Wyjaśniając czym jest kondensator, musimy jasno zrozumieć fizyczne podstawy działania i konstrukcji tego niezbędnego elementu każdego mniej lub bardziej poważnego urządzenia elektronicznego.
Kondensator to element obwodu elektrycznego składający się z dwóch przewodzących płyt, z których każda zawiera ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Płyty są oddzielone dielektrykiem, który pomaga im zachować ten ładunek.
Istnieje kilka rodzajów materiałów izolacyjnych stosowanych w kondensatorach, w tym ceramika, mika, tantal i polistyren. Izolatory takie jak powietrze, papier i plastik są również szeroko stosowane w produkcji kondensatorów. Każdy z tych materiałów skutecznie zapobiega stykaniu się płyt kondensatora.
Jaka jest pojemność kondensatora?
Pojęcie „pojemności kondensatora” charakteryzuje jego zdolność do gromadzenia ładunku elektrycznego. Jednostką pojemności jest Farad.
Jeżeli kondensator zachowuje ładunek 1 wisiorka z różnicą potencjałów między jego płytkami 1 V, to ma pojemność jednego Farada. W rzeczywistości ta jednostka jest zbyt duża dla większości praktycznych zastosowań. Typowe wartościpojemności przy zastosowaniu kondensatorów mieszczą się w zakresach mifarad (10-3 F), mikrofarad (10-6 F) i pikofarad (10-12 F).
Co to są kondensatory?
Aby zrozumieć, czym jest kondensator, należy wziąć pod uwagę główne typy tego elementu, w zależności od przeznaczenia, warunków zastosowania i rodzaju dielektryka.
Kondensatory elektrolityczne są używane w obwodach, w których wymagana jest duża pojemność. Większość z tych elementów jest polarna. Powszechnymi materiałami dla nich są tantal lub aluminium. Kondensatory elektrolityczne aluminiowe są znacznie tańsze i mają szersze zastosowanie. Jednak tantal ma znacznie wyższą wydajność objętościową i lepszą wydajność elektryczną.
Kondensatory tantalowe mają tlenek tantalu jako dielektryk. Wyróżniają się wysoką niezawodnością, dobrymi charakterystykami częstotliwościowymi, szerokim zakresem temperatur pracy. Są szeroko stosowane w sprzęcie elektronicznym, gdzie wymagany jest wysoki poziom pojemności w małej obudowie. Ze względu na swoje zalety produkowane są w dużych ilościach na potrzeby przemysłu elektronicznego.
Wady kondensatorów tantalowych obejmują wrażliwość na tętnienia prądu i przepięcia, a także stosunkowo wysoki koszt tych produktów.
Kondensatory mocy są zwykle używane w systemach wysokiego napięcia. Są szeroko stosowane do kompensacji strat w liniach energetycznych, a także do poprawy współczynnika mocy winstalacje elektryczne przemysłowe. Wykonane z wysokiej jakości metalizowanej folii propylenowej ze specjalną impregnacją nietoksycznym olejem izolacyjnym.
Może mieć funkcję samoleczenia uszkodzeń wewnętrznych, co zapewnia dodatkową niezawodność i wydłuża ich żywotność.
Kondensatory ceramiczne mają ceramikę jako materiał dielektryczny. Charakteryzują się wysokim napięciem roboczym, niezawodnością, niskimi stratami i niskim kosztem.
Zakres pojemności waha się od kilku pikofaradów do około 0,1 uF. Są obecnie jednym z najczęściej stosowanych typów kondensatorów stosowanych w sprzęcie elektronicznym.
Srebrne kondensatory mikowe zastąpiły dotychczas szeroko rozpowszechnione elementy mikowe. Charakteryzuje się wysoką stabilnością, szczelną obudową i dużą pojemnością na jednostkę objętości.
Szerokie zastosowanie kondensatorów srebrno-mikowych jest utrudnione ze względu na ich stosunkowo wysoki koszt.
Kondensatory papierowe i metalowo-papierowe mają płytki wykonane z cienkiej folii aluminiowej, a jako dielektryk używany jest specjalny papier impregnowany stałym (stopionym) lub ciekłym dielektrykiem. Stosowane są w obwodach niskoczęstotliwościowych urządzeń radiowych przy wysokich prądach. Są stosunkowo tanie.
Do czego służy kondensator
Istnieje wieleprzykłady zastosowania kondensatorów do różnych celów. W szczególności są szeroko stosowane do przechowywania sygnałów analogowych i danych cyfrowych. Kondensatory zmienne są używane w telekomunikacji do regulacji częstotliwości i strojenia sprzętu telekomunikacyjnego.
Typowym przykładem ich zastosowania jest zastosowanie w zasilaczach. Tam elementy te pełnią funkcję wygładzania (filtrowania) wyprostowanego napięcia na wyjściu tych urządzeń. Mogą być również stosowane w powielaczach napięcia do generowania wysokiego napięcia wielokrotnie przekraczającego napięcie wejściowe. Kondensatory są szeroko stosowane w różnego rodzaju przetwornicach napięcia, zasilaczach bezprzerwowych do sprzętu komputerowego itp.
Wyjaśniając czym jest kondensator, nie można nie powiedzieć, że ten pierwiastek może również służyć jako doskonały magazyn elektronów. Jednak w rzeczywistości funkcja ta ma pewne ograniczenia ze względu na niedoskonałość właściwości izolacyjnych zastosowanego dielektryka. Niemniej jednak kondensator ma zdolność magazynowania energii elektrycznej przez dość długi czas po odłączeniu od obwodu ładowania, dzięki czemu może być używany jako tymczasowe źródło zasilania.
Ze względu na swoje unikalne właściwości fizyczne, elementy te znalazły tak szerokie zastosowanie w przemyśle elektronicznym i elektrycznym, że obecnie rzadko zdarza się, aby produkt elektryczny nie zawierał przynajmniej jednego takiego elementu do jakiegokolwiek celu.
Podsumowując, możemy stwierdzić, że kondensator jestnieoceniony element ogromnej różnorodności urządzeń elektronicznych i elektrycznych, bez których dalszy postęp w nauce i technologii byłby nie do pomyślenia.
To właśnie jest kondensator!
