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


Сварка: способы сваривания жил проводов и кабелей. Инструкция и рекомендации

Сварка: способы сваривания жил проводов и кабелей. Инструкция и рекомендации Технология сваривания аппаратами инверторного типа. Выбор конкретного аппарата для сварки жил проводников. Контактный, газовый и термитный способы сварки....

28 02 2024 6:39:20

Электрическая цепь: правила расчета для определения силы тока

Электрическая цепь: правила расчета для определения силы тока Пути вычисления электрических схем. Категории элементов и устройств электрической цепи. Метод расчета по законам Ома и Кирхгофа. Метод преобразования электроцепи. Дополнительные методы расчета цепей....

27 02 2024 9:25:27

Декоративная электропроводка: типы, фото, видео

Декоративная электропроводка: типы, фото, видео В нынешнее время существует огромное разнообразие методов декорирования электропроводки, и новые веяния заставили нас разобраться в этой теме....

26 02 2024 13:29:50

Термопара для мультиметров своими руками: разновидности и ремонт крокодилов

Термопара для мультиметров своими руками: разновидности и ремонт крокодилов Щупы (крокодилы) для мультиметра. Разновидности щупов по качеству: любительские и профессиональные. Виды по назначению. Изделия для SMD-монтажа. Изготовление самодельных термопар своими руками из подручных материалов....

25 02 2024 7:50:27

Промышленные светодиодные светильники: классификация рабочего и полного освещения

Промышленные светодиодные светильники: классификация рабочего и полного освещения Промышленное освещение осуществляют с помощью светодиодных светильников и ламп, которые являются наиболее экономичными и полностью соответствуют нормам....

24 02 2024 2:21:38

Об основных мерах по защите от поражений электрическим током

Об основных мерах по защите от поражений электрическим током Требования и нормативы по основным мерам защиты от поражения электрическим током. Технические термины основных нормативных документов. Основные мероприятия по безопасности. Комплекс защитных мероприятий и индивидуальные средства защиты....

23 02 2024 17:45:55

Натриевая лампа - классификация и преимущества

Натриевая лампа - классификация и преимущества Натриевая лампа, ее преимущества, в каких сферах применяются, недостатки натриевых ламп. Правила безопасности с такими лампами....

22 02 2024 14:38:13

Технические хаpaктеристика и расшифровка обозначений кабеля АСБЛ

Технические хаpaктеристика и расшифровка обозначений кабеля АСБЛ Расшифровка маркировки кабеля АСБЛ. Область применения и особенности эксплуатации кабеля. Конструкция и технические хаpaктеристики провода АСБЛ. Монтажные работы и обозначение в нормативных документах....

21 02 2024 5:12:11

Заглушка для розетки: виды, как выбрать и как сделать самому

Заглушка для розетки: виды, как выбрать и как сделать самому Заглушки для детей, их виды и модификации. Как сделать правильный выбор и как изготовить простейший вид заглушки своими руками....

20 02 2024 2:51:16

О проходных выключателях: особенности квартирного проходного выключателя

О проходных выключателях: особенности квартирного проходного выключателя Устройство и разновидности проходных выключателей. Схемы подключения проходного выключателя в квартире и загородном доме. Проходной выключатель: монтаж своими силами....

19 02 2024 5:21:47

Как изготовить блок питания для шуруповерта 12в своими руками: схема сборки

Как изготовить блок питания для шуруповерта 12в своими руками: схема сборки Требования шуруповертов к источнику питания. Схемотехническое и конструктивное исполнение самодельных БП для шуруповертов. Изготовление блок питания для шуруповерта 12в своими руками: использование блока питания компьютера....

18 02 2024 5:51:44

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

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

17 02 2024 19:37:41

Трековые светильники - классификация, выбор и монтаж

Трековые светильники - классификация, выбор и монтаж Трековые светильники обеспечивают узконаправленный свет, устанавливаются в интерьерах квартир, домов, торговых залов и т.д....

16 02 2024 10:11:51

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....

15 02 2024 10:22:15

Освещение гардеробной - принцип и общие сведения

Освещение гардеробной - принцип и общие сведения Грамотное освещение гардеробной делают ее многофункциональной, способствует правильному хранению вещей в определенном порядке и быстрому их отысканию....

14 02 2024 23:23:33

Как подключить светодиод: инструкция 12 В и 220 В, расчет резистора

Как подключить светодиод: инструкция 12 В и 220 В, расчет резистора Как подключать светодиоды от 12 В и 220 В. Основные схемы подключения и расчёт резистора, полная инструкция от профессионала....

13 02 2024 19:57:14

Формула активного сопротивления в цепи переменного тока

Формула активного сопротивления в цепи переменного тока Сопротивление с активным свойством в цепи переменного тока. Хаpaктеристики потерь. Формула активного сопротивления в цепи переменного тока. Треугольник сопротивлений. Особенности реактивного сопротивления....

12 02 2024 6:45:38

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....

11 02 2024 9:40:12

Подбор конденсатора нужной мощности: нужна ли большая емкость конденсаторов

Подбор конденсатора нужной мощности: нужна ли большая емкость конденсаторов Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости. Основные параметры и сокращенные обозначения. Конденсатор: принципы подбора и определение мощности гасящего или балластного конденсатора. Можно ли поставить конденсатор большей емкости....

10 02 2024 21:56:42

Выбор дозиметра - бытового прибора для измерения излучения и радиоактивного фона

Выбор дозиметра - бытового прибора для измерения излучения и радиоактивного фона Состав устройства дозиметр и его назначение. Типы дозиметров: от профессиональных устройств до бытовых приборов. Другие типы регистрирующих устройств. Бытовые дозиметры: особенности устройств и выбор. Порядок измерения радиации и излучений....

09 02 2024 3:29:29

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов Устройство телевизионного кабеля. Виды стыковочных соединений коаксиальных проводов. Образование сочлeнений с помощью переходников. Соединение методом скрутки. Как соединить антенный кабель между собой правильно и без потери качества сигнала....

08 02 2024 13:18:31

Программы для проектирования электропроводки в доме, квартире и на даче

Программы для проектирования электропроводки в доме, квартире и на даче Преимущества программирования различных схем электропроводки. Что может программа для проектирования электропроводки в доме: расчет схем электроснабжения, подсчет общих потерь напряжения, расчет объема кабельной продукции и другие полезные функции....

07 02 2024 14:10:13

Список изобретений Томаса Эдисона: от телеграфа до лампочки

Список изобретений Томаса Эдисона: от телеграфа до лампочки Томас Эдисон - историческая справка, биография, научные работы великого американского ученого. Изобретения Томаса Эдисона. Тату-машинка изобретенная Томасом Эдисоном. Лампочка-Светлана: изобретение века....

06 02 2024 19:52:36

Технические хаpaктеристики и принцип работы регулируемых стабилизаторов напряжения

Технические хаpaктеристики и принцип работы регулируемых стабилизаторов напряжения Технические хаpaктеристики и принцип работы трехвыводного управляемого стабилизатора напряжения. Варианты использования регулируемых стабилизаторов напряжений в электронных схемах. Управляемый стабилизатор: настройка и ремонт....

05 02 2024 12:17:43

Выключатель дистанционный с пультом: выбор, подключение

Выключатель дистанционный с пультом: выбор, подключение При обустройстве жилья это направление особенно популярно...

04 02 2024 7:41:27

Принцип работы и технические хаpaктеристики преобразователей напряжения DC-DC

Принцип работы и технические хаpaктеристики преобразователей напряжения DC-DC Общее понятие о преобразователях DC DC. Принцип работы импульсного преобразователя. Параметры импульсных преобразователей. Широтно-импульсная модуляция. Преобразователь напряжения DС-DC с гальванической развязкой....

03 02 2024 22:20:43

Логическая схема и принцип работы RS триггера: таблица истинности

Логическая схема и принцип работы RS триггера: таблица истинности RS, JK и PC триггеры: принципы работы. Классификация последовательных схем: синхронные, асинхронные и комбинированные. Представление работы триггеров в таблице истинности и временной диаграмме синхронизации....

02 02 2024 9:28:22

Подсветка картин – доминанта любого интерьера

Подсветка картин – доминанта любого интерьера Красивая подсветка картин, зеркал и других произведений искусства способна придать интерьеру любого помещения комфорт, презентабельность и эстетичность....

01 02 2024 8:53:41

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....

31 01 2024 19:43:55

О споттере из сварочного аппарата своими руками: как сделать точечную сварку

О споттере из сварочного аппарата своими руками: как сделать точечную сварку Свойства точечной сварки. Особенности переделки споттера из сварочного аппарата своими руками. Типы сердечников. Выбор параметров вторичной обмотки, схемы и размещение обмоток. Схема управления....

30 01 2024 8:57:14

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....

29 01 2024 12:27:19

Выбор кабеля для электропроводки - основные разновидности

Выбор кабеля для электропроводки - основные разновидности Основные критерии для выбора кабеля это нагрузка, длинна и материал проводника. Методика расчета нагрузки очень проста, главное придерживаться правилам....

28 01 2024 11:16:31

Определение электрического поля: проводники и диэлектрики в электрических полях

Определение электрического поля: проводники и диэлектрики в электрических полях Определение и основные хаpaктеристики электрического поля. Особенности и свойства электрических полей. Проводники и диэлектрики в электро полях. Статическое распределение зарядов присущее электрическому полю....

27 01 2024 13:11:14

Основы пpaктической электроники для новичков

Основы пpaктической электроники для новичков Пути совершенствования: микроминиатюризация и микросхемотехника. Пpaктическая электроника для начинающих: основы и азы. Основные разделы и направления электроники как науки. Вакуумные среды и твёрдые тела....

26 01 2024 0:22:53

Перечень счетчиков электроэнергии разрешенных к установке: виды,основные требования

Перечень счетчиков электроэнергии разрешенных к установке: виды,основные требования Разница между индукционными и электронными приборами, плюсы и минусы установок. Список рекомендуемых к применению счетчиков электроэнергии, фото и видео....

25 01 2024 3:32:50

Декоративные светильники: хаpaктеристика устройств, классификация

Декоративные светильники: хаpaктеристика устройств, классификация Дизайнерские напольные и встраиваемые светильники в стиле ретро. Основные виды устройств и принцип работы. Главные правила и рекомендации по выбору, фото....

24 01 2024 18:31:47

ЛЗШ: принцип работы, применение для релейной защиты и схемы

ЛЗШ: принцип работы, применение для релейной защиты и схемы Отличительные особенности работы энергосистем. Классы устройств автоматики по предназначению и области применения. Системная противоаварийная автоматика. Логическая защита шин как модернизация линейной защиты....

23 01 2024 2:39:27

Люминесцентные лампы и светильники - выбор и подключение

Люминесцентные лампы и светильники - выбор и подключение Сравнение двух источников света: люминесцентные лампы и светильники и светодиодные источники света. Их подключение, демонтаж и монтаж....

22 01 2024 19:32:11

Как сделать антенну для роутера WiFi своими руками в домашних условиях

Как сделать антенну для роутера WiFi своими руками в домашних условиях Как антенна усиливает сигнал. Виды WiFi антенн. Как устанавливается внешняя антенна для роутера. Как сделать антенну для роутера WiFi своими руками в домашних условиях. Что советуют специалисты: способы достижения наилучших результатов....

21 01 2024 23:36:32

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....

20 01 2024 13:49:12

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....

19 01 2024 18:48:33

Линии электропередач: воздушные, высоковольтные и кабельные, определение и расшифровка

Линии электропередач: воздушные, высоковольтные и кабельные, определение и расшифровка Линии электропередач их технические хаpaктеристики и разновидности. Воздушные и кабельные ЛЭП. Типы линий электропередачи в зависимости от мощности тока и напряжения. Что такое охранная зона ВЛ....

18 01 2024 7:25:44

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....

17 01 2024 15:12:48

О принципе работы УЗО: схема подключения к сети трехфазного и однофазного автомата

О принципе работы УЗО: схема подключения к сети трехфазного и однофазного автомата Назначение и принцип работы УЗО. Подключения устройства защитного отключения. Основные отличия УЗО от дифференциального автомата. Как выбрать нужное устройство по параметрам....

16 01 2024 18:33:52

Как отремонтировать стабилизатор напряжения своими руками

Как отремонтировать стабилизатор напряжения своими руками Диагностика повреждений и методика проверки стабилизатора. Ремонт электромеханических и релейных стабилизаторов напряжения. Ремонт платы управления стабилизатора своими руками. Степень сложности ремонта различных видов стабилизаторов....

15 01 2024 0:59:28

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....

14 01 2024 3:57:31

Миллиамперметры и микроамперметры: хаpaктеристики, виды, различия приборов

Миллиамперметры и микроамперметры: хаpaктеристики, виды, различия приборов Виды миллиамперметров и микроамперметров. Сравнительные хаpaктеристики приборов. Общая информация, сферы применения миллиамперметра. Различия и погрешности цифровых и аналоговых устройств. Подключение микроамперметра....

13 01 2024 17:51:26

Tрaнcформаторы: принцип действия, разновидности, из чего состоит и хараткрестики

Tрaнcформаторы: принцип действия, разновидности, из чего состоит и хараткрестики Что такое трaнcформатор и в каких сферах он применяется. Габаритная мощность и КПД трaнcформатора. Т-образная схема замещения трaнcформатора. Особенности преобразования переменного тока в трaнcформаторе. Режимы работы трaнcформатора....

12 01 2024 1:34:56

Контроллер для умного дома: выбор, конфигурации, состав

Контроллер для умного дома: выбор, конфигурации, состав Что собой представляет контроллер, его принцип работы. Типы связи контроллера системами управления. Их популярные производители и модели....

11 01 2024 5:53:47

Коммерческий учет электроэнергии: особенности, автоматизированные системы

Коммерческий учет электроэнергии: особенности, автоматизированные системы Коммерческий учет это финансовый расчет между предприятием поставляющим электрическую энергию или производящими ее и конечным потребителем....

10 01 2024 21:49:53

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