Zawartość
- Jaka jest wartość 1 Farad?
- Kalkulator od mF do μF
- Reaktywność pojemnościowa: Odporność kondensatora
- Obliczanie reaktancji pojemnościowej
Kondensator to element elektryczny, który magazynuje energię w polu elektrycznym. Urządzenie składa się z dwóch metalowych płyt oddzielonych dielektrykiem lub izolatorem. Po przyłożeniu napięcia stałego do jego zacisków kondensator pobiera prąd i kontynuuje ładowanie, dopóki napięcie na zaciskach nie będzie równe napięciu. W obwodzie prądu przemiennego, w którym przyłożone napięcie stale się zmienia, kondensator jest ciągle ładowany lub rozładowywany z częstotliwością zależną od częstotliwości zasilania.
Kondensatory są często używane do filtrowania składowej stałej w sygnale. Przy bardzo niskich częstotliwościach kondensator działa bardziej jak obwód otwarty, natomiast przy wysokich częstotliwościach urządzenie działa jak obwód zamknięty. Gdy kondensator ładuje się i rozładowuje, prąd jest ograniczany przez impedancję wewnętrzną, formę oporności elektrycznej. Ta wewnętrzna impedancja jest znana jako reaktancja pojemnościowa i mierzona w omach.
Jaka jest wartość 1 Farad?
Farad (F) jest jednostką pojemności elektrycznej układu SI i mierzy zdolność komponentów do magazynowania ładunku. Jeden faradowy kondensator przechowuje jeden kulomb ładunku z różnicą potencjałów jednego wolta na swoich zaciskach. Pojemność można obliczyć ze wzoru
C = Q / V
gdzie do oznacza pojemność w faradach (F), Q to ładunek w kulombach (C), oraz V. to różnica potencjałów w woltach (V).
Kondensator wielkości jednego farada jest dość duży, ponieważ może przechowywać wiele ładunków. Większość obwodów elektrycznych nie potrzebuje tak dużych pojemności, więc większość sprzedawanych kondensatorów jest znacznie mniejsza, zwykle w zakresie pico-, nano- i mikro-farad.
Kalkulator od mF do μF
Przekształcenie millifaradów w mikrofarady jest prostą operacją. Można skorzystać z internetowego kalkulatora mF na μF lub pobrać tabelę konwersji kondensatorów pdf, ale rozwiązanie matematyczne jest łatwą operacją. Jedna milifarada odpowiada 10-3 farady i jedna mikrofarada to 10-6 farads. Konwersja staje się
1 mF = 1 × 10-3 F = 1 × (10-3/10-6) μF = 1 × 103 μF
Picofarad można przekształcić w mikrofaradę w ten sam sposób.
Reaktywność pojemnościowa: Odporność kondensatora
Gdy kondensator ładuje się, przepływający przez niego prąd szybko i wykładniczo spada do zera, aż jego płytki zostaną w pełni naładowane. Przy niskich częstotliwościach kondensator ma więcej czasu na ładowanie i przekazywanie mniejszego prądu, co skutkuje mniejszym przepływem prądu przy niskich częstotliwościach. Przy wyższych częstotliwościach kondensator spędza mniej czasu na ładowaniu i rozładowywaniu oraz akumuluje mniej ładunku między swoimi płytkami. Powoduje to przepływ prądu przez urządzenie.
Ta „oporność” na przepływ prądu jest podobna do rezystora, ale zasadniczą różnicą jest oporność prądowa kondensatorów - reaktancja pojemnościowa - zmienia się w zależności od zastosowanej częstotliwości. Wraz ze wzrostem przyłożonej częstotliwości zmniejsza się reaktancja mierzona w omach (Ω).
Reaktancja pojemnościowa (Xdo) oblicza się według następującego wzoru
Xdo = 1 / (2πfC)
gdzie Xdo oznacza reaktancję pojemnościową w omach, fa to częstotliwość wyrażona w hercach (Hz), a do to pojemność w faradach (F).
Obliczanie reaktancji pojemnościowej
Obliczyć reaktancję pojemnościową kondensatora 420 nF przy częstotliwości 1 kHz
Xdo = 1/(2π × 1000 × 420 × 10-9) = 378.9 Ω
Przy 10 kHz reaktancja kondensatorów staje się
Xdo = 1/(2π × 10000 × 420 × 10-9) = 37.9 Ω
Można zauważyć, że reaktancja kondensatorów maleje wraz ze wzrostem stosowanej częstotliwości. W takim przypadku częstotliwość wzrasta 10-krotnie, a reaktancja maleje o podobną wielkość.