מהי קיבול חשמלי ואיך נמדד
הגדרה
עבור מוליכים קיבול חשמלי הוא ערך המאפיין את יכולתו של הגוף לצבור מטען חשמלי. זו המשמעות הפיזית שלה. זה מסומן על ידי האות הלטינית C. זה שווה ליחס המטען לפוטנציאל, אם הוא כתוב בצורה של נוסחה, מתקבל הבא:
C = q / f
הקיבולת החשמלית של כל חפץ תלויה בצורתו ובמידותיו הגיאומטריות. אם ניקח בחשבון מוליך בצורת כדור, כדוגמה, הנוסחה לחישוב ערכו תיראה כמו:
הנוסחה הזו מכילה מוליך בודד. אם אתה מציב שני מוליכים אחד ליד השני ומפריד ביניהם באמצעות דיאלקטרי, אז אתה מקבל קבל. על זה קצת אחר כך, בואו נסתכל על מה שנמדד קיבולת חשמלית.
יחידת המדידה של קיבולת חשמלית היא פאראד. אם מפרקים אותו לרכיבים על פי הנוסחה, אז:
Farad 1 = 1 C / 1 V
מבחינה היסטורית הממד של יחידה זו לא נבחר כראוי. העובדה היא שבפועל אתה צריך לעבוד עם יכולות חשמליות: מיילים, מיקרו, ננו ופיקופארדות. השווה לשברים של פארד, כלומר:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
קבלים
קבל הוא שתי לוחות של חומר מוליך הממוקמים זה מול זה, וביניהם יש שכבה דיאלקטרית. במצב הטעון, ללוחות יש פוטנציאלים שונים: אחד מהם יהיה חיובי, והשני שלילי. הקיבול החשמלי של הקבל תלוי בעוצמת המטען על צלחותיו ובהבדל הפוטנציאל, במתח שביניהם. שדה אלקטרוסטטי מתעורר בין הלוחות, המחזיק את המטענים שעל הלוחות. הנוסחה לקיבול קבלים במקרה הכללי:
C = q / U
במילים פשוטות, הקיבול של הקבל תלוי באזור הלוחות והמרחק ביניהם, כמו גם בקבוע הדיאלקטרי היחסי של החומר שנמצא ביניהם. הם נבדלים על ידי הדיאלקטרי המשמש:
- קרמיקה;
- סרט צילום;
- נציץ;
- נייר מתכת;
- אלקטרוליטי;
- טנטלום וכו '.
על פי צורת הלוחות:
- שטוח;
- גלילי;
- כדורי וכו '.
מכיוון שהנוסחה לאזור של דמות תלויה בצורתה, הנוסחה לקיבולת תהיה שונה לכל מקרה.
עבור קבלים שטוחים:
לשני תחומים קונצנטריים עם מרכז משותף:
קבלים גליליים:
כמו אלמנטים אחרים במעגל החשמלי, במקרה זה יש שתי דרכים עיקריות לחיבור קבלים: מקבילים וסדריים.
הקיבול החשמלי הסופי של המעגל שנוצר תלוי בכך. חישובי הקיבול של כמה קבלים מזכירים את חישובי ההתנגדות של נגדים בחיבורים שונים, רק הנוסחאות לשיטות החיבור ממוקמות להפך, כלומר:
- כאשר הוא מחובר במקביל, הקיבול החשמלי הכולל של המעגל הוא סכום הקיבולות של כל אחד מהיסודות. כל מחובר הבא מגדיל את הקיבולת הכוללת
Cototal = C1 + C2 + C3
- כאשר הוא מחובר בסדרה, הקיבולת החשמלית של המעגל פוחתת, כמו ירידה בהתנגדות במעגל של נגדים מחוברים במקביל. כלומר:
מיטת תינוק = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
חשוב! במעגל מקביל, המתחים על הלוחות של כל אלמנט זהים. זה משמש להשגת יכולות חשמל גדולות. בחיבור הסדרה של שני אלמנטים מתח על הלוחות של כל אחד מהקבלים הוא מחצית המתח הכולל. לשלושה, שלישים וכן הלאה.
מצברים וצריכת חשמל
המאפיינים העיקריים של סוללות הם:
- מתח מדורג.
- קיבולת.
- זרם פריקה מקסימאלי.
במקרה זה, כדי לקבוע את המאפיין הכמותי של זמן ההפעלה, או, במילים פשוטות, כדי לחשב כמה זמן הסוללה נמשכת, משתמשים בערך הקיבולת.
בסוללות נטענות, הממדים הבאים משמשים לתיאור הקיבולת החשמלית:
- ו- * h - שעות אמפר לסוללות גדולות, למשל לרכב.
- mAh - מילי-שעות שעות, לסוללות למכשירים לבישים, כמו סמארטפונים, ארבעה קוופטים וסיגריות אלקטרוניות.
- W * שעות - שעות ואט.
מאפיינים אלה מאפשרים לך לקבוע כמה זמן הסוללה תעמוד תחת עומס ספציפי. כדי לקבוע את הקיבולת החשמלית של המצבר נמדד בתליונים (C). בתורו, התליון שווה לכמות החשמל המועברת לסוללה בזרם של 1A עבור 1S. ואז אם אתה מתרגם לשעות, אז בזרם של 1A למשך שעה, 3600 C מועברים.
אחת הדרכים למדוד את קיבולת הסוללה היא לפרוק אותה עם זרם ידוע, ועליכם למדוד את זמן הפריקה. נניח שאם הסוללה מוזרקת לרמת המתח המינימלית תוך 10 שעות עם זרם של 5A, אז הקיבולת שלה היא 50 A * h
חשמל הוא כמות חשובה בתחום האלקטרוניקה והנדסת החשמל. בפועל משתמשים בקבלים כמעט בכל מעגל של מכשיר אלקטרוני. לדוגמה, באספקת חשמל - כדי להחליק אדוות, צמצם את ההשפעה של מתח מתח גבוה על מתגי חשמל. במהלך מעגלי תזמון של מעגלים שונים, כמו גם בבקרי PWM על מנת לקבוע את תדירות ההפעלה. נפוצות גם סוללות. באופן כללי, המשימות של אחסון אנרגיה ושינוי פאזות נפוצות מאוד.
הסרטון שסופק יעזור ללמוד את הנושא ביתר פירוט:
הסבר קצר מסופק במדריך וידאו זה:
עכשיו אתה יודע מהי קיבול חשמלי, באילו יחידות הוא נמדד ומה תלוי הכמות הזו. אנו מקווים שהמידע שנמסר היה שימושי ומובן לך!
חומרים קשורים:
טעינה...
