Σειρά Συνδυασμός Πυκνωτών
Ο πυκνωτής είναι ένα θεμελιώδες ηλεκτρονικό εξάρτημα που έχει την ικανότητα να αποθηκεύει ηλεκτρικά φορτία. Ένας πυκνωτής αποτελείται από δύο μεταλλικές πλάκες (γνωστές και ως αγωγοί) που χωρίζονται από έναν μονωτή (διηλεκτρικό).
Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή C δίνεται από
Q είναι η φόρτιση στις δύο μεταλλικές πλάκες.
V είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο αγωγών.
Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή C εξαρτάται από το μέγεθος, το σχήμα και την απόσταση των δύο αγωγών. Μερικές φορές, το μονωτικό υλικό που χρησιμοποιείται στον πυκνωτή μπορεί επίσης να επηρεάσει την χωρητικότητα.
Η μονάδα SI της χωρητικότητας είναι Farad, που πήρε το όνομά του από τον διαπρεπή επιστήμονα Michael Faraday.
1 Farad ισοδυναμεί με 1 coulomb volt-1. Με άλλα λόγια, 1F =1 C V-1.
Αυτή η ενότητα θα καλύψει τον συνδυασμό σειρών των πυκνωτών και τη σημασία τους.
Συνδυασμός πυκνωτών
Οι πυκνωτές συνδέονται σε ένα κύκλωμα είτε σε σειρά είτε παράλληλα. Ένα κύκλωμα που περιέχει πολλές συνδέσεις πυκνωτών θα συμπεριφέρεται ως ένας μόνο ισοδύναμος πυκνωτής. Οι παράλληλοι και σειρικοί συνδυασμοί πυκνωτών μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν μαζί σε ένα κύκλωμα. Τέτοιοι συνδυασμοί χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές.
Αν ένα κύκλωμα περιέχει πολλούς πυκνωτές διατεταγμένους σε συνδυασμό σειρών και παράλληλων συνδέσεων, υπολογίστε τις επιμέρους χωρητικότητες των σειρών και των παράλληλων συνδέσεων χωριστά. Συνδυάστε την τιμή για να υπολογίσετε την ισοδύναμη χωρητικότητα ολόκληρου του δικτύου.
Σειρά συνδυασμός πυκνωτών
Οι πυκνωτές που είναι διατεταγμένοι σε μία γραμμή σχηματίζουν τον σειριακό συνδυασμό πυκνωτών.
Η ενεργός χωρητικότητα C υπολογίζεται συνδυάζοντας πολλούς πυκνωτές χωρητικότητας C1, C2, C3…..Cn. Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται οι μεμονωμένοι πυκνωτές σε ένα κύκλωμα καθορίζει την πραγματική χωρητικότητα C.
Ας ξεκινήσουμε συνδυάζοντας δύο πυκνωτές, C1 και C2, σε σειρά. Συνδέστε την αριστερή πλάκα του πυκνωτή C1 και τη δεξιά πλάκα του πυκνωτή C2 στους δύο ακροδέκτες μιας μπαταρίας φόρτισης. Τα φορτία στους δύο πυκνωτές θα είναι Q και -Q.
-Q είναι η φόρτιση στη δεξιά πλάκα του πυκνωτή C1.
Q είναι η φόρτιση στην αριστερή πλάκα του πυκνωτή C2.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου στον αγωγό που συνδέει τους δύο πυκνωτές C1 και C2. Το φορτίο θα συνεχίσει να ρέει έως ότου δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο και το καθαρό φορτίο και στους δύο πυκνωτές C1 και C2 μηδενιστεί. Έτσι, τα φορτία είναι ίδια και στους δύο πυκνωτές σε συνδυασμό σε σειρά.
Εστω V1 και V2 η πτώση δυναμικού στους δύο πυκνωτές, C1 και C2. Η συνολική πτώση δυναμικού V υπολογίζεται προσθέτοντας τις πτώσεις δυναμικού V1 και V2 στους πυκνωτές C1 και C2.
V=V1+V2
Το γνωρίζουμε, C=QV
Συνδυάζοντας αυτό στην παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε,
V=V1+V2=QC1+QC2
Ή, VQ=1C1+1C2
Αντικαθιστώντας το VQ=1C Στην παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε την ενεργή χωρητικότητα του συνδυασμού σειράς.
1C=1C1+1C2
Για n αριθμό πυκνωτών διατεταγμένων σε συνδυασμό σε σειρά, η συνολική πτώση δυναμικού V θα είναι
V=V1+V2+…..+Vn=QC1+QC2+….+QCn
Ομοίως, η αποτελεσματική χωρητικότητα n αριθμού πυκνωτών σε συνδυασμό σειρών δίνεται από
1C=1C1+1C2+…..+1Cn
Σημασία συνδυασμού σειρών πυκνωτών
Η σύνδεση σε σειρά πυκνωτών προτιμάται γενικά όταν εργάζεστε με υψηλότερες τάσεις. Όταν οι πυκνωτές διατεταγμένοι σε σειρά συνδέονται σε μια πηγή τάσης, κάθε πυκνωτής στη διάταξη έχει ίση ποσότητα φορτίου και το συνολικό φορτίο κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλους τους πυκνωτές. Ένας χωρητικός διαιρέτης τάσης με σειριακά συνδεδεμένους πυκνωτές χρησιμοποιείται σε κυκλώματα AC.
Συμπέρασμα
Οι πυκνωτές είναι ηλεκτρονικά εξαρτήματα που έχουν την ικανότητα να αποθηκεύουν ηλεκτρικά φορτία. Οι πυκνωτές συνδέονται σε κύκλωμα είτε σε σειρά είτε παράλληλα. Συνδυάζοντας πυκνωτές σε μία γραμμή, σχηματίζουν ένα κύκλωμα σειράς. Η συνολική χωρητικότητα C ενός κυκλώματος που περιέχει πυκνωτές σε σειρά είναι το άθροισμα των αντίστροφων όλων των επιμέρους χωρητικοτήτων.
