Διαστατικός τύπος και μονάδα χωρητικότητας

Ο όρος χωρητικότητα επινοήθηκε ταυτόχρονα από τον Ewald Georg von Kleist, έναν Πρώσο επιστήμονα, και τον van Musschenbroek, έναν Ολλανδό φυσικό Pieter. Και οι δύο επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η ηλεκτρική ενέργεια που απελευθερώνεται από το ηλεκτροστατικό μηχάνημα μπορεί να αποθηκευτεί για μια επιθυμητή περίοδο και στη συνέχεια να απελευθερωθεί.

Με τα δεδομένα που προέκυψαν από τα πειράματά τους, κατασκευάστηκε μια συσκευή με το όνομα «Leyden Jar». Με την έλευση της τεχνολογίας, το Leyden Jar μετατράπηκε αργότερα σε μια πρόσφατα τροποποιημένη συσκευή που ονομάζεται πυκνωτής. Η δομή του πυκνωτή μπορεί να συγκριθεί με ένα σάντουιτς. Η κύρια λειτουργία του πυκνωτή είναι η αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας. Ο πυκνωτής έχει δύο πλάκες που χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό υλικό με τη μορφή αγώγιμου προϊόντος. Ο Διαστατικός τύπος της χωρητικότητας εξηγείται παρακάτω.

Το μέτρο του πόσο διαχωρισμένο ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να αποθηκευτεί σε έναν ηλεκτρικό αγωγό, ή σε ένα σύνολο αγωγών, ανά μονάδα μεταβολής του ηλεκτρικού δυναμικού ονομάζεται «Χωρητικότητα». Μια διαφορά δυναμικού δημιουργείται μεταξύ δύο αρχικά άνισα φορτισμένων αγωγών όταν μεταφέρεται μεταξύ τους ηλεκτρικό φορτίο. Ένας θετικός αγωγός γίνεται εξίσου φορτισμένος και ο αρνητικός αγωγός γίνεται ομοίως φορτισμένος. Η χωρητικότητα υπολογίζεται διαιρώντας το ποσό του φορτίου q μεταξύ οποιουδήποτε αγωγού με τη διαφορά δυναμικού V μεταξύ των αγωγών ή C =q/V.

Μονάδα χωρητικότητας

Η μονάδα ηλεκτρικής χωρητικότητας είναι Farad(F). Αυτό το όνομα προέρχεται από το όνομα του επιστήμονα Micheal Faraday. Ο τύπος της χωρητικότητας είναι C=Q/U, όπου το Q αναφέρεται στο φορτίο, η χωρητικότητα C και το U που εφαρμόζεται στην τάση συνεχούς ρεύματος.

Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή εναλλασσόμενου ρεύματος (ac) ορίζεται από το εναλλασσόμενο ρεύμα που ρέει όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση U στην αντίστασή του Z:

Στον ακόλουθο τύπο, Z =U/I όπου Z =1/(jωC) ⇒ C =I/( jωU)

(j2 =-1) και ω είναι η γωνιακή συχνότητα.

Επομένως, ισχύει τόσο για συνεχές όσο και για εναλλασσόμενο ρεύμα:

Αν το F είναι ίσο με 1 As/V, τότε είναι ίσο με 1 s/Ω

Τα κοινά χρησιμοποιούμενα πρότυπα χωρητικότητας είναι οι πυκνωτές παράλληλης πλάκας invar και τετηγμένου πυριτίου επειδή έχουν χαμηλούς συντελεστές διάχυσης, μεταξύ άλλων πλεονεκτημάτων.

Τι είναι ο τύπος διαστάσεων της χωρητικότητας;

Τα φυσικά μεγέθη εκφράζονται ως προς τις βασικές τους μονάδες με τις κατάλληλες διαστάσεις. Ο τύπος διαστάσεων χρησιμοποιείται για την αναπαράστασή τους.

Ο Διαστατικός τύπος η χωρητικότητα είναι  [ M-1L-2T4 I2]

Τι είναι θεωρητικά ο τύπος διαστάσεων;

Αυτός ο τύπος σχηματίζεται από την χωρητικότητα =φορτίο ×Τάση–1

Τι είναι η αυτοχωρητικότητα;

Η αυτο-χωρητικότητα αναφέρεται στη διαδικασία σύζευξης μιας πλάκας με το έδαφος. Η αυτο-χωρητικότητα οποιασδήποτε πλάκας τείνει να αλλάζει όταν την αγγίζετε με ένα δάχτυλο. Μετρώντας αυτήν την αλλαγή της χωρητικότητας του εαυτού σας, μπορείτε να προσδιορίσετε πόσο απέχει ένα δάχτυλο από τον αισθητήρα. Πολλά κουμπιά, ρυθμιστικά και αισθητήρες τροχών (BSW) χρησιμοποιούν αυτο-χωρητικότητα.

Παρόλο που η αυτο-χωρητικότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενός αισθητήρα που λειτουργεί μέσω της αφής, έχει πολλά μειονεκτήματα. Χρησιμοποιώντας έμμεση μέτρηση, εφευρέθηκε μια μέθοδος για τον προσδιορισμό της αυτο-χωρητικότητας του πηνίου. Με βάση τα αποτελέσματα των μετρήσεων, η αυτο-χωρητικότητα και η αυτεπαγωγή του πηνίου υπολογίζονται από τις συχνότητες συντονισμού του κυκλώματος LC με δύο διαφορετικούς εξωτερικούς πυκνωτές.

Τι είναι η αμοιβαία χωρητικότητα;

Όταν πρόκειται για μεθοδολογίες αμοιβαίας χωρητικότητας, διαφανείς συστοιχίες οξειδίου του κασσιτέρου του ινδίου (InSbO2) εναποτίθενται σε γυαλί ή άλλους διαφανείς μονωτές με τις σειρές στη μία πλευρά και τις στήλες στην άλλη. Η αμοιβαία χωρητικότητα είναι Q2/V1 =C21. Ο λόγος είναι αρνητικός επειδή οι γραμμές πεδίου καταλήγουν πάντα με αντίθετα φορτία πολικότητας. Η αμοιβαία χωρητικότητα ονομάζεται μερικές φορές παρασιτική ή χωρητικότητα διαρροής.

Stray Capacitance

Η χωρητικότητα δεν περιορίζεται μόνο στους πυκνωτές. Ένα ηλεκτρικό πεδίο δημιουργείται όταν δύο επιφάνειες βρίσκονται σε διαφορετικά ηλεκτρικά δυναμικά και αρκετά κοντά για να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρικό πεδίο. Οποιεσδήποτε δύο επιφάνειες με χωρητικότητα θα λειτουργήσουν ως πυκνωτές και θα δημιουργήσουν ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτή η ακούσια χωρητικότητα μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την κανονική ροή ρεύματος μέσα σε ένα κύκλωμα (μεταξύ αγώγιμων διαδρομών ή καλωδίων εξαρτημάτων) και ονομάζεται αδέσποτη χωρητικότητα. Οι σχεδιαστές των κυκλωμάτων προσπαθούν να ελαχιστοποιήσουν την αδέσποτη χωρητικότητα στα κυκλώματά τους. Για να γίνει αυτό, διατηρούν τα καλώδια των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων όσο το δυνατόν συντομότερα και ομαδοποιούν τα εξαρτήματα με τρόπο που ελαχιστοποιεί τη σύζευξη χωρητικότητας. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ένας πρόσφατα κατασκευασμένος επαγωγέας, όπου οι απαγωγές είναι συνήθως αρκετά μεγάλες όταν αγοράζονται από έναν κατασκευαστή.

Συμπέρασμα

Τα κυκλώματα που περιέχουν ηλεκτρικά ή ηλεκτρονικά εξαρτήματα απαιτούν πυκνωτές για να παρέχουν την απαιτούμενη χωρητικότητα. Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία μορφών πυκνωτών, η καθεμία με τα χαρακτηριστικά της. Εκτός από το ότι έχουν διαφορετικούς παράγοντες μορφής και ιδιότητες ηλεκτρικής απόδοσης, οι φυσικοί πυκνωτές μπορεί να είναι επιφανειακοί ή παραδοσιακοί led. Οι πυκνωτές κυκλοφορούν σε πολλές διαφορετικές ποικιλίες. Παρά το γεγονός ότι η χωρητικότητα είναι ένα καθολικό μέτρο, οι διαφορετικοί πυκνωτές είναι διαφορετικοί όσον αφορά το μέγιστο ρεύμα, την απόκριση συχνότητας, το μέγεθος, την τάση, τη σταθερότητα, την ανοχή κ.λπ. Σε αυτό το κεφάλαιο, μάθαμε για τους πυκνωτές, Τύπος διαστάσεων χωρητικότητας.