Temel Elektronik - Kapasitörler

Kondansatör, enerjiyi plakaları arasında potansiyel fark şeklinde depolayabilen pasif bir bileşendir. Voltajdaki ani değişime direnir. Yük, yük depolama yönüne bağlı olarak pozitif ve negatif olarak oluşan iki plaka arasında potansiyel fark şeklinde depolanır.

Bu iki levha arasında iletken olmayan bir bölge mevcuttur. dielectric. Bu dielektrik vakum, hava, mika, kağıt, seramik, alüminyum vb. Olabilir. Kapasitörün adı kullanılan dielektrik tarafından verilmektedir.

Sembol ve Birimler

Kapasitans için standart birimler Faradlardır. Genel olarak, mevcut kapasitörlerin değerleri mikro-faradlar, piko-faradlar ve nano-faradlar sırasıyla olacaktır. Bir kapasitörün sembolü aşağıda gösterildiği gibidir.

Bir kapasitörün kapasitesi, plakalar arasındaki mesafe ile orantılıdır ve plakaların alanı ile ters orantılıdır. Ayrıca, bir malzemenin geçirgenliği ne kadar yüksekse, kapasitans o kadar yüksek olacaktır. permittivityBir ortamın, o ortamda birim yük başına ne kadar elektrik akısı üretildiğini açıklar. Aşağıdaki resimde bazı pratik kapasitörler gösterilmektedir.

Aynı A alanına ve eşit genişliğe sahip iki plaka, d mesafesi ayrımı ile birbirine paralel yerleştirildiğinde ve plakalara bir miktar enerji uygulandığında, bu paralel plaka kapasitörünün kapasitansı şu şekilde adlandırılabilir:

$$ C \: \: = \: \: \ frac {\ varepsilon_ {0} \: \: \ varepsilon_ {r} \: \: d} {A} $$

Nerede

C = Bir kapasitörün kapasitansı

$ \ varepsilon_ {0} $ = boş alanın geçirgenliği

$ \ varepsilon_ {r} $ = dielektrik ortamın geçirgenliği

d = plakalar arasındaki mesafe

A = iki iletken plakanın alanı

Bir miktar voltaj uygulandığında, yük kapasitörün iki paralel plakasında birikir. Bu şarj birikimi yavaşça gerçekleşir ve kapasitör üzerindeki voltaj uygulanan voltaja eşit olduğunda, giren voltaj çıkış voltajına eşit olduğundan şarj durur.

Şarj oranı, kapasitans değerine bağlıdır. Kapasitans değeri ne kadar büyükse, plakalardaki voltaj değişim hızı o kadar yavaş olur.

Bir Kondansatörün Çalışması

Bir Kondansatör, elektrik enerjisini depolayan iki terminalli bir pasif bileşen olarak anlaşılabilir. Bu elektrik enerjisi elektrostatik alanda depolanır.

Başlangıçta, kapasitörün iki plakasındaki negatif ve pozitif yükler dengede. Bir kapasitörün şarj veya deşarj olma eğilimi yoktur. Negatif yük, elektronların birikmesiyle oluşurken, pozitif yük elektronların tükenmesiyle oluşur. Bu, herhangi bir harici ücret verilmeden gerçekleştiğinden, bu durumelectrostaticdurum. Aşağıdaki şekil statik yüklü kondansatörü göstermektedir.

AC beslemesinin değişen pozitif ve negatif döngülerine göre elektronların birikmesi ve tükenmesi "akım akışı" olarak anlaşılabilir. Bu denirDisplacement Current. Bu akımın yönü AC olduğu için değişmeye devam eder.

Bir Kondansatörün Şarj Edilmesi

Harici bir voltaj verildiğinde, elektrik yükü elektrostatik yüke dönüştürülür. Bu, kapasitör şarj olurken olur. Arzın pozitif potansiyeli, elektronları kapasitörün pozitif plakasından çekerek daha pozitif hale getirir. Arzın negatif potansiyeli, elektronları kapasitörün negatif plakasına zorlayarak daha negatif hale getirir. Aşağıdaki şekil bunu açıklamaktadır.

Bu şarj işlemi sırasında, elektronlar DC kaynağı üzerinden hareket eder, ancak dielectric hangisi bir insulator. Bu yer değiştirme, kapasitör şarj olmaya başladığında büyüktür ancak şarj olurken azalır. Kapasitör üzerindeki gerilim, besleme gerilimine eşit olduğunda kapasitör şarjı durdurur.

Kondansatör şarj olmaya başladığında dielektriğe ne olduğunu görelim.

Dielektrik davranış

Yükler kapasitörün plakaları üzerinde biriktikçe, bir elektrostatik alan oluşur. Bu elektrostatik alanın gücü, plaka üzerindeki yükün büyüklüğüne ve dielektrik malzemenin geçirgenliğine bağlıdır.Permittivity elektrostatik hatların içinden ne kadar geçmesine izin verdiğinin dielektriğin ölçüsüdür.

Dielektrik aslında bir yalıtkandır. Atomların en dış yörüngesinde elektronları vardır. Nasıl etkilendiklerini gözlemleyelim. Plakalarda yük olmadığında, dielektrikteki elektronlar dairesel yörüngede hareket eder. Bu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Yük biriktirme gerçekleştiğinde, elektronlar pozitif yüklü plakaya doğru hareket etme eğilimindedir, ancak yine de şekilde gösterildiği gibi dönmeye devam ederler.

Yük daha da artarsa ​​yörüngeler daha da genişler. Ama yine de artarsa, dielektrikbreaks downkapasitörün kısaltılması. Şimdi, kapasitör tam olarak şarj edildi, boşalmaya hazır. Negatif plakadan pozitif plakaya gitmeleri için bir yol sağlamamız yeterlidir. Bir tarafta çok fazla sayıda elektron olduğu ve diğer tarafta neredeyse hiç elektron olmadığı için elektronlar herhangi bir dış kaynak olmadan akarlar. Bu dengesizlik,discharge kapasitörün.

Ayrıca, bir deşarj yolu bulunduğunda, dielektrik malzemedeki atomlar normal durumlarına dönme eğilimindedir. circular orbitve bu nedenle elektronları boşalmaya zorlar. Bu tür bir deşarj, kapasitörlerin, tıpkı bir kamera flaşında olduğu gibi, kısa bir süre içinde yüksek akımlar vermesini sağlar.

Renk kodlaması

Bir kapasitörün değerini bilmek için, genellikle aşağıdaki gibi etiketlenir -

n35 = 0.35nF veya 3n5 = 3.5nF veya 35n = 35nF vb.

Bazen işaretler 100K gibi olacaktır, yani k = 1000pF. O zaman değer 100 × 1000pF = 100nF olacaktır.

Bu sayı işaretleri günümüzde kullanılsa da, kapasitörlerin değerlerini anlamak için uzun zaman önce Uluslararası bir renk kodlama şeması geliştirildi. Renk kodlama göstergeleri aşağıda verildiği gibidir.

Bant rengi Basamak A ve B Çarpan Tolerans (t)> 10pf Tolerans (t) <10pf Sıcaklık katsayısı
Siyah 0 × 1 ±% 20 ± 2.0pF
Kahverengi 1 × 10 ±% 1 ± 0.1pF -33 × 10 -6
Kırmızı 2 × 100 ±% 2 ± 0.25pF -75 × 10-6
Portakal 3 × 1.000 ±% 3 -150 × 10-6
Sarı 4 × 10.000 ±% 4 -220 × 10-6
Yeşil 5 × 100.000 ±% 5 ± 0.5pF -330 × 10-6
Mavi 6 × 1.000000 -470 × 10-6
Menekşe 7 -750 × 10-6
Gri 8 × 0.01 +% 80, -% 20
Beyaz 9 × 0.1 ±% 10 ± 1.0pF
Altın × 0.1 ±% 5
Gümüş × 0.01 ±% 10

Bu göstergeler kapasitörlerin değerini belirlemek için kullanıldı.

Bu beş bantlı kapasitörlerde, ilk iki bant rakamları temsil eder, üçüncüsü çarpanı, tolerans için dördüncü ve beşinci voltajı temsil eder. Renk kodlama sürecini anlamak için bir örneğe bakalım.

Example 1 - Sarı, mor, turuncu, beyaz ve kırmızı renk kodlu bir kapasitörün değerini belirleyin.

Solution- Çarpanı temsil eden sarı değeri 4, menekşe 7, turuncu 3'tür. Beyaz tolerans değeri olan ± 10'dur. Kırmızı, voltajı temsil eder. Ancak voltaj derecesini bilmek için, bu kapasitörün ait olduğu belirli bandın bilinmesi gereken başka bir tablomuz var.

Dolayısıyla kapasitörün değeri 47nF,% 10 250v'dir (V bandı için voltaj)

Aşağıdaki tablo, kapasitörlerin ait olduğu bantlara bağlı olarak voltajın nasıl belirlendiğini göstermektedir.

Bant rengi Gerilim Değeri (V)
TYPE J TYPE K TYPE L TYPE M TYPE N
Siyah 4 100 10 10
Kahverengi 6 200 100 1.6
Kırmızı 10 300 250 4 35
Portakal 15 400 40
Sarı 20 500 400 6.3 6
Yeşil 25 600 16 15
Mavi 35 700 630 20
Menekşe 50 800
Gri 900 25 25
Beyaz 3 1000 2.5 3
Altın 2000
Gümüş

Bu tablonun yardımıyla, her bir kondansatör bandı için voltaj değeri verilen renge göre bilinir. Gerilim değerlerinin türü ayrıca kapasitörlerin türünü de gösterir. Örneğin TİP J olanlar Daldırma Tantal Kondansatörler, TİP K olanlar Mika Kondansatörler, TİP L olanlar Polistiren Kondansatörler, TİP M olanlar Elektrolitik Bant 4 Kondansatörler ve TİP N olanlar Elektrolitik Bant 3 Kondansatörlerdir. Bu günlerde, renk kodlaması, daha önce bahsedildiği gibi kapasitörlerin değerinin basit bir şekilde yazdırılmasıyla değiştirildi.

Kapasitif Reaktans

Bu önemli bir terimdir. Kapasitif Reaktans, bir kapasitörün alternatif akım akışına veya basitçe AC akımına karşı sunduğu muhalefettir. Bir kapasitör, akım akışındaki değişime direnir ve bu nedenle, şu şekilde adlandırılabilecek bazı muhalefetler gösterir.reactancegiriş akımının frekansı da sunduğu dirençle birlikte düşünülmelidir.

Symbol: XC

Tamamen kapasitif bir devrede, akım IC leads uygulanan voltaj 90 °

Kondansatörlerin Sıcaklık Katsayısı

Maksimum değişiklik CapacitanceBelirli bir sıcaklık aralığının üzerindeki bir kapasitörün, bir kapasitörün sıcaklık katsayısı ile bilinebilir. Sıcaklık belirli bir noktayı aştığında, oluşabilecek bir kapasitörün kapasitansındaki değişimin şu şekilde anlaşıldığını belirtir:temperature coefficient of capacitors.

Tüm kapasitörler genellikle 25 ° C'lik bir referans sıcaklık dikkate alınarak üretilir. Bu nedenle, bu değerin üzerindeki ve altındaki sıcaklık değerleri için kondansatörlerin sıcaklık katsayısı dikkate alınır.