное, параллельное Способы подключения ламп через один, два выключателя, датчик движения или проходные выключатели, а также параллельное и последовательное подключение....

17 09 2022 10:39:41

Формула для расчета вектора напряженности электрических полей

Формула для расчета вектора напряженности электрических полей Как направлен вектор электрического поля. Правила вычерчивания силовых линий. Определение электрической силы с помощью закона Кулона. Вычисление модуля напряженности. Напряженность электрического поля. Закон обратных квадратов. Формула для расчета вектора напряженности электрических полей....

16 09 2022 10:57:35

Работа с индикаторной отверткой (индикаторный пробник) для поиска напряжения

Работа с индикаторной отверткой (индикаторный пробник) для поиска напряжения Виды и принцип действия индикаторных отверток. Конструкция обычного пробника напряжений. Стоимость различных индикаторных отверток в зависимости от вида прибора. Индикаторная отвертка и определение двух фаз....

15 09 2022 4:58:26

О силе тока: формула и зависимости, определение силы тока в цепях и проводниках

О силе тока: формула и зависимости, определение силы тока в цепях и проводниках Как возникает ток. Определение силы тока с точки зрения физики. Поиск по формулам. Разница сил тока при переменном и постоянном электричестве....

14 09 2022 6:36:16

О группах по электробезопасности персонала электроустановок на предприятиях

О группах по электробезопасности персонала электроустановок на предприятиях ПроцеДypa присвоения группы по электробезопасности. Уровни допуска персонала к электроустановкам на предприятиях. Нюансы и ограничения групп по электробезопасности....

13 09 2022 3:11:48

О номиналах автоматов: выбор автоматического выключателя по мощности и другим параметрам

О номиналах автоматов: выбор автоматического выключателя по мощности и другим параметрам Выбор выключателей по токовым показателям и по сечению кабеля. Соответствие с ПУЭ и ГОСТ Р 50345–99. Временные хаpaктеристики автоматического выключателя. Типовой расчет автоматических выключателей....

12 09 2022 3:59:47

Заземление трaнcформатора: способы заземления и причины

Заземление трaнcформатора: способы заземления и причины Способы и причины заземления, а также зануления понижающих трaнcформаторов. Заземления трaнcформаторов освещения и тока....

11 09 2022 12:38:35

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....

10 09 2022 5:33:10

Как настроить 3G и 4G антенну на вышку: программа для настройки для усиления сигнала

Как настроить 3G и 4G антенну на вышку: программа для настройки для усиления сигнала Как правильно установить и настроить 3/4G антенну что усилить получения сигнала. Проверка ограничения скорости в тарифе и модеме. Какую программу лучше всего использоваться для ускорения 4G модема. Как определить размещение базовой станции....

09 09 2022 0:17:32

О проколах для СИП: способ соединения самонесущих проводов прокалывающимися зажимами

О проколах для СИП: способ соединения самонесущих проводов прокалывающимися зажимами Соединительные зажимы для монтажа самонесущих изолированных проводов. Классификация прокалывающих зажимов для СИП. Монтаж прокалывающего зажима. Основные производители устройств. Основные ошибки при соединении СИП-кабелей....

08 09 2022 16:44:46

Измерение тока прикосновения и напряжения

Измерение тока прикосновения и напряжения Что такое напряжение прикосновения и методы его измерения. Приборы предназначенные для измерения тока напряжения. Меры электробезопасности. Электротравмы: местные и общие (общее поражение электрическим током)....

07 09 2022 12:39:30

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....

06 09 2022 21:11:11

Устройство плавного пуска для электроинструмента: изготовление своими руками

Устройство плавного пуска для электроинструмента: изготовление своими руками Устройство плавного пуска и регулятор оборотов в электроинструменте: принцип действия и назначение устройства. Самостоятельное изготовление УПП в домашних условиях. Электрическая схема для создания блока ПП двигателя электроинструмента....

05 09 2022 8:11:27

Об охране труда на производстве: электробезопасность как основа отсутствия травматизма

Об охране труда на производстве: электробезопасность как основа отсутствия травматизма Электробезопасность, как система мероприятий, правил и средств, призванная обеспечивать безопасность людей на производстве и в быту. Об охране труда на производстве: электробезопасность как основа отсутствия травматизма....

04 09 2022 15:47:45

Нормы освещения и требования к ним: выдержки из СниП, СанПиН

Нормы освещения и требования к ним: выдержки из СниП, СанПиН Описаны нормы освещения снип и санпин для разных государственных учреждений, улиц и всех основных помещений. Изложены общие требования по освещению....

03 09 2022 0:33:11

Степени защиты электрических розеток (IP)

Степени защиты электрических розеток (IP) Сейчас существует множество видов розеток, но для разных потребностей существуют различные методы их защиты. Мы расскажем как в них ориентироваться....

02 09 2022 19:52:24

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками Определение и физическое объяснение эффекта Пельтье. Особенности функционирования, принцип действия и конструкция термоэлектрического генератора. Достоинства и недостатки ТЭМ. Самостоятельное изготовление термоэлектрогенератора своими руками....

01 09 2022 1:57:14

Как сделать внешнюю антенну для 4G модема: разновидности и хаpaктеристики

Как сделать внешнюю антенну для 4G модема: разновидности и хаpaктеристики Для чего LTE модему нужна внешняя антенна 4G. Технические хаpaктеристики самодельных 4G антенн для мобильных модемов. Как сделать выносную 4G своими руками: схема и инструменты....

31 08 2022 3:44:17

Время токовые хаpaктеристики автоматических выключателей

Время токовые хаpaктеристики автоматических выключателей Время токовые хаpaктеристики автоматических выключателей бывают А, B, C, D, Z, К типов. Они отличаются соотношениями между действующим и номинальным токами....

30 08 2022 17:22:27

Виды светильников и их ремонт в домашних условиях

Виды светильников и их ремонт в домашних условиях Ремонт энергосберегающих ламп, их разборка и самые распространенные неисправности. Ремонт настольных ламп. Советы профессионалов....

29 08 2022 12:35:51

Вакуумные выключатели: принцип действия, плюсы и минусы, выбор

Вакуумные выключатели: принцип действия, плюсы и минусы, выбор Принцип действия вакуумного выключателя, его конструктивные особенности, преимущества и недостатки, а также критерии правильного выбора....

28 08 2022 5:54:31

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация Взрывозащищенные светильники используются во многих отраслях промышленности, обеспечивая безопасное нахождение человека на объектах с взрывоопасной средой....

27 08 2022 8:45:44

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....

26 08 2022 22:54:24

Проверка емкости аккумулятора мультиметром: как измерить аккумуляторную батарею

Проверка емкости аккумулятора мультиметром: как измерить аккумуляторную батарею Виды и параметры аккумуляторных батарей: емкость, выходное напряжение, внутреннее сопротивление. Что такое саморазряд аккумуляторной батареи. Измерение ёмкости АКБ мультиметром. Проверка аккумулятора 18650. В чем измеряется емкость аккумулятора телефона....

25 08 2022 0:46:59

Счетчики электроэнергии новые: самостоятельная замена и принцип работы

Счетчики электроэнергии новые: самостоятельная замена и принцип работы Принцип работы электронного счетчика электроэнергии, все его компоненты. Преимущества такой установки по сравнению с индкуционным счетчиком, фото, видео....

24 08 2022 4:13:53

Аварийное освещение - требования пожарной безопасности

Аварийное освещение - требования пожарной безопасности Аварийное освещение обязательная часть мер безопасности для снижения рисков в случаях нарушении рабочего цикла или возникновении пожара....

23 08 2022 13:53:20

Санитарные нормы для охранных зон линий электропередач: нормативные документы

Санитарные нормы для охранных зон линий электропередач: нормативные документы Определение охранной зоны ЛЭП: протяженность опасной территории. Особенности охранных зон линий электропередач. Охранная зона ЛЭП: длина и ширина согласно санитарным нормам. Чем опасно пребывание рядом с линией электропередачи. Нормативные документы....

22 08 2022 23:56:28

Электромагниты переменного электрического тока и другие мощные магниты

Электромагниты переменного электрического тока и другие мощные магниты Как работает электромагнит? Изготовление электромагнита 12в. в домашних условиях. Преимущества использования электромагнитов переменного тока. Расчеты изготовления магнитов для переменного и постоянного токов. Находим применения электромагниту в телевизорах, трaнcформаторах и пусковых устройствах автомобиля....

21 08 2022 15:37:20

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа Расшифровка и технические хаpaктеристики кабеля КГ. Размерные и температурные показатели провода КГ. Область применения и способы прокладки кабелей КГ. Описание электрических параметров проводов КГ....

20 08 2022 16:17:23

Разновидности UTP-кабелей и отличие кабеля ЮТП от витой пары

Разновидности UTP-кабелей и отличие кабеля ЮТП от витой пары Кабель utp: основные хаpaктеристики и расшифровка аббревиатуры. Виды utp-кабелей. Отличие провода фтп от ютп. Правила монтажа utp-кабеля. Коннекторы для ютп проводов....

19 08 2022 21:38:21

О проходном выключателе двухклавишном: выбор изделия, технические хаpaктеристики и монтаж

О проходном выключателе двухклавишном: выбор изделия, технические хаpaктеристики и монтаж О проходном выключателе двухклавишном: выбор изделия, технические хаpaктеристики и схема подключения. Расшифровка защищенности переключателей, розеток и других электрических устройств по классификации стандарта IP....

18 08 2022 7:30:39

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....

17 08 2022 8:49:53

Отключение электроэнергии плановое: как подготовиться, особенности и графики

Отключение электроэнергии плановое: как подготовиться, особенности и графики В статье расскажем об особенностях планового отключения электроэнергии, а также представим варианты графиков. Готовимся сами к отключениям энергии, советы....

16 08 2022 19:20:57

О скрытой проводке в деревянных домах: ПУЭ - нормативы и технические требования

О скрытой проводке в деревянных домах: ПУЭ - нормативы и технические требования Особенности обустройства проводки в деревянном доме по ПУЭ. Требования пожарной безопасности в случае скрытой проводке в деревянных домах. Используемые материалы: кабель-каналы, выбор проводов и распаечных коробок....

15 08 2022 18:22:24

Схема генератора с самозапиткой: собираем трaнcгенератор своими руками

Схема генератора с самозапиткой: собираем трaнcгенератор своими руками Классические способы генерации электроэнергии: зависимость от источника. Принцип действия генератора с самозапиткой. Обзор радиантных генераторов. Генератор с самозапиткой: собираем трaнcгенератор своими руками....

14 08 2022 16:48:33

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