Stredná odborná škola automobilová Moldavská cesta 2, Košice Učíme efektívne a moderne – inovácia vyučovacieho procesu v súlade s modernizáciou ŠkVP Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ. Moderné vzdelávanie pre modernú spoločnosť.

Kapacita, kondenzátory Magdaléna Nikházyová

Elektrická kapacita. Elektrická kapacita je množstvo elektrického náboja vo vodiči s jednotkovým elektrickým potenciálom. Elektrická kapacita je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje schopnosť predmetu udržať na sebe elektrický náboj Q pri určitom elektrickom napätí U. Elektrická kapacita je definovaná ako podiel tohto elektrického náboja a elektrického napätia .

Jednotka kapacity Každé teleso je schopné pojať určitý náboj – má určitú kapacitu – C . Jednotkou kapacity je farad – F. 1F je veľká jednotka a v praxi sa používajú menšie jednotky 1 pF =10-12 F, alebo1 nF=10-9 F. Súčiastky, ktoré majú danú kapacitu nazývame kondenzátory

Rovinný kondenzátor Najjednoduchším usporiadaním pre takéto uchovanie náboja je tzv. rovinný kondenzátor, ktorý pozostáva z dvoch rovnakých oproti sebe umiestnených navzájom rovnobežných kovových platní oddelených vrstvou dielektrika - izolantu. Kapacita C takéhoto kondenzátora je priamo úmerná permitivite dielektrika ε = ε0 . εr a ploche elektród S a nepriamo úmerná ich vzdialenosti d. Rovinný kondenzátor

Druhy kondenzátorov Podľa použitého dielektrika ich rozdeľujeme: 1. otočné - dielektrikum je vzduch 2. papierové - platne sú oddelené špeciálnym kondenzátorovým papierom. 3. metalizované - dielektrikom je pokovovaný metalizovaný papier. 4. sľudové - dielektrikum je sľuda. 5. keramické - dielektrikum je keramické teliesko s vypálenou kovovou vrstvou. 6. plastikové - dielektrikum je plastík. 7. sklenené - dielektrikum je kalibrovaná sklenená rúrka. 8. elektrolytické - dielektrikom je vrstva oxidu. 9. tantalové.

Premenlivé – otočné kondenzátory Kapacita sa dá meniť obvykle otáčaním. Konštrukciou sú to dve elektródy prípadne sústava elektród v polkruhovom tvare, ktoré sa otáčaním pohyblivej časti zasúvajú medzi seba, zväčšujú tak plochu a tým kapacitu. Delia sa na vzduchové s dielektrikom Typicky sa jedná o ladenie v rozsahu jednotiek či desiatok pF. Typické použitie je v ladených obvodoch rádiových prijímačov.

Plastikové kondenzátory Konštrukcia Dielektrikom - fólia z vhodného plastu je umiestnená medzi dvomi kovovými fóliami - elektródami - a zvinutá do tvaru valca,kvádra... Vlastnosti dobrá linearita dobrá časová stabilita vyššie parazitné vlastnosti (indukčnosť) dobré vysokonapäťové vlastnosti väčšie rozmery vyššia cena rovnaká funkcia ako keramické,avšak fóliové majú menšie výkyvy

Keramické kondenzátory Konštrukcia Tenký plát keramického dielektrika je potiahnutý z dvoch strán kovovou vrstvou (elektródy). Celok je po pripevnení kontaktov zaliaty do izolačnej hmoty. Používa sa široký rozsah keramických hmôt, v závislosti od nich sú aj ostatné vlastnosti. Vo všeobecnosti sa jedná o hmoty s vysokou permitivitou pre kondenzátory s väčšími kapacitami, ktoré sú však silne nelineárne a hodia sa len pre filtračné účely; alebo naopak ide o keramiku s nízkou permitivitou ale dobrými elektrickými vlastnosťami. Vlastnosti bipolárne malé rozmery relatívne lacné malé (zanedbateľné) zvodové prúdy nemajú určenú polaritu

Elektrolytické kondenzátory Medzi dve hliníkové fólie (elektródy) je vložený pijavý materiál (papier) napustený elektrolytom. Dielektrikom je zlúčenina hliníka ktorá vznikne na povrchu elektródy vplyvom elektrolytu. Celok je zrolovaný a vložený do valcového hliníkového puzdra s dvomi vývodmi (jeden vývod je pripojený priamo na puzdro /platí iba pre nižšie napätia/).

Vlastnosti elektrolytických kondenzátorov Pomerne vysoké kapacity aj 70F (ale iba pre nízke napätia - typicky 2.2 V) Potreba jednosmernej polarizácie (niektoré typy zvládnu malú striedavú záťaž) Pomerne nízka cena Pomerne vysoké zvodové prúdy Pomerne veľké parazitné javy (sériový odpor a indukčnosť). Tieto vlastnosti sa dajú znížiť zvláštnou konštrukciou (vyššia cena). Takéto typy sa označujú a používajú sa v spínaných zdrojoch) Tendencia vysychať po dlhšej prevádzke, a tým meniť resp. stratiť kapacitu Životnosť je vysoko závislá na teplote okolia, pre kondenzátor pri max. teplote (85°C alebo 105°C) môže byť iba 2000 hodín, ale pri znížení teploty okolia na polovicu maximálnej, stúpa životnosť až na 250 000 hodin a viac nesprávne zapojenie polarity poškodí súčiastku

Varikapy Sú to v podstate diódy, ktoré sa používajú v závernom smere. V závernom smere sa totiž dióda správa ako kondenzátor. Kapacita sa ladí potom napätím. Čím väčšie napätie, tým menšia kapacita.

Typické aplikácie filtrovanie jednosmerného napájacieho napätia oddelenie jednosmernej zložky u NF obvodov malé kapacity sa používajú na odstránenie vysokých frekvencii

Ukážky kondenzátorov

Pracovný list žiaka Definujte elektrickú kapacitu a uveďte vzťah pre výpočet. Uveďte veľkosť kapacity kondenzátora 1 pF a nakreslite značku kondenzátora. Vypočítajte kapacitu rovinného kondenzátora, ktorého hrúbka dielektrika je d=0,1 mm. Permitivita je ε= 35,2. 10-12. Obsah účinnej plochy elektród je S= 0,25 m2. Uveďte a popíšte vlastnost jednotlivých druhov kondenzátorov. Na internete vyhľadajte katalóg kondenzátorov a vypíšte typy elektrolytických kondenzátorov

© SOŠA Košice www.sosake.sk jún 2010