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


Как экономить электроэнергию дома - советы профессионала

Как экономить электроэнергию дома - советы профессионала Способы экономии электроэнергии в быту очень разные, мы выбрали лучшие и рассказали о них вам: двухтарфиный счетчик, энергосберегающие лампы и другое...

04 02 2023 17:33:17

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....

03 02 2023 23:43:36

Светодиодная подсветка: виды профилей для светодиодных лент

Светодиодная подсветка: виды профилей для светодиодных лент Преимущества использования коробов для решений по светодиодной подсветке помещений. Декоративная и целевая подсветка с использованием светодиодных лент в профилях в т.ч. алюминиевых. Классификация профилей по области применения и материалу изготовления. Размеры кабель-канала для светодиодной ленты....

02 02 2023 6:10:24

Свойства полупроводниковых материалов: применение полупроводников

Свойства полупроводниковых материалов: применение полупроводников Что такое полупроводники. Как обеспечивается проводимость. Проводимость p-типа и n-типа. Основные понятия: атом, электрон, ион. Использование проводников. Легирование полупроводников. Разновидности полупроводниковых материалов. Полимеры....

01 02 2023 14:17:14

Дистанционного управление освещением: классификация, датчики, контроллеры

Дистанционного управление освещением: классификация, датчики, контроллеры Способы регулирования, контроля, управления освещением. Преимущества управления освещением на расстоянии и ее классификация....

31 01 2023 8:20:25

Дифференциальная защита электрооборудования

Дифференциальная защита электрооборудования Принцип действия дифференциальной защиты оборудования. Продольная и поперечная дифзащита генераторов. Защита шин от короткого замыкания....

30 01 2023 19:56:48

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок Что такое заземление. Правила заземления электроустановки. Групповые сети и их заземление. Требования ПУЭ к организации заземляющего контура. Заземление: ПУЭ об организации заземлений на производстве....

29 01 2023 21:26:54

Конструкция и особенности применения электролитических конденсаторов переменной емкости

Конструкция и особенности применения электролитических конденсаторов переменной емкости Виды электролитических конденсаторов: алюминиевые, танталовые, ниобиевые. Преимущества и недостатки конденсаторных установок использующих электролитические пусковые конденсаторы переменной емкости. Конструкция электролитического конденсатора переменной емкости....

28 01 2023 16:45:46

Как подключить счётчик через трaнcформатор тока

Как подключить счётчик через трaнcформатор тока Принцип работы и выбор измерительных трaнcформаторов применяемых для учёта электроэнергии. Самые распространённые схемы подключения....

27 01 2023 10:19:34

Сколько потрeбляет инфpaкрасный обогреватель: сравнение, разновидности

Сколько потрeбляет инфpaкрасный обогреватель: сравнение, разновидности Сколько потрeбляет инфpaкрасный обогреватель? Усредненные расчеты - суточный расход устройства мощностью 1 кВт составляет 8 кВт, обогреет площадь в 16 м²....

26 01 2023 19:36:24

Как подключить и настроить польскую антенну для цифрового ТВ: проверка платы усилитель

Как подключить и настроить польскую антенну для цифрового ТВ: проверка платы усилитель Что такое польская TV антенна и в чем заключаются ее особенности для приема сигнала цифрового телевидения. Технические хаpaктеристики польской антенны. Антенна решетка с усилителем для цифрового ТВ: как проверить плату усилителя мультиметром....

25 01 2023 17:54:17

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы Монтаж электрооборудования - ответственные операции. Их выполняют с соблюдением действующих правил и придерживаясь техники безопасности....

24 01 2023 0:51:49

Изготовление металлоискателя Терминатор-3 своими руками: подробная инструкция

Изготовление металлоискателя Терминатор-3 своими руками: подробная инструкция Назначение металлоискателя Терминатор 3. Изготовление и настройка прибора металлоискатель Терминатор-3 своими руками. Преимущества и недостатки устройства. Область применения металлоискателей Терминатор3....

23 01 2023 22:28:16

Как сделать самодельную паяльную станцию в домашних условиях: схема

Как сделать самодельную паяльную станцию в домашних условиях: схема Изготовление паяльной станции своими руками. Ремонтные и монтажные работы в современных микросхемах с помощью самодельной паяльной станции с феном. Выбор паяльника. Способы конструирования. Основные рекомендации и правила сборки прибора....

22 01 2023 16:31:49

Определение электрического тока

Определение электрического тока Что называют электрическим током. В каких единицах измеряется сила или величина электрического тока. Что представляет собой электрический ток. Проводники и полупроводники. Законы для электротока. Хаpaктеристики электроцепи....

21 01 2023 11:13:30

Прокладка наружного кабеля в гофротрубе: назначение и разновидности

Прокладка наружного кабеля в гофротрубе: назначение и разновидности Материал для изготовления гофротруб. Классификация и размеры гофрированных труб пля прокладки кабелей. Преимущества и недостатки гофротрубы. Правила и порядок монтажа гофрированной трубы для проводки....

20 01 2023 14:52:45

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....

19 01 2023 17:35:28

Классификация профессионального электроинструмента: классы по электробезопасности

Классификация профессионального электроинструмента: классы по электробезопасности Профессиональный электроинструмент: классификация приборов. Аккумуляторный или сетевой. Требования к профессиональному электроинструменту. Преимущества профессиональных инструментов и электроинструментов....

18 01 2023 22:22:58

Отличие шлицевых и крестовых отверток: особенности применения

Отличие шлицевых и крестовых отверток: особенности применения Шлицевая отвертка: инструмент с плоским наконечником. Назначение инструмента, отличие от крестовых и фигурных отверток. Размеры и виды жал. Выбор отвертки под шуруп. Варианты отверток со сменными битами....

17 01 2023 22:12:15

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые Технические и эксплуатационные характеристики гибкого силового кабеля из меди и бронированных проводов из алюминия. Монтаж бронированного алюминиевого провода под землей. Способы применения гибких силовых кабелей....

16 01 2023 3:28:28

Заземление в частном доме: полный монтаж, принцип работы

Заземление в частном доме: полный монтаж, принцип работы Принцип работы и причины для чего необходимо заземление в доме. Советы по установке громоотвода. Стандартные комплекты заземления и цены на них....

15 01 2023 20:47:35

Как правильно сделать заземление в частном доме: срок службы заземления

Как правильно сделать заземление в частном доме: срок службы заземления Для чего нужно заземление. Классификация заземления: отличие устройств в зависимости от их предназначения. Защита от молний. Использование естественных заземлений. Как правильно сделать искусственное заземление в частном доме: срок службы заземления....

14 01 2023 23:49:17

Схемы светодиодных ламп на 220 вольт: советы по ремонту

Схемы светодиодных ламп на 220 вольт: советы по ремонту Принцип действия светодиодных ламп 220 в. Типы светодиодов использующихся в диодных лампах. Устройство LED-диодов: преимущества и недостатки. Драйвера и источники питания. Самостоятельный ремонт светодиодной лампы....

13 01 2023 23:30:52

Различие постоянного (dc-ток) и переменного (ac) тока

Различие постоянного (dc-ток) и переменного (ac) тока Что такое dc ток. Определение постоянного тока. Причины непостоянства. Основные хаpaктеристики тока. Постоянная dc-тока. Изменяющаяся компонента. Различия в постоянном и переменном токе....

12 01 2023 6:13:48

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....

11 01 2023 14:58:58

Термоусаживаемые трубки для проводов: использование термоусадок при монтаже кабелей

Термоусаживаемые трубки для проводов: использование термоусадок при монтаже кабелей Хаpaктеристики и виды термоусадочных трубок. Материалы применяемые при изготовлении термоусадочных трубок. Области и технология применения термоусаживаемой трубки. Как правильно пользоваться термоусадкой для кабеля....

10 01 2023 7:48:38

Схема подключения электромагнитных пускателей на 220В и 380В: через кнопочный пост

Схема подключения электромагнитных пускателей на 220В и 380В: через кнопочный пост Разница между контактором и пускателем. Виды магнитных пускателей: классификация приборов по способу размещения и защищённости от вредных воздействий. Схема подключения электромагнитного контактора....

09 01 2023 8:16:22

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....

08 01 2023 22:46:22

Сравнение аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания

Сравнение аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания Как выбрать аккумуляторную батарею для источника бесперебойного питания. Конструкция и особенности аккумуляторов для ИБП. Рекомендации по эксплуатации аккумулятора для источников БП....

07 01 2023 23:32:27

Перекосы фазы в трехфазных и однофазных сетях тока (ПУЭ): причины и допустимые значения

Перекосы фазы в трехфазных и однофазных сетях тока (ПУЭ): причины и допустимые значения Что называется перекосом фаз. Расчет дисбаланса напряжений по формуле. От чего зависит симметрия напряжения системы между распредсетями и потребителями электроэнергии. Перекосы фазы в трехфазных и однофазных сетях тока (ПУЭ)...

06 01 2023 11:25:10

О поражении электрическим током:

О поражении электрическим током: Воздействие электротока на человеческий организм. Понятие электротравмы. Подразделение степеней тяжести поражения от удара электрическим током. Классификация электротравматизма. Виды местных электротравм....

05 01 2023 13:25:43

Освещение дорог: требования к освещенности улиц

Освещение дорог: требования к освещенности улиц Требования к светодиодным осветительным приборам для уличного освещения и их класификация. Принцип работы и конструкция светильников для магистралей и улиц....

04 01 2023 7:36:53

Формула расчета сопротивления при параллельном соединении резистора

Формула расчета сопротивления при параллельном соединении резистора Параллельное соединение резисторов: формула расчета. Примеры типичных подключений. Расчет комбинированных схем. Закон Ома и правила Кирхгофа как основа расчетных операций при параллельном соединении резистора....

03 01 2023 1:47:45

Электроснабжение кухни - советы экспертов

Электроснабжение кухни - советы экспертов Современная кухня это основной потребитель электроэнергии в квартире, чтобы избежать проблем с электропроводкой нужно правильно произвести её комплектацию....

02 01 2023 9:53:33

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации Ремонт электрического оборудования важная функция. Правильная организация поможет обеспечить работоспособность и продлить срок службы....

01 01 2023 7:15:47

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)....

31 12 2022 8:20:48

Как узнать номер и класс точности электросчетчика

Как узнать номер и класс точности электросчетчика Вся интересующая вас информация есть на счетчике или в его паспорте, главное знать где искать! Мы сделали для вас пошаговую инструкцию....

30 12 2022 19:34:46

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит Основные виды применяемых при эксплуатации трaнcформаторов защит. Их принцип действия и выбор. Особенности защиты печных трaнcформаторов....

29 12 2022 8:11:17

Реверсивный магнитный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса

Реверсивный магнитный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса Как устроен магнитный реверсивный пускатель. Подключение обычного магнитного пускателя. Особенности подключений магнитных реверсивных пускателей. Контроль подключения силовых контактов к магнитному реверсивному пускателю: схема с кнопками....

28 12 2022 5:51:41

Отличия импульсного паяльника от обычного: схема для самостоятельного изготовления

Отличия импульсного паяльника от обычного: схема для самостоятельного изготовления Отличия импульсного паяльника от обычного: схема для самостоятельного изготовления...

27 12 2022 6:34:30

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....

26 12 2022 22:32:51

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....

25 12 2022 18:29:41

Однофазный счетчик электроэнергии: выбор, замена старого

Однофазный счетчик электроэнергии: выбор, замена старого Выбор однофазного счетчика одна из серьезных задач при монтаже электропроводки. Также интерес имеет подключение и принцип работы данного прибора....

24 12 2022 10:43:57

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали Формула скорости потрeбления энергии резистором. Как определить мощность резистора. Типы и обозначения резисторов. Нагрев детали в зависимости от сопротивления. Мощности резисторов: можно ли узнать по размеру детали, расшифровки маркировок....

23 12 2022 3:22:18

Электрический двигатель: основные принципы действия электродвигателей

Электрический двигатель: основные принципы действия электродвигателей Принцип работы электродвигателя. Электродвигатели постоянного и переменного тока. Линейный электродвигатель. Использование электромоторов переменных токов в однофазной сети. Упрощения запуска электрического двигателя. Формула мощности трехфазного двигателя....

22 12 2022 21:25:27

Какой генератор потянет инверторные сварочные аппараты: какой бензогенератор выбрать

Какой генератор потянет инверторные сварочные аппараты: какой бензогенератор выбрать Генератор для мобильного инвертора. Расчет мощности генератора (эффективная и реактивная мощность). Какой генератор потянет инверторные сварочные аппараты: какой бензогенератор выбрать....

21 12 2022 16:25:25

Формула и определение электрического напряжения в цепи в физике

Формула и определение электрического напряжения в цепи в физике Что такое электрическое напряжение: формула для вычисления. Основные факторы, влияющие на норматив напряжения электрических токов. Меры предосторожности при измерении напряжений электротоков....

20 12 2022 18:50:56

Технические хаpaктеристики и маркировка переменных резисторов

Технические хаpaктеристики и маркировка переменных резисторов Виды переменных резисторов: постоянные и подвижные потенциометры. Основные хаpaктеристики и обозначения подстрочного резистора. Переменный резистор: как определить вид по маркировке....

19 12 2022 11:21:28

Как проверить изоляцию кабеля и ее сопротивление прибором мегаомметром

Как проверить изоляцию кабеля и ее сопротивление прибором мегаомметром Контроль сопротивлений кабельной продукции. Условия проведения испытаний, требования к окружению и прибору. Измерение сопротивления изоляции мегаомметром. Порядок измерения мегаомметром. Оценка результатов испытаний и их периодичность....

18 12 2022 19:55:57

Проверка сопротивления резистора с помощью мультиметра

Проверка сопротивления резистора с помощью мультиметра Признаки повреждения резисторов. Проверка сопротивления мультиметром. Порядок проверки «подозрительного» резистора. Переменный резистор: правила проверки (прозвона). Измеряем позистор. Мультиметр: правила эксплуатации....

17 12 2022 17:49:47

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