Конденсатор – для новичков в радиоделе

May 4, 2014 by admin Комментировать »

Мы использовали конденсаторы в блоке питания В этом случае конденсатор выполняет функцию накопителя зарядов (а электрический ток, напомню, это направленное движение электрических зарядов) Проведём эксперимент с подключением конденсатора к источнику постоянного тока

Рис 41 Заряд конденсатора от источника тока

Верхняя прямая на экране виртуального осциллографа – это положительный импульс напряжения от источника V1 Напряжение устанавливается величиной 5 В и сохраняется в течении 1 секунды Нижняя кривая показывает, как за это время на конденсаторе меняется, возрастая, напряжение, пока оно не достигнет значения напряжения источника тока Входное сопротивление виртуального осциллографа очень велико, конденсатор через него не разряжается, то есть, накопленные заряды остаются на обкладках конденсатора

Но мы можем добавить параллельно конденсатору резистор, через который потечёт ток, разряжая конденсатор Если процесс включения и выключения напряжения повторять, то можно наблюдать такую картину:

Рис 42 Действие конденсатора на импульсы напряжения

Благодаря резистору R2 конденсатор получил возможность разряжаться, и теперь процесс состоит из двух фаз: при установлении импульса 5 В конденсатор заряжается, при исчезновении напряжения от источника V1 конденсатор разряжается На рисунке отмечена величина изменений

напряжения на конденсаторе Она зависит от ёмкости конденсатора Увеличив её в 10 раз, мы можем наблюдать следующее:

Рис 43 Изменение напряжения «пульсаций» на конденсаторе с увеличением ёмкости Таким образом, ёмкость конденсатора влияет на процессы, происходящие с его участием

Конденсатор в простейшем случае представляет собой две металлические пластины, между которыми находится диэлектрик (изолятор) Понятно, что конденсатор не будет проводить электрический ток из-за наличия диэлектрика Или это не так

Видоизменим первый эксперимент, поменяв местами резистор и конденсатор

Рис 44 Видоизменение первого эксперимента

Что можно сказать о том, что показывает осциллограф Во-первых, электрическая цепь осталась без изменений: последовательно соединённые конденсатор и резистор Во-вторых, в первом опыте мы наблюдали за напряжением на конденсаторе, а во втором опыте наблюдаем за напряжением на резисторе (интересующая нас область выделена) И, наконец, мы точно знаем из закона Ома, что напряжение на резисторе связано с током, протекающим через резистор Таким

образом, на протяжении некоторого времени через резистор протекает ток Правда, это не постоянный ток, поскольку, хотя он и не меняется по направлению, ток меняется по величине

Можем ли мы сделать вывод, что конденсатор не пропускает постоянный ток, но пропускает переменный ток Определим это,  видоизменив предыдущий эксперимент –  заменим импульсный источник напряжения источником переменного напряжения

Рис 45 Конденсатор и источник переменного напряжения

Действительно, судя по картинке, переменное напряжение источника и напряжение на резисторе R1 ничем, практически, не отличаются Следовательно, через резистор R1 протекает ток с частотой 1 кГц Конденсатор не пропускает постоянный ток, но пропускает переменный ток

На «накопительные» свойства конденсатора оказывала влияние ёмкость конденсатора, будет ли она влиять на свойство конденсатора проводить переменный электрический ток Уменьшим ёмкость конденсатора в 10 раз

Рис 46 Напряжение на резисторе при изменении ёмкости конденсатора

И впрямь, напряжение на резисторе изменилось, хотя характер напряжения остался неизменным В данном случае конденсатор ведёт себя подобно резистору Мы можем проверить, заменив конденсатор подходящим по сопротивлению резистором

Мы начинали с рассмотрения реакции конденсатора на напряжение (на изменение напряжения) Поэтому резистивные свойства конденсатора в цепи переменного тока носят название реактивного сопротивления

Мы уже выяснили, что на величину реактивного сопротивления конденсатора влияет величина его ёмкости Но есть ещё один параметр, относящийся к источнику переменного напряжения – частота В последнем опыте мы уменьшили в 10 раз ёмкость конденсатора Вернём прежнее значение ёмкости, но уменьшим частоту источника напряжения в 10 раз

Рис 47 Характер влияния частоты переменного напряжения на ток через конденсатор

Не правда ли, две последние картинки трудно различить И действительно, реактивное сопротивление конденсатора зависит от его ёмкости и частоты переменного напряжения Записывается это простой формулой:

Xc = 1/2πfC, где f – частота напряжения в герцах, С – ёмкость конденсатора в фарадах

Полученное сопротивление, соответственно, в омах, как у обычного резистора Хотя есть и отличие делителя напряжения из конденсатора и резистора, от делителя напряжения из двух резисторов Это отличие не бросается в глаза, но постараемся его выделить Я  совмещу  оба канала виртуального осциллографа на предыдущем рисунке

Рис 48 Соотношение величины напряжения и тока во времени

На рисунке видно, что ток через конденсатор и напряжение на нём не совпадают в своём изменении по времени – когда напряжение достигает максимальной величины, ток уже не максимален В этом случае говорят, что ток через конденсатор опережает по фазе напряжение на конденсаторе

Вы можете повторить этот опыт, заменив конденсатор обычным резистором с эквивалентным сопротивлением, ток и напряжение будут синфазны

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты