Kondenzátory jsou elektrická zařízení používaná k ukládání energie v elektrickém poli. Skládají se ze dvou kovových desek oddělených dielektrikou. Kapacita kondenzátoru určuje jeho schopnost ukládat náboj. Při propojení kondenzátorů mezi sebou dochází k různým kombinacím, které mohou změnit celkovou kapacitu systému.
V paralelním připojení kondenzátorů se celková kapacita zvyšuje. V tomto případě jsou kladné desky kondenzátorů spojeny dohromady a záporné desky jsou také spojeny. Celková plocha desek oddělených dielektrikou se tak zvyšuje, což vede ke zvýšení kapacity systému.
V sériovém připojení kondenzátorů se celková kapacita snižuje. V tomto případě je kladná deska jednoho kondenzátoru spojena se zápornou deskou druhého. Dielektrik tedy odděluje všechny desky a plocha desek rovnoběžně s propojenými kondenzátory zůstává konstantní, což vede ke snížení celkové kapacity systému.
Použití různých sloučenin kondenzátorů umožňuje spravovat jejich celkovou kapacitu a vytvářet různé elektrické obvody s různými vlastnostmi. Takové obvody se používají v mnoha elektrických zařízeních a systémech, včetně filtrů, rezonátorů a napájecích zdrojů.
Vliv spojení kondenzátorů na jejich celkovou kapacitu
Celková kapacita kondenzátorů závisí na jejich připojení. Zvažte několik typů kondenzátorových sloučenin a jejich vliv na celkovou kapacitu.
1. Paralelní spojení kondenzátorů.
V paralelním spojení se kladné vodiče kondenzátorů spojují a záporné vodiče se také spojují. Při tomto spojení se celková kapacita kondenzátorů sčítá. To znamená, že pokud máme dva kondenzátory s kapacitami C1 a C2, pak celková kapacita bude C = C1 + C2. Celková kapacita se tak zvyšuje při paralelním připojení kondenzátorů.
2. Sériové připojení kondenzátorů.
V sériovém připojení je kladný kolík jednoho kondenzátoru připojen k zápornému kolíku druhého kondenzátoru. Při tomto připojení se celková kapacita kondenzátorů vypočítá podle následujícího vzorce:
To znamená, že inverzní hodnota celkové kapacity se rovná součtu reverzních veličin kapacit každého kondenzátoru. V důsledku toho se celková kapacita kondenzátorů při sériovém připojení snižuje.
3. Smíšené spojení kondenzátorů.
Smíšené spojení je kombinací paralelního a sériového připojení kondenzátorů. Při tomto připojení se celková kapacita kondenzátorů vypočítá pomocí příslušných vzorců pro paralelní a sériové připojení.
Celková kapacita kondenzátorů se tak může jak zvýšit, tak snížit v závislosti na jejich připojení. Tato vlastnost umožňuje spravovat celkovou kapacitu elektrického obvodu a používat kondenzátory pro různé účely.
Sériové připojení kondenzátorů
Při sériovém připojení kondenzátorů se celková kapacita zvyšuje. V tomto případě jsou kladné desky jednoho kondenzátoru spojeny se zápornými deskami jiného kondenzátoru. Efektivní plocha desek se tak zvyšuje jejich efektivní vzdálenost od sebe, což vede ke zvýšení kapacity systému.
Celkovou kapacitu systému kondenzátorů zapojených do série lze vypočítat pomocí vzorce:
Kde C1, C2,. CN-kapacita propojených kondenzátorů.
Pokud mají kondenzátory stejnou kapacitu, pak se celková kapacita systému rovná součtu kapacit každého kondenzátoru.
Paralelní připojení kondenzátorů
Paralelní spojení kondenzátorů je způsob, kdy se kladné desky všech kondenzátorů navzájem spojují a záporné desky jsou spojeny. Toto připojení umožňuje zvýšit celkovou kapacitu systému kondenzátorů.
Pokud je paralelně připojeno více kondenzátorů, celková kapacita systému se rovná součtu kapacit každého kondenzátoru. To znamená, že pokud existují dva kondenzátory, které mají kapacity C1 a C2, celková kapacita systému bude rovna C1 + C2.
Při paralelním připojení kondenzátorů bude mít každý kondenzátor po nabíjení stejný potenciálový rozdíl, protože jsou připojeny přímo přes vodič. Když je tedy připojen paralelně k napájecímu zdroji, celková kapacita systému se zvýší a potenciálový rozdíl na každém kondenzátoru zůstává stejný.
Paralelní připojení kondenzátorů je široce používáno v elektronických zařízeních, kde je vyžadováno zvýšení kapacity kondenzátorů. Například při použití v napájecích obvodech, filtrech nebo ke zvýšení časové prodlevy v signalizačních obvodech.
| Kapacita 1. kondenzátoru (C1) | Kapacita 2. kondenzátoru (C2) | Celková kapacita (Sobčak) |
|---|---|---|
| 10 uf | 20 uf | 30 uf |
| 2 uf | 3 uf | 5 µF |
Připojení kondenzátorů přes odpor
Při připojení kondenzátorů přes odpor se celková kapacita může zvýšit nebo snížit v závislosti na hodnotě odporu rezistoru. To je způsobeno vlivem odporu na procesy nabíjení a vybíjení kondenzátorů.
Pokud jsou kondenzátory připojeny paralelně přes odpor, celková kapacita se zvýší. V tomto případě odpor zabraňuje hromadění elektrického náboje na kondenzátorech, což jim umožňuje rychleji se nabíjet a vybíjet. Celková doba nabíjení a vybíjení se tak snižuje, což vede ke zvýšení celkové kapacity.
Pokud jsou kondenzátory zapojeny do série přes odpor, celková kapacita se sníží. V tomto případě odpor zpomaluje procesy nabíjení a vybíjení kondenzátorů, což vede ke zvýšení celkové doby nabíjení a vybíjení. Celková kapacita se tak snižuje.
Připojení kondenzátorů přes odpor je jedním ze způsobů, jak řídit celkovou kapacitu v elektrických obvodech.
| Odpor rezistoru | Vliv na celkovou kapacitu |
|---|---|
| Nízké | Zvýšení |
| Vysoké | Zmenšování |
Připojení kondenzátorů přes indukčnost
Při připojení kondenzátorů přes indukčnost se celková kapacita systému zvyšuje. To je založeno na fenoménu indukčnosti, kdy měnící se proud v indukčním obvodu vytváří elektromagnetické pole, které ovlivňuje sousední obvod s kondenzátory.
Když se proud mění v jednom obvodu, indukčnost vytváří elektromagnetickou indukci, což vede ke změně toku elektromagnetického pole. Tato změna toku elektromagnetického pole zase způsobuje vznik elektrického napětí na kondenzátorech v sousedním obvodu.
Elektrické napětí na kondenzátorech se tak mění podle změny proudové indukčnosti procházející. A díky tomu se celková kapacita systému zvyšuje.
V souladu s tím může být připojení kondenzátorů prostřednictvím indukčnosti užitečné v případě potřeby zvýšení celkové kapacity systému.
Kombinované připojení kondenzátorů
Při paralelním připojení kondenzátorů se jejich celková kapacita zvyšuje. Instalace kondenzátorů paralelně k sobě umožňuje získat celkovou kapacitu rovnající se součtu kapacit každého z kondenzátorů. Vzorec pro výpočet celkové kapacity takového připojení je následující:
- Nejprve je třeba zkontrolovat, že všechny kondenzátory mají stejné hodnoty napětí, aby nedošlo k poškození.
- Celková kapacita (scelkový) paralelně s propojenými kondenzátory se vypočítá podle vzorce:
Při sériovém připojení kondenzátorů se jejich celková kapacita snižuje a celkové napětí na nich zůstává stejné. Při sériovém připojení kondenzátorů je vzorec pro výpočet celkové kapacity popsán následovně:
- Ujistěte se, že každý kondenzátor má stejnou kapacitu, aby nedošlo k poškození.
- Celková kapacita (scelkový) sériově propojené kondenzátory se vypočítají podle vzorce:
Kombinované připojení kondenzátorů je široce používáno v elektronice, měřící technice a různých zařízeních ke zvýšení nebo změně kapacity obvodu za účelem získání potřebných parametrů fungování.
Připojení kondenzátorů přes diody
Při použití diod pro připojení kondenzátorů lze dosáhnout zvýšení jejich celkové kapacity. Diody v tomto případě umožňují vytvořit tzv. "kondenzační součet".
Kondenzátory propojené diodami fungují na principu sériového nebo paralelního připojení. V závislosti na způsobu připojení se mění celková kapacita systému.
Při sériovém připojení kondenzátorů přes diody se celková kapacita zvyšuje podle vzorce:
Při sériovém připojení kondenzátorů přes diody se tedy jejich kapacity sčítají, což vede ke zvýšení celkové kapacity systému.
Při paralelním připojení kondenzátorů přes diody však celková kapacita systému zůstává stejná jako kapacita největšího kondenzátoru:
Při paralelním připojení kondenzátorů přes diody se tedy celková kapacita systému nezvýší.
Taková spojení kondenzátorů prostřednictvím diod lze použít v různých elektrických obvodech a zařízeních k regulaci kapacity a úpravě jejich charakteristik.