Kondenzátor - je to elektronický prvek schopný ukládat elektrický náboj. Kapacita kondenzátoru určuje, kolik nabití může uložit při daném napětí. Znalost kapacity kondenzátoru je důležitá pro správný výběr prvků v elektrickém obvodu nebo obvodu.
Pro určení kapacity kondenzátoru existuje formule na základě jeho konstrukce a vlastností. Obecně je kapacita kondenzátoru označena písmenem " C " a měří se ve faradech (F).
Vzorec pro výpočet kapacity kondenzátoru: C = Q / U
Zde je" Q "náboj uložený kondenzátorem a" U " napětí na jeho obložení. Jinými slovy, kapacita kondenzátoru se rovná poměru náboje k napětí.
K určení kapacity kondenzátoru lze také použít speciální přístroje-ampérmetr a voltmetr. Pomocí těchto přístrojů lze změřit náboj a napětí na kondenzátoru a poté použít vzorec pro výpočet kapacity.
Metody určování kapacity kondenzátoru
Kapacita kondenzátoru je definována jako množství náboje, které se může nahromadit na jeho deskách při daném napětí. K určení kapacity kondenzátoru existuje několik metod:
- Použití RCL metru: RCL metr je speciální zařízení, které dokáže měřit kapacitu, odpor a indukčnost. Připojte kondenzátor k metru RCL a počítejte hodnoty na displeji.
- Použití mostních obvodů: Mostové obvody jsou zařízení založená na vyváženém schématu, která umožňují měřit neznámé parametry pomocí mapování se známými hodnotami. Pomocí mostního obvodu lze určit kapacitu kondenzátoru.
- Výměna kondenzátoru: Pro stanovení kapacity lze zkoumaný kondenzátor vyměnit za kondenzátor se známou kapacitou a změřit změnu velikosti odporu nebo doby nabíjení/vybíjení.
- Použití osciloskopu: Osciloskop je zařízení, které může zobrazovat graf napětí v čase. Připojte kondenzátor k osciloskopu a změřte dobu nabíjení/vybíjení, abyste určili kapacitu.
Každá z těchto metod má své výhody a omezení, takže výběr metody bude záviset na dostupných prostředcích a požadované přesnosti měření.
Kvantitativní metoda výpočtu
Kvantitativní metoda výpočtu kapacity kondenzátoru je založena na použití vzorce, který umožňuje určit kapacitu kondenzátoru na základě jeho fyzikálních parametrů. K tomu je třeba znát hodnotu plochy desek kondenzátoru, vzdálenost mezi deskami a dielektrickou propustnost materiálu, který je mezi deskami.
Vzorec pro výpočet kapacity kondenzátoru je následující:
C = ε * ε₀ * A / d
- C-kapacita kondenzátoru (ve faradech);
- ε - relativní dielektrická propustnost materiálu;
- ε₀ - dielektrická konstanta (8,85418782 ⋅ 10-12 F / M);
- A-plocha kondenzátorových desek (v metrech čtverečních);
- d-vzdálenost mezi deskami (v metrech).
Pro výpočet kapacity kondenzátoru je nutné znát hodnoty všech těchto parametrů. Mohou být známé v případě použití standardních komponent nebo měřeny ve speciálních instalacích.
Ať máme kondenzátor s plochou desek A = 0,02 m2, vzdáleností mezi deskami d = 0,01 m a dielektrickou propustností materiálu ε = 4. Pak můžete vypočítat kapacitu kondenzátoru:
C = 4 * 8,85418782 ⋅ 10-12 F / M * 0,02 m2 / 0,01 m = 7,083350256 ⋅ 10-1⁰ F = 70.83350256 PF (picofarady)
Kvantitativní metoda výpočtu tedy umožňuje určit kapacitu kondenzátoru na základě jeho fyzikálních parametrů pomocí speciálního vzorce.
Použití multimetru k měření kapacity
K měření kapacity kondenzátoru lze použít multimetr, který umožňuje určit přesnou hodnotu kapacity a zkontrolovat výkon kondenzátoru.
Pro začátek připravte multimetr na měření kapacity. Nastavte režim měření kapacity na multimetru. Tento režim je obvykle označen ikonou "C" nebo "F", což znamená kapacitu ve faradech.
Připojte kondenzátor k multimetru. Jeden multimetrový vodič připojte k jedné výstupní noze kondenzátoru a druhý vodič k druhé noze kondenzátoru.
Postupně zvyšujte maximální hodnotu měřené kapacity na multimetru, dokud se na displeji neobjeví hodnota maximální měřené kapacity, která přesahuje hodnotu kapacity kondenzátoru. Tímto způsobem bude vyloučena chyba měření.
Nastavte multimetr do režimu měření kapacity. Pokud má multimetr více režimů měření kapacity, vyberte nejmenší z nich. To umožní přesnější výsledek měření.
Klikněte na tlačítko "změřit" na multimetru. Multimetr provede měření a na displeji se zobrazí hodnota kapacity ve faradech.
Všimněte si připojení vodičů multimetru: kladný vodič multimetru by měl být připojen k kladné noze kondenzátoru a záporný vodič k záporné noze kondenzátoru.
| Nádoba | Hodnota |
|---|---|
| Mikrofarady | ICF |
| Nanofarady | NF |
| Picofarady | PF |
Po dokončení měření zkontrolujte hodnotu kapacity kondenzátoru na multimetru. Pro zvýšení přesnosti měření se doporučuje provést měření několikrát a zprůměrovat výsledky.
Použití multimetru k měření kapacity kondenzátoru umožňuje získat přesnou hodnotu tohoto parametru a zkontrolovat výkon kondenzátoru před jeho použitím v elektrickém obvodu.
Použití RC obvodu pro výpočet kapacity
Pro výpočet kapacity kondenzátoru pomocí RC obvodu je nutné:
- Sestavte obvod RC připojením odporu a kondenzátoru do sekvence.
- Napájejte obvod RC napěťovým impulsem nebo spusťte jeho provoz ve stavu, kdy je napětí na kondenzátoru nulové.
- Spusťte proces nabíjení kondenzátoru a zaznamenejte čas t, kterým napětí na kondenzátoru dosáhne hodnoty blízké velikosti zdroje původního napětí U.
- Vypočítejte čas konstantního času obvodu RC podle vzorce τ = R * C, kde R je odpor rezistoru, C je kapacita kondenzátoru.
- Vyjádřit kapacitu kondenzátoru podle vzorce C = τ / r.
Použití RC obvodu tedy umožňuje určit kapacitu kondenzátoru měřením doby nabití kondenzátoru na určitou úroveň napětí. Tato metoda je zvláště užitečná, pokud je nutné určit kapacitu kondenzátoru, který nemá žádné označení nebo SPECIFIKACE.
Vzorec pro výpočet kapacity podle indikací napájecího zdroje
Pro určení kapacity kondenzátoru podle indikací napájecího zdroje lze použít vzorec:
| Kapacita kondenzátoru (C) | = | Nabíjení kondenzátoru (Q) | / | Napětí na kondenzátoru (v) |
Náboj kondenzátoru lze určit sériovým měřením napětí na napájecím zdroji před a po připojení kondenzátoru.
Nejprve je nutné změřit napětí na napájecím zdroji bez připojeného kondenzátoru a zaznamenat jeho hodnotu (v1). Poté je třeba připojit kondenzátor k napájecímu zdroji a změřit napětí na zdroji s připojeným kondenzátorem (v2).
Náboj kondenzátoru lze určit odečtem napětí před a po připojení kondenzátoru:
| Nabíjení kondenzátoru (Q) | = | Velikost změny napětí (ΔV) | × | Kapacita napájení (CEast) |
Nakonec lze kapacitu kondenzátoru vypočítat rozdělením nabíjení kondenzátoru na napětí na kondenzátoru:
| Kapacita kondenzátoru (C) | = | Nabíjení kondenzátoru (Q) | / | Napětí na kondenzátoru (v) |
Nyní máte vzorec pro výpočet kapacity kondenzátoru na základě odečtů napájecího zdroje.
Použití osciloskopu k určení kapacity
Pro měření kapacity kondenzátoru pomocí osciloskopu je třeba připojit kondenzátor ke zdroji střídavého napětí a poté připojit osciloskop ke kondenzátoru. Jedním kanálem osciloskopu se přitom měří napětí na kondenzátoru a druhým kanálem proud, který jím prochází.
Pomocí osciloskopu lze pozorovat fázové posuny mezi napětím a proudem v obvodu a amplitudové charakteristiky signálů. Poté lze vypočítat kapacitu kondenzátoru pomocí příslušného vzorce výpočtu.
Použití osciloskopu k určení kapacity kondenzátoru tedy umožňuje získat přesné a spolehlivé výsledky, což jsou cenné informace v různých elektronických a elektrických aplikacích.