Cos'è la capacità elettrica e come viene misurata
definizione
Per i conduttori, una capacità elettrica è un valore che caratterizza la capacità del corpo di accumulare una carica elettrica. Questo è il suo significato fisico. È indicato dalla lettera latina C. È uguale al rapporto tra carica e potenziale, se è scritto sotto forma di una formula, si ottiene quanto segue:
C = q / f
La capacità elettrica di qualsiasi oggetto dipende dalla sua forma e dimensioni geometriche. Se consideriamo un conduttore a forma di palla, come esempio, la formula per calcolare il suo valore sarà simile a:
Questa formula vale per un conduttore solitario. Se si posizionano due conduttori uno accanto all'altro e li si separa con un dielettrico, si ottiene un condensatore. A questo proposito un po 'più tardi, ora diamo un'occhiata a ciò che viene misurata la capacità elettrica.
L'unità di misura della capacità elettrica è farad. Se lo decomponi in componenti secondo la formula, quindi:
1 farad = 1 C / 1 V
Storicamente, la dimensione di questa unità non è stata scelta correttamente. Il fatto è che in pratica devi lavorare con le capacità elettriche: miglia, micro, nano e picofarad. Che equivale alle frazioni di un farad, vale a dire:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
condensatori
Un condensatore è costituito da due piastre di materiale conduttivo poste una di fronte all'altra, tra le quali è presente uno strato dielettrico. Nello stato caricato, le piastre hanno diversi potenziali: uno di essi sarà positivo e il secondo negativo. La capacità elettrica del condensatore dipende dall'entità della carica sulle sue piastre e dalla differenza di potenziale, dalla tensione tra di loro. Un campo elettrostatico sorge tra le piastre, che contiene le cariche sulle piastre. La formula per la capacità di un condensatore nel caso generale:
C = q / U
In parole semplici, la capacità del condensatore dipende dall'area delle piastre e dalla distanza tra di esse, nonché dalla relativa costante dielettrica del materiale situato tra di esse. Si distinguono per il dielettrico utilizzato:
- ceramica;
- a membrana;
- mica;
- carta di metallo;
- elettrolitico;
- tantalio, ecc.
Secondo la forma dei piatti:
- piatta;
- cilindrico;
- sferico, ecc.
Poiché la formula per l'area di una figura dipende dalla sua forma, la formula per la capacità sarà diversa per ciascun caso.
Per un condensatore piatto:
Per due sfere concentriche con un centro comune:
Per condensatore cilindrico:
Come altri elementi del circuito elettrico, in questo caso ci sono due modi principali per collegare i condensatori: parallelo e seriale.
La capacità elettrica finale del circuito risultante dipende da questo. I calcoli della capacità di più condensatori assomigliano ai calcoli della resistenza dei resistori in connessioni diverse, al contrario si trovano solo le formule per i metodi di connessione, ovvero:
- Se collegato in parallelo, la capacità elettrica totale del circuito è la somma delle capacità di ciascuno degli elementi. Ogni connessione successiva aumenta la capacità totale
Totale = C1 + C2 + C3
- Se collegato in serie, la capacità elettrica del circuito diminuisce, come una diminuzione della resistenza in un circuito di resistori collegati in parallelo. Questo è:
Lettino = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
! importante In un circuito parallelo, le tensioni sulle piastre di ciascun elemento sono le stesse. Questo è usato per ottenere grandi capacità elettriche. Nella serie il collegamento di due elementi di tensione sulle piastre di ciascuno dei condensatori è la metà della tensione totale. Per tre, terzi e così via.
Batterie e consumo energetico
Le caratteristiche principali delle batterie sono:
- Tensione nominale
- Capacità.
- Massima corrente di scarica.
In questo caso, per determinare la caratteristica quantitativa del tempo di funzionamento o, in termini semplici, per calcolare la durata della batteria, viene utilizzato il valore della capacità.
Nelle batterie ricaricabili vengono utilizzate le seguenti dimensioni per descrivere la capacità elettrica:
- E * h - ampere-ora per batterie di grandi dimensioni, ad esempio automobile.
- mAh - milliampere-ora, per batterie per dispositivi indossabili, come smartphone, quadricotteri e sigarette elettroniche.
- W * ore - Watt ore.
Queste caratteristiche consentono di determinare per quanto tempo la batteria resisterà a un carico specifico. Per determinare la capacità elettrica della batteria si misura in pendenti (C). A sua volta, il ciondolo è uguale alla quantità di elettricità trasferita alla batteria con una corrente di 1A per 1s. Quindi se traduci in ore, quindi a una corrente di 1A per 1 ora, vengono trasmessi 3600 C.
Un modo per misurare la capacità della batteria è scaricarla con una corrente nota ed è necessario misurare il tempo di scarica. Supponiamo che se la batteria viene scaricata al livello di tensione minimo in 10 ore con una corrente di 5A, la sua capacità è di 50 A * h
L'elettricità è una quantità importante nell'elettronica e nell'ingegneria elettrica. In pratica, i condensatori sono utilizzati in quasi tutti i circuiti di un dispositivo elettronico. Ad esempio, negli alimentatori: per appianare le increspature, ridurre l'effetto dei picchi di tensione sugli interruttori di alimentazione. Durante i circuiti di temporizzazione di vari circuiti, nonché nei controller PWM per impostare la frequenza operativa. Le batterie sono anche comunemente usate. In generale, i problemi di accumulo di energia e sfasamento sono molto comuni.
Il video fornito aiuterà a studiare il problema in modo più dettagliato:
In questo video tutorial viene fornita una breve spiegazione:
Ora sai cos'è una capacità elettrica, in quali unità viene misurata e da cosa dipende questa quantità. Speriamo che le informazioni fornite siano state utili e comprensibili per te!
Materiali correlati:
Caricamento in corso ...
