Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Msimamizi

Capacitor ni tulivu mbili terminal umeme sehemu kwamba maduka ya umeme nishati katika shamba umeme . [1] Athari ya capacitor inajulikana kama capacitance . Wakati ukosefu wa upo upo kati ya maambukizi ya umeme mawili ya mzunguko kwa ukaribu wa kutosha karibu, capacitor ni hasa iliyoundwa ili kutoa na kuongeza athari hii kwa matumizi mbalimbali ya vitendo kwa kuzingatia ukubwa, sura, na nafasi ya watendaji wa karibu sana, na kuingilia kati vifaa vya dielectric . Kwa hivyo, capacitor ilikuwa kihistoria inayojulikana kwanza kama mkondishaji wa umeme. [2]

Msimamizi
Wachuuzi (7189597135) .jpg
Weka Passive
Iliingia Ewald Georg von Kleist
Ishara ya umeme
Aina ya capacitor.svg

Fomu ya kimwili na ujenzi wa capacitors vitendo hutofautiana sana na wengi aina capacitor ni kwa kawaida matumizi. Wengi capacitors vyenye angalau conductive umeme mara nyingi kwa njia ya sahani chuma au nyuso kutengwa na dielectric medium. Kondokta inaweza kuwa filamu ya filamu, nyembamba, nyuzi ya chuma, au electrolyte . Dielectric isiyofanya kazi inaongeza uwezo wa uwezo wa malipo. Vifaa vinavyotumika kwa kawaida kama dielectrics ni pamoja na kioo , kauri , filamu ya plastiki , karatasi , mica , na tabaka za oksidi . Capacitors hutumika sana kama sehemu za nyaya za umeme katika vifaa vingi vya umeme vya kawaida. Tofauti na kupinga , kondomu bora haifai nishati.

Wakati waendeshaji wawili wanapokuwa na tofauti tofauti , kwa mfano, wakati capacitor imeunganishwa kwenye betri, shamba la umeme linakua dielectri, na kusababisha malipo mzuri ya mtego kukusanya kwenye sahani moja na malipo mabaya yasiyo ya kukusanya kwenye sahani nyingine. Hakuna sasa inapita kati ya dielectric, hata hivyo, kuna mtiririko wa malipo kupitia mzunguko wa chanzo. Ikiwa hali imechukuliwa kwa muda mrefu, sasa kwa njia ya mzunguko wa chanzo hukoma. Hata hivyo, ikiwa voltage ya muda hutumiwa kwenye mwelekeo wa capacitor, uzoefu wa chanzo unaoendelea kwa sasa kutokana na mzunguko wa malipo na uendeshaji wa capacitor.

Uwezo wa uwezo huelezwa kama uwiano wa malipo ya umeme kwa kila conductor kwa tofauti kati yao. Kitengo cha uwezo katika Mfumo wa Kimataifa wa Units (SI) ni kijiji (F), kinachojulikana kama coulomb moja kwa volt (1 C / V). Maadili ya uwezo wa capacitors kawaida kwa ajili ya matumizi kwa jumla ya umeme huanzia kuhusu 1 picofarad (pF) (10 -12 F) hadi 1 millifarad (mF) (10 -3 F).

Capitance ya capacitor ni sawia na eneo la uso wa sahani (conductors) na inversely kuhusiana na pengo kati yao. Katika mazoezi, dielectri kati ya sahani hupita kiasi kidogo cha kuvuja sasa . Ina kikomo cha nguvu ya shamba, inayojulikana kama voltage ya kuvunjika . Waendeshaji na huongoza kuanzisha inductance zisizohitajika na upinzani .

Wachunguzi hutumiwa sana katika nyaya za elektroniki kwa kuzuia sasa ya moja kwa moja wakati kuruhusu sasa mbadala kupita. Katika mitandao ya chujio ya analog , husababisha pato la vifaa vya nguvu . Katika nyaya za resonant hupiga radiyo kwa mzunguko fulani. Katika mifumo ya maambukizi ya nguvu ya umeme , hutaimarisha voltage na mtiririko wa nguvu. [3] Mali ya hifadhi ya nishati katika capacitors ilitumiwa kama kumbukumbu ya nguvu katika kompyuta ya kwanza ya kompyuta. [4]

Yaliyomo

Historia

Betri ya mitungi minne ya Leyden katika Makumbusho ya Boerhaave , Leiden , Uholanzi

Mnamo Oktoba 1745, Ewald Georg von Kleist wa Pomerania , Ujerumani, aligundua kuwa malipo yanaweza kuhifadhiwa kwa kuunganisha jenereta ya umeme yenye nguvu ya juu na waya kwa kiasi cha maji katika jariti la kioo. [5] Mkono wa Von Kleist na maji yalifanya kazi kama watendaji, na jar kama dielectric (ingawa maelezo ya utaratibu huo haukufahamika kwa wakati usio sahihi). Von Kleist aligundua kuwa kugusa waya kunasababisha cheche kali, kibaya zaidi kuliko kilichopatikana kutoka kwenye mashine ya umeme. Mwaka uliofuata, mwanafizikia wa Kiholanzi Pieter van Musschenbroek alijenga capacitor sawa, iliyoitwa jina la Leyden , baada ya Chuo Kikuu cha Leiden ambako alifanya kazi. [6] Pia alivutiwa na nguvu ya mshtuko aliopokea, akiandika, "Siwezi kuchukua mshtuko wa pili kwa ufalme wa Ufaransa." [7]

Daniel Gralath alikuwa wa kwanza kuchanganya mitungi kadhaa kwa sambamba na kuongeza uwezo wa kuhifadhi malipo. [8] Benjamin Franklin aliuchunguza jarida la Leyden na akafikia hitimisho kwamba malipo yalihifadhiwa kwenye kioo, sio katika maji kama wengine walivyofikiri. Pia alitumia neno "betri", [9] [10] (inaashiria kuongezeka kwa nguvu kwa mstari wa vitengo sawa kama katika betri ya kanuni ), kisha hutumiwa kwenye makundi ya seli za electrochemical . [11] Vito vya Leyden vilifanyika baadaye na kuvikwa ndani na nje ya mitungi yenye udongo wa chuma, na kuacha nafasi kwenye kinywa ili kuzuia ushindani kati ya foil. [ kinachohitajika ] Kitengo cha kwanza kabisa cha uwezo ni jar , sawa na takriban 1.11 nanofarads . [12]

Vyombo Leyden au vifaa na nguvu zaidi kuajiri kioo sahani bapa alternating na makondakta foil zilitumika peke hadi 1900, wakati uvumbuzi wa wireless ( radio ) iliyoundwa kwa mahitaji ya capacitor kiwango, na hoja thabiti kwa zaidi masafa required capacitor na chini inductance . Njia za ujenzi bora zilianza kutumiwa, kama vile karatasi ya dielectri ya kubadilika (kama karatasi ya mafuta) iliyopigwa kati ya karatasi za chuma, iliyovingirwa au kuingizwa kwenye mfuko mdogo.

Wafanyabiashara wa mapema walikuwa wanajulikana kama condensers , neno ambalo bado hutumiwa mara kwa mara leo, hasa katika matumizi ya juu ya nguvu, kama vile mifumo ya magari. Neno lilikuwa la kwanza kutumika kwa lengo hili na Alessandro Volta mnamo 1782, kwa kuzingatia uwezo wa kifaa kuhifadhi dhamana ya juu ya malipo ya umeme kuliko iwezekanavyo na msimamizi wa pekee. [13] [2] Neno limepunguzwa kwa sababu ya maana isiyo na maana ya condenser ya mvuke , na uwezo wa kuwa capacitor kuwa muda uliopendekezwa kutoka 1926. [14]

Tangu mwanzo wa utafiti wa vifaa vya umeme visivyo na conductive kama kioo , porcelain , karatasi na mica vimekuwa kutumika kama wahamizaji. Vifaa hivi miongo kadhaa baadaye pia vilikuwa vyema kwa ajili ya matumizi zaidi kama dielectri kwa wawakilishi wa kwanza. Wafanyabiashara wa karatasi yaliyotolewa na sandwiching karatasi ya kuingizwa kati ya vipande vya chuma, na kusambaza matokeo katika silinda ilikuwa kawaida kutumika mwishoni mwa karne ya 19; utengenezaji wao ulianza mwaka wa 1876, [15] na walikuwa kutumika tangu mwanzo wa karne ya 20 kama kupungua capacitors katika mawasiliano ya simu (telephony).

Porcelain ilitumika katika capacitors kwanza ya kauri . Katika miaka ya mwanzo ya capacitors ya porcelain Marconi `s wireless transmitting kutumika kwa ajili ya maombi high voltage na high frequency katika transmitters . Kwenye sehemu ya wapokeaji upande ndogo wa capaca capacitors walikuwa kutumika kwa ajili ya nyaya za resonant. Mica capacitors dielectric zilianzishwa mwaka 1909 na William Dubilier. Kabla ya Vita Kuu ya Pili ya Dunia, mica ilikuwa dielektri ya kawaida kwa wenyeji nchini Marekani. [15]

Charles Pollak (aliyezaliwa na Karol Pollak ), mwanzilishi wa capacitors ya kwanza ya electrolytic , aligundua kuwa safu ya oksidi ya anode ya alumini ilibakia imara katika electrolyte ya neutral au ya alkali, hata wakati nguvu ilizimwa. Mnamo 1896 alipewa hati ya Marekani No. 672,913 kwa "Umemeji wa maji ya umeme na electrodes ya aluminium." Vipimo vya umeme vya electrolyte tantalum vilitengenezwa na Maabara ya Bell katika mapema ya miaka ya 1950 kama miniatrized na inayoaminika chini ya voltage msaada capacitor ili kuimarisha transistor yao iliyopangwa.

Pamoja na maendeleo ya vifaa vya plastiki na dawa za kikaboni wakati wa Vita Kuu ya Pili , sekta ya capacitor ilianza kuchukua nafasi ya karatasi na filamu nyembamba za polymer. Maendeleo moja mapema sana katika wawakilishi wa filamu yalielezwa katika Patent ya Uingereza 587,953 mwaka 1944. [15]

Mwisho lakini sio uwezo wa umeme wa safu ya safu ya umeme (sasa unaojumuisha Supercapacitors ) zilizoundwa. Mnamo mwaka wa 1957, H. Becker alianzisha "capacitor electrolytic voltage" yenye electrodes ya porous kaboni ". [15] [16] [17] Aliamini kwamba nishati ilikuwa kuhifadhiwa kama malipo katika pores kaboni kutumika katika capacitor yake kama katika pores ya foli zilizowekwa ya capacitors electrolytic. Kwa sababu utaratibu wa safu mara mbili haukujulikana naye wakati huo, aliandika katika patent: "Haijulikani hasa kinachofanyika katika sehemu ikiwa inatumiwa kuhifadhiwa kwa nishati, lakini inaongoza kwa uwezo wa juu sana. "

Nadharia ya uendeshaji

maelezo ya jumla

Kugawanya malipo katika capacitor sahani-sahani husababisha uwanja wa ndani wa umeme. Dielectric (machungwa) inapunguza shamba na huongeza uwezo.
Mfano wa maandamano rahisi unaofanywa na safu mbili za sambamba za chuma, kwa kutumia pengo la hewa kama dielectri.

Kipaji kinajumuisha viongozi wawili waliojitenga na mkoa usio na uendeshaji. [18] Mkoa usio na uendeshaji unaweza kuwa utupu au nyenzo ya insulator ya umeme inayojulikana kama dielectri . Mifano ya vyombo vya habari vya dielectri ni kioo, hewa, karatasi, na hata kanda ya kupungua kwa semiconductor kemikali inayofanana na waendeshaji. A capacitor inadhaniwa kuwa yenyewe na ya pekee, bila malipo ya umeme na hakuna ushawishi kutoka kwenye uwanja wowote wa umeme. Kwa hivyo, wachunguzi hushikilia mashtaka sawa na kinyume juu ya nyuso zao zinazokabiliwa, [19] na dielectric inakua uwanja wa umeme. Katika SI vitengo, capacitance ya moja farad ina maana kwamba moja Coulomb bila malipo kwa kila kondakta husababisha voltage ya moja volt katika kifaa. [20]

Kipaji bora ni sifa ya kutosha kwa capacitance C mara kwa mara, inayofafanuliwa kama uwiano wa malipo ya chanya au hasi Q kwa kila conductor kwa voltage V kati yao: [18]

Kwa sababu waendeshaji (au sahani) ni karibu pamoja, mashtaka tofauti dhidi ya waendeshaji huvutiana kwa sababu ya mashamba yao ya umeme, kuruhusu capacitor kuhifadhi zaidi malipo kwa voltage kupewa kuliko wakati conductors ni kutengwa, kutoa capacitance kubwa.

Katika vifaa vya vitendo, malipo ya kujenga wakati mwingine huathiri uwezo wa kifaa, na kusababisha uwezo wake kutofautiana. Katika kesi hii, uwezo wa uwezo huelezwa kwa suala la mabadiliko ya ziada:

Ulinganisho wa Hydraulic

Katika mfano wa majimaji , capacitor ni sawa na membrane ya mpira iliyofungwa ndani ya bomba- uhuishaji huu unaonyesha utando unaoelekezwa kwa mara kwa mara na un-kutambulishwa na mtiririko wa maji, ambayo ni sawa na capacitor kuwa mara kwa mara kushtakiwa na kuruhusiwa na mtiririko ya malipo

Katika usawa wa majimaji , waagizaji wa malipo wanaoendesha kupitia waya wanafanana na maji yanayotembea kupitia bomba. Capitor ni kama membrane ya mpira iliyofungwa ndani ya bomba. Molekuli ya maji haiwezi kupitisha kwenye membrane, lakini baadhi ya maji yanaweza kuondokana na kutambulisha utando. Ulinganisho unafafanua mambo machache ya capacitors:

  • Ya sasa inabadilisha malipo kwenye capacitor , kama mtiririko wa maji unabadilika nafasi ya membrane. Zaidi hasa, athari za umeme sasa ni kuongeza malipo ya sahani moja ya capacitor, na kupungua malipo ya sahani nyingine kwa kiasi sawa. Hii ni sawa na wakati mtiririko wa maji unapohamisha membrane ya mpira, huongeza kiasi cha maji upande mmoja wa utando, na hupungua kiasi cha maji kwa upande mwingine.
  • Zaidi ya capacitor ni kushtakiwa, kubwa voltage yake kushuka ; yaani, zaidi "inasukuma" dhidi ya sasa ya malipo. Hii ni sawa na ukweli kwamba zaidi ya utando umeenea, zaidi inakuja nyuma kwenye maji.
  • Malipo yanaweza kutembea "kupitia" capacitor ingawa hakuna elektroni binafsi anaweza kupata kutoka upande mmoja hadi mwingine. Hii ni sawa na maji yanayotembea kwa njia ya bomba hata ingawa hakuna molekuli ya maji inaweza kupita kwenye membrane ya mpira. Mtiririko hauwezi kuendelea katika mwelekeo huo milele; uzoefu wa capacitor kushuka kwa dielectric , na kwa mfano utando utakuwa umevunja.
  • Capitance inaelezea kiasi gani cha malipo kinachoweza kuhifadhiwa kwenye sahani moja ya capacitor kwa "kushinikiza" iliyotolewa (tone la voltage). Mbinu ya kunyoosha sana, rahisi hufanana na capacitance ya juu kuliko utando mgumu.
  • Kipaji cha kushtakiwa kinahifadhi nishati , sawa na utando uliowekwa.

Nishati ya shamba la umeme

Kazi lazima ifanyike na ushawishi wa nje wa "kusonga" malipo kati ya waendeshaji katika capacitor. Wakati ushawishi wa nje unapoondolewa, kutenganishwa kwa malipo kunaendelea katika uwanja wa umeme na nishati ni kuhifadhiwa ili kutolewa wakati malipo inaruhusiwa kurudi kwenye msimamo wake wa usawa. Kazi iliyofanyika katika kuanzisha uwanja wa umeme, na hivyo kiasi cha nishati iliyohifadhiwa, ni [21]

Hapa Q ni malipo yaliyohifadhiwa katika capacitor, V ni voltage katika capacitor, na C ni capacitance.

Katika kesi ya voltage ya kuongezeka kwa V ( t ), nishati iliyohifadhiwa pia inabadilika na hivyo nguvu lazima ziingie ndani au nje ya uwezo. Nguvu hii inaweza kupatikana kwa kuchukua muda wa derivative ya nishati kuhifadhiwa:

Kipaji cha kweli kilichopoteza kinaweza kuonyeshwa kama capacitor bora ambayo ina upinzani sawa na mfululizo (ESR) ambayo inachana na nguvu kama capacitor inaizwa au kufunguliwa. Kwa voltage ya pembejeo ya sinusoidal nguvu iliyotengwa kutokana na ESR inapewa kama:

Uhusiano wa sasa wa voltage

Ya sasa mimi ( t ) kupitia sehemu yoyote katika mzunguko wa umeme inaelezwa kama kiwango cha mtiririko wa malipo Q ( t ) hupita kupitia hayo, lakini mashtaka halisi-elektroni-hawezi kupitisha safu ya dielectri ya capacitor. Badala yake, elektroni moja hukusanya kwenye sahani mbaya kwa kila moja inayoacha sahani nzuri, na kusababisha uharibifu wa electroni na malipo yafuatayo kwa electrode moja ambayo ni sawa na kinyume na malipo ya kusanyiko hasi kwa upande mwingine. Hivyo malipo juu ya electrodes ni sawa na muhimu ya sasa na pia sawia na voltage, kama ilivyojadiliwa hapo juu. Kama ilivyo na dawa yoyote ya kupinga , mara kwa mara ya ushirikiano huongezwa ili kuwakilisha voltage ya awali V ( t 0 ). Hii ni fomu muhimu ya usawa wa capacitor: [22]

Kuchukua derivative ya hii na kuzidisha na C huzalisha fomu ya derivative: [23]

Ya mbili ya capacitor ni inductor , ambayo inafanya nishati katika shamba magnetic kuliko shamba umeme. Uhusiano wake wa sasa wa voltage hupatikana kwa kubadilishana sasa na voltage katika usawa wa capacitor na kuchukua nafasi ya C na inductance L.

DC circuits

Mzunguko rahisi wa kupinga-capacitor unaonyesha malipo ya capacitor.

Mzunguko wa mfululizo ulio na sura tu, capacitor, kubadili na chanzo cha DC cha voltage V 0 kinachojulikana kama mzunguko wa malipo . [24] Ikiwa capacitor ya awali haijatumiwa wakati kubadili ni wazi, na kubadili kufungwa kwa t 0 , inatoka kwa sheria ya voltage ya Kirchhoff ambayo

Kuchukua derivative na kuzidisha na C , hutoa equation ya kwanza ya usawa :

Katika t = 0, voltage katika capacitor ni sifuri na voltage katika resistor ni V 0 . Sasa ya awali ni mimi (0) = V 0 / R. Kwa dhana hii, kutatua mavuno ya equation tofauti

ambapo τ 0 = RC, mara kwa mara ya mfumo. Kama capacitor kufikia usawa na voltage chanzo, voltages katika resistor na sasa kwa njia ya kuoza mzunguko nzima exponentially . Katika kesi ya capacitor kuruhusu , voltage ya capacitor awali (V Ci ) nafasi V 0 . Equations kuwa

Mzunguko wa AC

Impedance , sum vector ya reactance na upinzani , inaelezea tofauti ya awamu na uwiano wa amplitudes kati ya sinusoidally tofauti voltage na sinusoidally tofauti sasa katika mzunguko fulani. Uchunguzi wa Fourier inaruhusu ishara yoyote kuundwa kutoka kwa wigo wa mzunguko, ambako mmenyuko wa mzunguko wa mzunguko mbalimbali unaweza kupatikana. Ukatili na impedance ya capacitor ni mtiririko huo

ambapo j ni kitengo cha kufikiri na ω ni mzunguko wa angular wa ishara ya sinusoidal. Awamu ya j inaonyesha kuwa voltage ya AC V = ZI inaweka sasa AC kwa 90 °: awamu ya sasa ya sasa inafanana na kuongezeka kwa voltage kama mashtaka ya capacitor; sasa sifuri inalingana na voltage mara kwa mara, nk.

Impedance inapungua kwa uwezo wa kuongeza na kuongeza mzunguko. Hii ina maana kuwa ishara ya juu-frequency au matokeo makubwa ya capacitor katika amplitude ya voltage ya chini kwa amplitude ya sasa-AC "mzunguko mfupi" au kuunganisha AC . Kinyume chake, kwa mzunguko wa chini sana, hali ya juu ni ya juu, ili capacitor iko karibu na mzunguko wa wazi katika uchambuzi wa AC-masafa hayo yamekuwa "yaliyochapishwa".

Wahusika ni tofauti na resistors na inductors kwa kuwa impedance ni inversely sawia na tabia kufafanua; yaani, capacitance .

Kifaa kilichounganishwa na chanzo cha voltage sinusoidal husababisha sasa ya uhamisho inapita kati yake. Katika kesi kwamba chanzo voltage ni V 0 cos (ωt), sasa displacement inaweza kuelezwa kama:

Kwa dhambi (ωt) = -1, capacitor ina kiwango cha juu (au kilele) cha sasa ambapo mimi 0 = ωCV 0 . Uwiano wa kiwango cha juu cha voltage hadi kilele cha sasa ni kutokana na ufanisi wa kupendeza (umeonyesha X C ).

X C inakaribia zero kama ω inakaribia infinity. Ikiwa X C inakaribia 0, capacitor inafanana na waya mfupi ambayo hupitia sasa kwenye masafa ya juu. X C inakaribia infinity kama ω inakaribia sifuri. Ikiwa X C inakaribia usio na ubinadamu, capacitor inafanana na mzunguko wa wazi ambao hupungua viwango vya chini.

Ya sasa ya capacitor inaweza kuelezwa kwa njia ya cosines ili kulinganisha vizuri na voltage ya chanzo:

Katika hali hii, sasa haipatikani na voltage na radians + π / 2 au digrii + 90, yaani sasa inaongoza voltage kwa 90 °.

Uchambuzi wa mzunguko wa Laplace (s-domain)

Wakati wa kutumia Laplace kubadilisha katika uchambuzi wa mzunguko, Impedans ya capacitor bora bila malipo ya awali ni kuwakilishwa katika s uwanja na:

wapi

  • C ni capacitance, na
  • s ni frequency tata.

Sambamba-sahani mfano

Dielectric imewekwa kati ya sahani mbili za kufanya, kila eneo la A na kwa kujitenga kwa d

Mfano mzuri zaidi wa mfano una sahani nyembamba mbili za sambamba zinazojitenga na dielectri na permittivity ε. Mfano huu pia unaweza kutumiwa kufanya utabiri wa ubora wa geometri nyingine za kifaa. Sahani zinazingatiwa kupanua safu juu ya eneo la A na wiani wa malipo ± ρ = ± Q / A ipo juu ya uso wao. Kufikiri kwamba urefu na upana wa sahani ni kubwa zaidi kuliko ugawanyiko wao d , uwanja wa umeme karibu katikati ya kifaa ni sare na ukubwa E = ρ / ε. Voltage inaelezwa kama mstari muhimu wa uwanja wa umeme kati ya sahani

Kutatua hili kwa C = Q / V inaonyesha kuwa uwezo wa uwezo huongezeka na eneo la sahani, na hupungua kama kutengana kati ya sahani kunapanuka.

Kwa hivyo uwezo ni mkubwa zaidi katika vifaa vilivyotengenezwa kutoka kwa vifaa vinavyoweza kuruhusiwa juu, eneo la sahani kubwa, na umbali mdogo kati ya sahani.

Sahani capacitor sambamba inaweza tu kuhifadhi kiasi kamili ya nishati kabla ya kushuka dielectric hutokea. Vifaa vya dielectric ya capacitor ina nguvu ya dielectric U d ambayo inaweka voltage kuvunjika voltage katika V = V bd = U d d . Nishati ya juu ambayo capacitor inaweza kuhifadhi ni hivyo

Nishati ya juu ni kazi ya kiasi cha dielectric, permittivity , na nguvu ya dielectric . Kubadilisha eneo la sahani na kujitenga kati ya sahani wakati kudumisha kiasi sawa husababisha mabadiliko ya kiwango cha juu cha nishati ambacho capacitor inaweza kuhifadhi, muda mrefu kama umbali kati ya sahani unabaki mdogo kuliko urefu na upana wa sahani. Kwa kuongeza, hesabu hizi zinadhani kuwa shamba la umeme linalenga kabisa kwenye dielectri kati ya sahani. Kwa kweli kuna mashamba ya nje ya dielectric, kwa mfano kati ya pande za sahani za capacitor, ambazo huongeza uwezo wa uwezo wa capacitor. Hii wakati mwingine huitwa capacitance ya vimelea . Kwa geometries rahisi ya capacitor hii muda wa uwezo wa ziada unaweza kuhesabiwa kwa uchambuzi. [25] Inakuwa mdogo mno wakati uwiano wa upana wa sahani kwa kujitenga na urefu kwa kujitenga ni kubwa.

Capitors kadhaa katika sambamba

Mitandao

Kwa capacitors katika sambamba
Mfano wa uhusiano wa sambamba ya capacitors mbili.
Wachunguzi katika usanidi wa sambamba kila mmoja huwa na voltage sawa. Nguvu zao zinaongeza. Malipo yanagawanyika kati yao kwa ukubwa. Kutumia mchoro wa kimapenzi ili kutazama sahani zinazofanana, ni dhahiri kwamba kila capacitor huchangia eneo la jumla.
Kwa capacitors katika mfululizo
Capitors kadhaa katika mfululizo
Mfano wa uhusiano wa serial wa capacitors mbili.
Imeunganishwa katika mfululizo, mchoro wa kimapenzi unaonyesha kuwa umbali wa kutengana, sio eneo la sahani, unaongeza. Wafanyabiashara kila huhifadhi malipo ya haraka ya haraka-sawa na ya kila capacitor nyingine katika mfululizo. Tofauti ya jumla ya voltage kutoka mwisho hadi mwisho imegawanywa kwa kila capacitor kulingana na inverse ya uwezo wake. Mfululizo mzima hufanya kama capacitor ndogo kuliko sehemu yoyote ya vipengele vyake.
Capacitors ni pamoja katika mfululizo ili kufikia voltage ya juu ya kazi, kwa mfano kwa kunyoosha nguvu kubwa ya umeme. Vipimo vya voltage, ambazo ni msingi wa kujitenga sahani, kuongeza, ikiwa capacitance na maji ya kuvuja kwa kila capacitor ni sawa. Katika programu hiyo, wakati mwingine, masharti ya mfululizo yanaunganishwa kwa sambamba, na kutengeneza matrix. Lengo ni kuongeza uhifadhi wa nishati wa mtandao bila kuimarisha kondom yoyote. Kwa hifadhi ya juu ya nishati na capacitors katika mfululizo, baadhi ya masuala ya usalama yanapaswa kutumiwa ili kuhakikisha kuwa capacitor moja inashindwa na kuvuja sasa haitumii voltage mno kwa capacitors nyingine ya mfululizo.
Uunganisho wa mfululizo pia wakati mwingine hutumiwa kukabiliana na capacitors electrolytic polarized kwa matumizi ya bipolar AC. Angalia electrolytic capacitor # Kubuni kwa upendeleo wa reverse .
Usambazaji wa voltage katika mitandao inayofanana-na-mfululizo.
Ili mfano wa usambazaji wa volt kutoka kwa kifaa cha kushtakiwa moja kushikamana sawa na mnyororo wa capacitors katika mfululizo :
Kumbuka: Hii ni sahihi tu kama maadili yote ya capacitance ni sawa.
Nguvu iliyohamishwa katika utaratibu huu ni:

Tabia isiyofaa

Wahusika hupoteza kutoka kwa usawa bora wa uwezo katika njia kadhaa. Baadhi ya hizi, kama vile kuvuja sasa na athari za vimelea ni sawa, au zinaweza kuchambuliwa kama karibu, na zinaweza kushughulikiwa na kuongeza vipengele vya virtual kwa mzunguko sawa wa uwezo mzuri. Njia za kawaida za uchambuzi wa mtandao zinaweza kutumika. Katika matukio mengine, kama vile voltage ya kuvunjika, athari si ya kawaida na ya kawaida (uchambuzi wa kawaida, kwa mfano, linalotokana na mstari) hauwezi kutumika, athari lazima kushughulikiwa kwa tofauti. Bado kuna kundi jingine, ambalo linaweza kuwa linalopata lakini halithibitisha dhana katika uchambuzi kwamba uwezo wa uwezo ni mara kwa mara. Mfano huo ni utegemezi wa joto. Hatimaye, madhara ya vimelea kama vile inductance asili, upinzani, au hasara ya dielectric inaweza kuonyesha tabia isiyo ya kawaida katika frequency ya operesheni.

Uharibifu wa voltage

Zaidi ya uwanja fulani wa umeme, unaojulikana kama nguvu ya dielectric E ds , dielectric katika capacitor inakuwa conductive. Joto ambalo hutokea huitwa voltage ya kuvunjika kwa kifaa, na hutolewa na bidhaa ya nguvu ya dielectric na kujitenga kati ya waendeshaji, [26]

Nishati ya juu ambayo inaweza kuhifadhiwa kwa usalama katika capacitor imepungua na voltage ya kuvunjika. Kutokana na ukubwa wa capacitance na voltage kuvunjika kwa unene wa dielectric, capacitors wote yaliyotengenezwa na dielectric fulani ina wastani wa kiwango cha juu cha nishati , kwa kiasi kwamba dielectric inatawala kiasi chao. [27]

Kwa capacitors hewa dielectric nguvu shamba kuvunja ni ya utaratibu 2 hadi 5 MV / m; kwa mica kuvunjika ni 100 hadi 300 MV / m; kwa mafuta, 15 hadi 25 MV / m; inaweza kuwa chini wakati vifaa vingine vinatumika kwa dielectric. [28] Dielectric hutumiwa katika tabaka nyembamba sana na hivyo voltage ya kuvunjika kabisa ya capacitors ni mdogo. Ukadiriaji wa kawaida wa capacitors uliotumiwa kwa matumizi ya jumla ya umeme hutoka kwa volts chache hadi 1 kV. Kwa kuongezeka kwa voltage, dielectric lazima iwe kali, na kufanya capacitors high-voltage kubwa kwa kila capacitance kuliko wale waliopimwa kwa voltage chini. Voltage ya kuvunjika inathiriwa sana na mambo kama vile jiometri ya sehemu za conducitor; upande mkali au pointi huongeza nguvu ya shamba la umeme wakati huo na inaweza kusababisha kuvunjika kwa mitaa. Mara hii itaanza kutokea, kuanguka kwa haraka hupiga kupitia dielectric mpaka kufikia sahani iliyo kinyume, na kuacha kaboni nyuma na kusababisha mzunguko mfupi (au chini ya upinzani). Matokeo yanaweza kulipuka kama mfupi katika capacitor huchota sasa kutoka kwa mzunguko unaozunguka na hupunguza nishati. [29] Hata hivyo, katika capacitors na dielectrics maalum [30] [31] na shorts nyembamba electrodes si sumu baada ya kuvunjika. Inatokea kwa sababu chuma kinachotenganuka au hupuka katika eneo la kupoteza, kuitenganisha kutoka kwa wengine wote. [32] [33]

Njia ya kuvunja kawaida ni kwamba nguvu ya shamba inakuwa kubwa ya kutosha kuvuta elektroni katika dielectri kutoka kwa atomi zao na hivyo kusababisha conduction. Matukio mengine yanawezekana, kama uchafu katika dielectri, na, ikiwa dielectric ni ya asili ya fuwele, kutofaulu katika muundo wa kioo kunaweza kusababisha kuvunjika kwa bunduki kama inavyoonekana katika vifaa vya nusu conductor. Voltage kuvunjika pia huathirika na shinikizo, unyevu na joto. [34]

Mzunguko wa sawa

Mifano mbili za mzunguko wa capacitor halisi

Kipaji bora ni maduka tu na hutoa nishati ya umeme, bila kufuta yoyote. Kwa kweli, capacitors wote wana kasoro ndani ya vifaa vya capacitor ambavyo hufanya upinzani. Hii ni maalum kama upinzani sawa na mfululizo au ESR ya sehemu. Hii inaongeza sehemu halisi kwa impedance:

Kama mzunguko unakaribia usio na mwisho, impedance capacitive (au reactance) inakaribia sifuri na ESR inakuwa muhimu. Kama hali hiyo inavyopungua, njia ya kupoteza nguvu P RMS = V RMS ² / R ESR .

Vilevile kwa ESR, mwelekeo wa capacitor huongeza inductance sawa ya mfululizo au ESL kwa sehemu hiyo. Hii kawaida ni muhimu tu kwa mzunguko wa juu. Kama reactance inductive ni chanya na huongezeka kwa mzunguko, juu ya uwezo fulani wa mzunguko ni kufutwa na inductance. Uhandisi wa juu-frequency unahusisha uhasibu kwa inductance ya uhusiano wote na vipengele.

Ikiwa wachunguzi wanajitenganisha na vifaa vyenye conductivity ndogo badala ya dielectri kamilifu, basi upepo mdogo wa sasa unapita kati yao. Kwa hiyo, capacitor ina upinzani mzuri wa sambamba, [35] na hupunguza polepole kwa muda (muda unaweza kutofautiana sana kulingana na vifaa vya capacitor na ubora).

Q sababu

Sababu ya ubora (au Q ) ya capacitor ni uwiano wa kujibu kwake kwa upinzani wake kwa mzunguko fulani, na ni kipimo cha ufanisi wake. Kiwango cha juu cha Q ya capacitor, inakaribia karibu na tabia ya bora, kupoteza, uwezo.

Sababu ya Q ya capacitor inaweza kupatikana kwa njia yafuatayo:

wapi ni mzunguko wa angular , ni capacitance, ni utendaji wa capacitive , na ni upinzani wa mfululizo wa capacitor.

Alika sasa

Utoaji wa sasa ni sehemu ya AC ya chanzo kinachotumiwa (mara nyingi nguvu ya kubadilisha-mode ) ambayo mzunguko unaweza kuwa mara kwa mara au tofauti. Hali ya kupungua husababisha joto kuzalishwa ndani ya capacitor kutokana na hasara za dielektri zinazosababishwa na nguvu za uwanja wa kubadilisha pamoja na mtiririko wa sasa katika mistari ya usambazaji kidogo au electrolyte katika capacitor. Upinzani wa mfululizo sawa (ESR) ni kiasi cha upinzani wa mfululizo wa ndani mmoja ungeongeza kwa capacitor kamili ya kuiga mfano huu.

Aina fulani ya capacitors , hasa tantalum na alumini capacitors electrolytic , pamoja na baadhi ya capacitors filamu kuwa na thamani ya rating maalum kwa sasa juu ya uvimbe.

  • Wafanyabiashara wa tantalum electrolytic na electrolyte imara ya manganese ni mdogo kwa sasa ya uvimbe na kwa ujumla wana kiwango cha juu cha ESR katika familia ya capacitor. Kupitisha mipaka yao ya kupasuka inaweza kusababisha kifupi na sehemu zinazoungua.
  • Wafanyabiashara wa umeme wa aluminium, aina ya kawaida ya electrolytic, wanakabiliwa na uchepishaji wa kuishi katika mikondo ya juu. Ikiwa ukiukaji unazidi thamani ya kiwango cha capacitor, huelekea kushindwa kulipuka.
  • Kwa kawaida, capacitors ya kauri haipunguki sasa na ina baadhi ya viwango vya chini vya ESR.
  • Wafanyabiashara wa filamu wana kiwango cha chini sana cha ESR lakini sasa kupungua kwa kupigwa kwa uchezaji kunaweza kusababisha kushindwa kwa uharibifu.

Capacitance kuyumba

Uwezo wa capacitors fulani hupungua kama umri wa sehemu. Katika capacitors kauri , hii inasababishwa na uharibifu wa dielectri. Aina ya dielectri, joto la uendeshaji na hali ya kuhifadhi ni mambo muhimu zaidi ya kuzeeka, wakati voltage ya uendeshaji ina athari ndogo. Utaratibu wa uzeeka unaweza kugeuzwa kwa kupokanzwa sehemu juu ya hatua ya Curie . Kuzaa ni kasi karibu na mwanzo wa maisha ya kipengele, na kifaa huimarisha kwa muda. [36] Umwagaji wa electrolytic umri kama electrolyte inapita . Tofauti na capacitors kauri, hii hutokea mwisho wa maisha ya sehemu hiyo.

Utegemezi wa joto wa uwezo ni kawaida unaonyeshwa katika sehemu kwa milioni (ppm) kwa ° C. Kwa kawaida inaweza kuchukuliwa kama kazi ya mstari wa kina lakini inaweza kuwa wazi si ya kawaida wakati wa joto kali. Mgawo wa joto unaweza kuwa chanya au hasi, wakati mwingine hata miongoni mwa sampuli tofauti za aina hiyo. Kwa maneno mengine, kuenea kwa kiwango cha coefficients ya joto kunaweza kuhusisha sifuri.

Wachunguzi, hasa capacitors za kauri, na miundo ya zamani kama vile capacitors karatasi, wanaweza kupata mawimbi ya sauti kusababisha athari za microphone . Vibration husababisha sahani, na kusababisha uwezo wa kutofautiana, na hivyo inachukua AC sasa. Dielectrics fulani pia huzalisha piezoelectricity . Uingilizi unaosababishwa ni tatizo hasa katika maombi ya sauti, ambayo inaweza kusababisha maoni au kurekodi zisizotarajiwa. Katika athari ya microphonic ya nyuma, uwanja wa umeme tofauti kati ya sahani za capacitor huwa na nguvu za kimwili, kuwahamasisha kama msemaji. Hii inaweza kuzalisha sauti ya sauti, lakini inachomba nishati na inasisitiza dielectri na electrolyte, ikiwa ipo.

Sasa na voltage mabadiliko

Mabadiliko ya sasa hutokea wakati mabadiliko ya sasa yanaelekea. Kubadilika kwa voltage ni mabadiliko ya polarity katika mzunguko. Urekebisho kwa ujumla umeelezwa kama asilimia ya voltage iliyopimwa ya kiwango cha juu ambayo inaruhusu polarity. Katika mzunguko wa DC, hii ni kawaida chini ya 100%, mara nyingi katika kiwango cha 0 hadi 90%, wakati mzunguko wa AC hupata mabadiliko ya 100%.

Katika nyaya za DC na circuits zilizopigwa, mabadiliko ya sasa na ya voltage yanaathiriwa na uharibifu wa mfumo. Upepo wa upepo umekutana na mzunguko wa RLC ambao haujaingizwa . Mwelekeo wa sasa na wa voltage, kuunda oscillator ya harmonic kati ya inductance na uwezo. Ya sasa na voltage huelekea kufuta na inaweza kurekebisha mwelekeo mara kadhaa, na kila kilele ni cha chini kuliko kilichopita, hadi mfumo utakapofikia usawa. Hii mara nyingi inajulikana kama kupigia . Kwa kulinganisha, mifumo ya damped au overdamped kwa kawaida haipatikani mabadiliko ya voltage. Reversal pia hukutana katika mzunguko wa AC, ambako kilele cha sasa kina sawa katika kila mwelekeo.

Kwa upeo wa maisha, wawakilishi kawaida wanahitaji kuwa na uwezo wa kushughulikia kiasi cha juu cha kugeuka ambayo mfumo unaweza kupata. Mzunguko wa AC huwa na mabadiliko ya 100% ya voltage, wakati uendeshaji wa DC circuits uzoefu chini ya 100%. Kugeuka kunajenga mashamba makubwa ya umeme katika dielectric, husababisha inapokanzwa zaidi ya dielectri na waendeshaji, na inaweza kupunguza kasi ya maisha ya capacitor. Vipimo vya kugeuza mara nyingi huathiri maumbo ya kubuni kwa capacitor, kutoka kwa uchaguzi wa vifaa vya dielectric na ratings ratings kwa aina ya uhusiano wa ndani kutumika. [37]

Dielectric ngozi

Wafanyabiashara waliofanywa na aina yoyote ya vifaa vya dielectric huonyesha kiwango fulani cha " kunywa kwa dielectric " au "kutupa". Juu ya kuruhusu capacitor na kuikata, baada ya muda mfupi inaweza kuendeleza voltage kutokana na hysteresis katika dielectric. Athari hii haipaswi katika programu kama vile sampuli ya usahihi na mizunguko ya kushikilia au mizunguko ya muda. Ngazi ya kunyonya inategemea mambo mengi, kutoka kwenye mwelekeo wa kubuni wakati wa malipo, kwani ngozi ni mchakato wa kutegemeana wakati. Hata hivyo, sababu kuu ni aina ya vifaa vya dielectric. Capacitors kama vile tantalum electrolytic au polysulfone filamu inaonyesha juu kiasi ngozi, wakati polystyrene au Teflon kuruhusu ngazi ndogo sana ya ngozi. [38] Katika baadhi ya capacitors ambapo vikwazo hatari na nguvu zipo, kama vile flashtubes , televisheni , na defibrillators , absorption dielectric unaweza recharge capacitor kwa voltages madhara baada ya kupunguzwa au kutolewa. Kila kijiko kilicho na zaidi ya 10 joules ya nishati kwa ujumla huonekana kuwa hatari, wakati joules 50 au zaidi ni hatari ya kuua. Capitor inaweza kurejesha popote kutoka 0.01 hadi 20% ya malipo yake ya awali kwa muda wa dakika kadhaa, kuruhusu capacitor inaonekana salama kuwa hatari ya kushangaza. [39] [40] [41] [42] [43]

kuvuja

Uvujaji ni sawa na kupinga kwa sambamba na capacitor. Kutolewa kwa joto kwa mara kwa mara kunaweza kusababisha kuharibika kwa dielectric na kuvuja kwa kiasi kikubwa, tatizo mara nyingi huonekana katika nyaya za kupumua za zamani, hasa ambapo karatasi za mafuta na vinyunyuzi vya foil vilitumiwa. Katika nyaya nyingi za utupu, interstage coupling capacitors hutumiwa kufanya ishara tofauti kutoka sahani ya tube moja hadi mzunguko wa gridi ya hatua inayofuata. Meneja wa mvua huweza kusababisha mzunguko wa mzunguko wa gridi kuinuliwa kutoka kwenye mazingira yake ya kawaida ya upendeleo, na kusababisha uharibifu wa sasa au signal katika tube ya chini. Katika amplifiers nguvu hii inaweza kusababisha sahani kwa mwanga nyekundu, au sasa kupinga resistors kupungua, hata kushindwa. Mawazo kama hayo yanatumika kwa vipengele vilivyotengenezwa vikali (transistor), lakini kutokana na uzalishaji wa chini wa joto na matumizi ya vikwazo vya kisasa vya polyester ya dielektri hii tatizo la mara moja la kawaida imekuwa la kawaida.

Electrolytic kushindwa kutoka haitumiki

Aluminium electrolytic capacitors hupangwa wakati wa viwandani kwa kutumia voltage inayoweza kuanzisha hali halisi ya ndani ya kemikali. Hali hii inasimamiwa na matumizi ya kawaida ya vifaa. Ikiwa mfumo wa kutumia capacitors electrolytic haitumiwi kwa muda mrefu inaweza kupoteza hali yake . Wakati mwingine wanashindwa na mzunguko mfupi wakati wa pili utaendeshwa.

Aina za wahusika

Wafanyabiashara wenye manufaa hupatikana kwa kibiashara kwa aina nyingi. Aina ya dielectri ya ndani, muundo wa sahani na ufungaji wa vifaa vyote huathiri sana sifa za capacitor, na matumizi yake.

Maadili hupatikana kutoka chini sana (picofarad mbalimbali, wakati maadili ya chini ya msingi yanawezekana, uwezo wa kupoteza (vimelea) katika mzunguko wowote ni sababu ya kupunguza) kwa karibu 5 kF supercapacitors .

Zaidi ya takriban 1 capacitors electrolytic 1 microfarad hutumika kwa sababu ya ukubwa wao mdogo na gharama ndogo ikilinganishwa na aina nyingine, isipokuwa utulivu wao duni, maisha na hali ya polarized kuwafanya kuwa halali. Wafanyabiashara wa juu sana hutumia vifaa vyenye makaa ya kaboni yenye makao ya kaboni.

Vifaa vya maelekezo

Vifaa vya uwezo. Kutoka upande wa kushoto: kauri ya multilayer, kauri ya kauri, filamu ya polyester ya multilayer, kauri tubular, polystyrene, filamu ya polyester ya metali, electrolytic aluminium. Mgawanyiko mkubwa wa viwango ni katika sentimita.

Wengi capacitors wana spacer dielectric, ambayo huongeza uwezo wao ikilinganishwa na hewa au utupu. Ili kuongeza uwezo ambao capacitor inaweza kushikilia, nyenzo ya dielectric inahitaji kuwa na upatanisho mkubwa iwezekanavyo, wakati pia kuwa na voltage ya juu ya kuvunjika iwezekanavyo. Dielectric pia inahitaji kuwa na hasara ya chini na mzunguko iwezekanavyo.

Hata hivyo, capacitors chini ya thamani inapatikana kwa utupu kati ya sahani zao kuruhusu operesheni ya juu sana voltage na hasara chini. Wafanyabiashara wa kutofautiana na sahani zao zinazoingia kwenye anga zilikuwa zinazotumiwa katika nyaya za redio za redio. Mipango ya baadaye hutumia polepole ya polepole kati ya sahani zinazohamia na zilizopo, bila nafasi kubwa ya hewa kati ya sahani.

Dielectrics kadhaa imara zinapatikana, ikiwa ni pamoja na karatasi , plastiki , kioo , mica na kauri .

Karatasi ilitumiwa sana katika capacitors wakubwa na hutoa utendaji wa juu wa voltage. Hata hivyo, karatasi inachukua unyevu, na kwa kiasi kikubwa imekuwa kubadilishwa na capacitors filamu ya plastiki.

Wengi wa filamu za plastiki ambazo hutumiwa hutoa utendaji bora zaidi na uzeekaji zaidi kuliko vile dielectrics ya zamani kama vile karatasi ya mafuta, ambayo huwafanya kuwa muhimu katika mizunguko ya muda, ingawa inaweza kuwa na kiwango cha chini cha joto na uendeshaji wa chini, kwa sababu ya mapungufu ya plastiki filamu kutumika. Makundi makubwa ya filamu ya plastiki hutumika sana katika nyaya za kukandamiza, nyaya za kuanza magari, na nyaya za kusahihisha nguvu.

Kwa kawaida, capacitors ya kauri ni ndogo, nafuu na inafaa kwa maombi ya juu ya mzunguko, ingawa uwezo wao unatofautiana sana na voltage na joto na huzeeka vibaya. Wanaweza pia kuteseka kutokana na athari za piezoelectric. Wafanyabiashara wa kauri ni jumuiya kubwa kama dielectrics ya darasa 1 , ambayo ina uwezo wa kutosha wa uwezo na dielectrics ya joto au darasa 2 , ambayo inaweza kufanya kazi kwa voltage ya juu. Kazi za kisasa za multilayer kawaida huwa ndogo sana, lakini aina fulani zina uvumilivu wa thamani kwa kiasi kikubwa, masuala ya microphone, na kwa kawaida hupungua kimwili.

Vioo na mica capacitors ni ya kuaminika sana, imara na kuvumilia kwa joto la juu na voltages, lakini ni ghali sana kwa maombi ya kawaida.

Makontakta ya umeme na supercapacitors hutumiwa kuhifadhi kiasi kidogo cha nishati, kwa mtiririko huo, capacitors kauri mara nyingi hutumiwa katika resonators , na capacitance ya vimelea hutokea katika nyaya ambapo kila muundo wa conductor-insulator-conductor unapangwa bila ya kukubalika na muundo wa mpangilio wa mzunguko .

Wafanyabiashara wa electrolytic hutumia sahani ya alumini au tantalum na safu ya dizeli ya dioksidi. Electrode ya pili ni electrolyte ya maji, iliyounganishwa na mzunguko na sahani nyingine ya foil. Wafanyabiashara wa electrolytic hutoa capacitance ya juu sana lakini wanakabiliwa na uvumilivu maskini, kutokuwa na utulivu mkubwa, kupoteza kwa uwezo wa taratibu hasa wakati wa joto, na kuvuja kwa sasa. Wakubwa wa ubora duni huweza kuvuja electrolyte, ambayo inadhuru kwa bodi za mzunguko zilizochapishwa. Ya conductivity ya matone electrolyte kwa joto la chini, ambayo huongeza upinzani sawa mfululizo. Wakati hutumiwa sana kwa hali ya usambazaji wa nguvu, sifa mbaya za mzunguko wa juu zinawafanya kuwa hazistahili kwa programu nyingi. Wafanyabiashara wa electrolytic wanakabiliwa na uharibifu wa kujitegemea ikiwa hawatumiwa kwa kipindi (karibu mwaka), na wakati nguvu kamili inatumiwa inaweza kuwa mzunguko mfupi, kuharibu kikamilifu capacitor na kwa kawaida kupiga fuse au kusababisha kushindwa kwa diode ya kurekebisha. Kwa mfano, katika vifaa vya zamani, hii inaweza kusababisha arcing katika zilizopo rectifier. Wanaweza kurejeshwa kabla ya matumizi kwa hatua kwa hatua kutumia voltage ya uendeshaji, mara nyingi hufanyika kwenye vifaa vya tube vya utupu wa kale juu ya muda wa dakika thelathini kwa kutumia transformer inayobadilishana ili kuwa na uwezo wa AC. Matumizi ya mbinu hii inaweza kuwa duni zaidi kwa vifaa vingine vya hali imara, ambavyo vinaweza kuharibiwa na uendeshaji chini ya upeo wake wa kawaida, na kuhitaji kuwa nguvu za kwanza ziwe pekee kutoka kwenye nyaya zinazosafisha. Matibabu kama hiyo haiwezi kutumika kwa vifaa vya nguvu vya kisasa vya nguvu wakati hizi zinazalisha voltage kamili ya pato hata kwa pembejeo iliyopunguzwa. [ citation inahitajika ]

Tantalum capacitors hutoa sifa bora za mzunguko na joto zaidi kuliko alumini, lakini ngozi ya juu ya dielectric na uvujaji. [44]

Electrolyte imara, iliyojaa 10 μF 35 V tantalum capacitors . Ishara + inaonyesha uongozi mzuri.

Wafanyabiashara wa polymer (OS-CON, OC-CON, KO, AO) hutumia polymer conductive imara (au polymerized semiconductor) kama electrolyte na kutoa maisha ya muda mrefu na ESR chini kwa gharama kubwa kuliko capacitors ya kawaida ya electrolytic.

A capacitor feedthrough ni sehemu ambayo, wakati si kutumika kama matumizi yake kuu, ina capacitance na hutumika kufanya ishara kupitia karatasi conductive.

Aina nyingine za capacitor zinapatikana kwa maombi ya wataalamu. Wafanyabiashara wengi huhifadhi kiasi kikubwa cha nishati. Supercapacitors alifanya kutoka dioksidi airgel , nanotubes, au vifaa yenye vinyweleo electrode, kutoa juu sana capacitance (hadi 5 kf kama ya 2010 ) na inaweza kutumika katika baadhi ya programu badala ya betri rechargeable . Wafanyabiashara wa mbadala wa sasa hupangwa kufanya kazi kwenye mstari (mains) ya mzunguko wa umeme wa AC. Wao hutumiwa mara kwa mara katika nyaya za umeme na mara nyingi hupangwa kushughulikia mikondo mikubwa, kwa hiyo huwa ni kubwa sana. Mara nyingi huwekwa vifurushi vingi, mara nyingi katika kesi za chuma ambazo zinaweza kuwekwa kwa urahisi / zimefungwa. Pia ni iliyoundwa na voltages ya sasa ya kuvunjika kwa kasi ya mara tano kiwango cha juu cha voltage AC.

Voltage-tegemezi capacitor

Mara kwa mara dielectric kwa mabadiliko ya dielectric muhimu sana kama kazi ya shamba la umeme, kwa mfano vifaa vya ferroelectric , hivyo capacitance kwa vifaa hivi ni ngumu zaidi. Kwa mfano, kwa malipo ya capacitor kama hiyo ongezeko la kutofautiana katika voltage na malipo inatawaliwa na:

ambapo utegemezi wa voltage wa capacitance, C ( V ), unaonyesha kwamba capacitance ni kazi ya nguvu ya shamba shamba, ambayo katika eneo kubwa sambamba sahani kifaa ni kupewa na ε = V / d . Shamba hili linasema dielectric, ambayo polarization, katika kesi ya ferroelectric, ni kazi nonlinear S- iliyopangwa ya shamba umeme, ambayo, katika kesi kubwa eneo sambamba sahani kifaa, tafsiri katika capacitance ambayo ni kazi nonlinear ya voltage. [45] [46]

Kulingana na capacitance ya kutegemea voltage, kulipa capacitor kwa voltage V uhusiano wa karibu hupatikana:

ambayo inakubaliana na Q = CV tu wakati C haitategemea V voltage.

Kwa ishara hiyo hiyo, nishati iliyohifadhiwa katika capacitor sasa inatolewa na

Kuunganisha:

ambapo kuingiliana kwa utaratibu wa ushirikiano hutumiwa.

Capitance isiyo ya nuru ya uchunguzi wa microscope iliyopigwa pamoja na uso wa ferroelectric hutumiwa kujifunza muundo wa uwanja wa vifaa vya ferroelectric. [47]

Mfano mwingine wa capacitance ya tegemezi ya voltage hutokea katika vifaa vya semiconductor kama vile diode ya semiconductor, ambapo utegemezi wa voltage hutokea kutokana na mabadiliko katika mara kwa mara dielectric lakini katika utegemea voltage ya nafasi kati ya mashtaka katika pande mbili za capacitor. Kigezo: Sze Athari hii inatumiwa kwa makusudi katika vifaa vya diode kama vile varicaps .

Wafanyabiashara wa kutegemea mara kwa mara

Ikiwa capacitor inaendeshwa na voltage ya wakati inayobadilishana kwa kasi, kwa wakati mwingine mwelekeo wa dielectric hauwezi kufuata voltage. Kwa mfano wa asili ya utaratibu huu, dipoles ndani ya microscopic inayochangia kwa mara kwa mara ya dielectoni hawezi kusonga mara moja, na hivyo kama mzunguko wa voltage ya kutumiwa huongezeka, majibu ya dipole ni mdogo na mara kwa mara dielectric hupungua. Mabadiliko ya dielectric mara kwa mara na mzunguko hujulikana kama ugawaji wa dielectric , na inasimamiwa na michakato ya kupumzika kwa dielectric , kama vile kupumzika kupumzika . Chini ya masharti ya muda mfupi, uwanja wa uhamisho unaweza kuelezewa kama (angalia uwezekano wa umeme ):

kuonyesha lag katika kukabiliana na utegemezi wa muda wa ε r , mahesabu kwa kanuni kutoka uchambuzi wa chini microscopic, kwa mfano, tabia ya dipole katika dielectric. Angalia, kwa mfano, kazi ya mstari wa majibu . [48] [49] Muunganisho huongeza historia nzima ya zamani hadi sasa. Fourier kubadilisha kwa wakati kisha matokeo katika:

ambapo ε r ( ω ) sasa ni kazi ngumu , na sehemu ya kufikiria inayohusiana na upatikanaji wa nishati kutoka shamba kwa kati. Angalia kuruhusiwa . Capitance, kuwa sawia na mara kwa mara ya dielectric, pia inaonyesha tabia hii ya frequency. Fourier kubadilisha sheria ya Gauss na fomu hii kwa uwanja wa uhamisho:

ambapo j ni kitengo cha kufikiri , V ( ω ) ni sehemu ya voltage katika mzunguko wa angular ω , G ( ω ) ni sehemu halisi ya sasa, inayoitwa conductance , na C ( ω ) huamua sehemu ya kufikiri ya sasa na ni uwezo . Z ( ω ) ni impedance tata.

Wakati mchanganyiko wa sahani ya sambamba imejaa dielectric, kipimo cha mali ya dielectri ya kati kinategemea uhusiano:

ambapo mkuu single inaashiria sehemu halisi na mbili mkuu sehemu imaginary, Z (ω) ni ngumu impedance kwa sasa dielectric, C cmplx (ω) ni kinachojulikana tata capacitance na sasa dielectric, na C 0 ni capacitance bila dielectric. [50] [51] (Kipimo "bila dielectri" kimsingi kinamaanisha kipimo katika nafasi ya bure , lengo lisilowezekana kwa vile hata utupu wa quantum unatabiriwa kuonyesha tabia isiyo ya kawaida, kama vile dichroism . katika akaunti, mara nyingi kipimo katika utupu wa ardhi, au tu hesabu ya C 0 , ni sahihi kutosha. [52] )

Kutumia njia hii ya kipimo, mara kwa mara dielectric inaweza kuonyesha resonance kwenye mzunguko fulani sambamba na frequency ya tabia ya majibu (nguvu za msisimko) wa wafadhili kwa mara kwa mara ya dielectri. Maonyesho haya ni msingi wa mbinu kadhaa za majaribio ya kuchunguza kasoro. Njia ya mwenendo hufanya ngozi kama kazi ya mzunguko. [53] Vinginevyo, majibu ya muda ya uwezo inaweza kutumika moja kwa moja, kama katika spectroscopy ya chini ya kiwango cha chini . [54]

Mfano mwingine wa capacitance ya tegemezi ya mzunguko hutokea kwa capacitors MOS , ambapo kizazi cha polepole cha wahamishikaji wachache ina maana kuwa katika masafa ya juu uwezo wa uwezo huwa tu majibu ya wachukuzi wengi, na wakati wa kiwango cha chini aina zote za carrier hujibu. [55] [56]

Katika frequency macho, katika semiconductors dielectric mara kwa mara maonyesho muundo kuhusiana na muundo wa bendi ya imara. Mbinu za kupima kiwango cha upepo wa uchunguzi kulingana na muundo wa kioo kwa shinikizo au kwa mkazo mwingine na kuzingatia mabadiliko yanayohusiana katika kunyonya au kutafakari kwa nuru yameongeza ujuzi wetu wa vifaa hivi. [57]

muundo

Vifurushi vya uwezo: SMD kauri juu ya kushoto; SMD tantalum chini kushoto; kwa njia ya shimo kwa njia ya juu; electrolytic shimo kupitia chini ya kulia. Mgawanyiko mkubwa wa kiwango ni cm.

Mpangilio wa sahani na dielectri ina tofauti nyingi kulingana na takwimu zinazohitajika za capacitor. Kwa viwango vidogo vya capacitance (microfarads na chini), disks za kauri hutumia mipako ya chuma, na waya inaongoza kwenye mipako. Maadili makubwa yanaweza kufanywa na safu nyingi za sahani na diski. Wafanyabiashara wa thamani kubwa hutumia karatasi ya chuma au safu ya filamu ya chuma iliyowekwa juu ya uso wa filamu ya dielectri ili kufanya sahani, na filamu ya dielectri ya karatasi iliyosababishwa au plastiki - hizi zimefungwa ili kuhifadhi nafasi. Ili kupunguza upinzani wa mfululizo na inductance kwa sahani ndefu, sahani na dielectric zinatengana ili kuunganishwa kufanywa kwa makali ya kawaida ya sahani zilizovingirishwa, sio mwisho wa foil au vipande vya filamu vinavyojumuisha sahani.

Kanisa limefungwa ili kuzuia unyevu uingie kwenye dielectri - vifaa vya redio vya mapema vinatumia tube ya kadi iliyotiwa na nta. Karatasi za kisasa au filamu za capacitors dielectric zimefungwa kwenye thermoplastic ngumu. Wafanyabiashara wakubwa kwa matumizi ya juu ya voltage wanaweza kuwa na fomu ya fomu imesisitizwa kufanana na kesi ya chuma ya mstatili, na vituo vilivyofungwa na mabomba ya kuunganisha. Dielectri katika capacitors kubwa mara nyingi huwekwa na maji ili kuboresha mali zake.

Wengi capacitors electrolytic lead axial

Wahusika wanaweza kuwa na vichwa vyao vya kuunganisha vinavyopangwa katika mipangilio mingi, kwa mfano axially au radially. "Axial" inamaanisha kwamba mwelekeo huwa kwenye mhimili wa kawaida, kwa kawaida mhimili wa mwili wa cylindrical - mwelekeo huenea kutoka mwisho. Mwongozo wa Radial unaweza kueleweka kwa usahihi zaidi kama kitovu; wao ni mara chache iliyokaa pamoja na radii ya mviringo wa mwili, hivyo neno ni inacact, ingawa wote. Inaongoza (hadi kuinama) mara nyingi katika ndege zinazofanana na ile ya mwili wa gorofa ya capacitor, na kupanua katika mwelekeo huo; mara nyingi hufanana kama viwandani.

Vipunguzi vidogo vya bei nafuu vya kauri vilikuwa vimekuwepo tangu miaka ya 1930, na kubaki katika matumizi ya kawaida. Tangu miaka ya 1980, uso mlima paket kwa capacitor kuwa sana kutumika. Vifurushi hivi ni ndogo sana na hawana mwongozo wa kuunganisha, unawawezesha kuwa moja kwa moja kwenye uso wa bodi za mzunguko zilizochapishwa . Sehemu za vipande vya juu huepuka madhara yasiyofaa ya juu-mzunguko kutokana na kuongoza na kurahisisha mkusanyiko wa automatiska, ingawa utunzaji wa mwongozo unafanywa vigumu kutokana na ukubwa wao mdogo.

Matibabu ya kutofautiana ya mitambo kuruhusu nafasi ya sahani kurekebishwa, kwa mfano kwa kugeuka au kupiga safu ya sahani zinazohamishika katika kuunganishwa na seti ya safu za kuweka. Wafanyabiashara wa gharama nafuu hupunguza pamoja safu za alumini na plastiki na screw . Udhibiti wa umeme wa capacitance unafanikiwa na varactors (au varicaps), ambazo ni diode ya semiconductor iliyopendekezwa na uharibifu ambao upana wa kanda hutofautiana na voltage iliyotumika. Wao hutumiwa katika loops ya awamu ya kufunga , kati ya matumizi mengine.

Uwekaji alama ya mhusika

Wengi capacitors wana idadi zilizochapishwa kwenye miili yao ili kuonyesha sifa zao za umeme. Sababu nyingi kama electrolytics zinaonyesha uwezo halisi pamoja na kitengo, kwa mfano, 220 μF . Wafanyabiashara wadogo kama keramik, hata hivyo, tumia maelezo ya kifupi yaliyo na tarakimu tatu na barua, ambapo tarakimu zinaonyesha uwezo katika pF , zimehesabiwa kama XY × 10 Z kwa tarakimu XYZ, na barua inaonyesha uvumilivu. Dalili za kawaida za uvumilivu ni J, K, na M kwa ± 5%, ± 10%, na ± 20%, kwa mtiririko huo.

Zaidi ya hayo, capacitor inaweza kuandikwa kwa voltage yake ya kazi , joto na sifa nyingine husika.

Kwa sababu za uchapishaji, wazalishaji wengine huchapisha MF kwenye capacitors ili kuonyesha microfarads (μF). [58]

Mfano

A capacitor iliyochaguliwa au mteule kama 473K 330V ina uwezo wa 47 × 10 3 pF = 47 nF (± 10%) na kiwango cha juu cha kazi cha voltage ya 330 V. Voltage ya kazi ya capacitor ni jina la juu la voltage ambayo inaweza kutumika katika bila hatari ya kutosha ya kuvunja safu ya dielectric.

Barua na nambari ya tarakimu

Uthibitishaji wa kutaja thamani ya capacitor katika mchoro wa mzunguko unatofautiana. Nambari ya tarakimu na tarakimu ya maadili ya kinga baada ya IEC 60062 na BS 1852 inepuka kutumia mgawanyiko wa decimal na kuchukua nafasi ya mgawanyiko wa decimal na alama ya kiambishi ya SI kwa thamani fulani (na barua F kwa uzito 1). Mfano: 4n7 kwa 4.7 nF au 2F2 kwa 2.2 F.

Historia

Katika siku za nyuma, subunits mbadala za uwezo zilizotumiwa katika vitabu vya kihistoria vya elektroniki; "mfd" na "mf" kwa microfarad (μF); "mmfd", "mmf", "μμF" kwa picofarad (pF); lakini hutumiwa mara kwa mara zaidi. [59] [60]

Maombi

Film hii ya mylar, capacitor yenye kujazwa na mafuta ina inductance ya chini sana na upinzani mdogo, ili kutoa nguvu ya juu (70 megawatt) na kasi kubwa (1.2 microsecond) inahitajika kufanya kazi laser ya rangi .

Uhifadhi wa nishati

Capitor inaweza kuhifadhi nishati ya umeme wakati imekatika kwenye mzunguko wake wa malipo, hivyo inaweza kutumika kama betri ya muda mfupi, au kama aina nyingine za mfumo wa hifadhi ya nishati inayoweza kuhifadhiwa . [61] Waathiriwa hutumiwa kwa kawaida katika vifaa vya umeme ili kudumisha umeme wakati betri zinabadilishwa. (Hii inazuia upotevu wa habari katika kumbukumbu isiyopendeza.)

A capacitor inaweza kuwezesha uongofu wa nishati ya kinetic ya chembe za kushtakiwa katika nishati ya umeme na kuihifadhi. [62]

Wapokanzwaji wa kawaida hutoa chini ya 360 joules kwa kila kilo cha nishati maalum , wakati betri ya kawaida ya alkali ina wiani wa 590 kJ / kg. Kuna suluhisho la kati: Supercapacitors , ambayo inaweza kukubali na kutoa malipo kwa kasi zaidi kuliko betri, na kuvumilia mzunguko wa malipo zaidi na kutokwa zaidi kuliko betri za rechargeable. Hata hivyo wao ni mara 10 kubwa kuliko betri ya kawaida kwa malipo fulani.

Katika mifumo ya redio ya gari , nishati kubwa za kuhifadhi capacitors za amplifier kutumia kwa mahitaji. Pia kwa tube flash capacitor hutumiwa kushikilia voltage ya juu .

Digital kumbukumbu

Katika miaka ya 1930, John Atanasoff alitumia kanuni ya hifadhi ya nishati katika capacitors ili kujenga kumbukumbu za nguvu ya digital kwa kompyuta za kwanza za binary ambazo zilizotumia mizigo ya elektroni kwa mantiki. [63]

Nguvu za silaha na silaha

Makundi ya capacitors ya juu, yenye kujengwa, ya chini-inductance ya juu-voltage ( mabenki ya capacitor ) hutumiwa kutoa machafuko makubwa ya sasa kwa matumizi mengi ya nguvu ya pulsed . Hizi ni pamoja na kuunda umeme , majenereta ya Marx , lasers ya pulsed (hasa TEA lasers ), mitandao ya kutengeneza vurugu , radar , utafiti wa fusion , na kasi za kasi .

Mabenki makubwa ya gesi (hifadhi) hutumiwa kama vyanzo vya nishati kwa detonators ya exploding-bridgewire au wauaji wa silaha katika silaha za nyuklia na silaha nyingine za pekee. Kazi ya majaribio unaendelea kutumia benki ya capacitor kama vyanzo madarakani kwa silaha sumakuumeme na sumakuumeme railguns na coilguns .

Power hali

Mchezaji wa microfarad 10,000 katika nguvu ya amplifier

Capitors ya tangi hutumiwa katika vifaa vya nguvu ambapo hupunguza pato la rectifier kamili au nusu. Wanaweza pia kutumiwa katika nyaya za pampu za malipo kama kipengele hifadhi ya nishati katika kizazi cha voltages ya juu kuliko voltage ya pembejeo.

Wafanyabiashara wanaunganishwa na sambamba na nguvu za vifaa vya elektroniki na mifumo kubwa (kama vile viwanda) ili kujiondoa na kuficha mabadiliko ya sasa kutoka kwa chanzo cha nguvu cha msingi ili kutoa nguvu "safi" kwa ajili ya salama za signal au kudhibiti. Vifaa vya sauti, kwa mfano, hutumia capacitors kadhaa kwa njia hii, ili kuzuia mbali mstari wa nguvu kabla haujaingia kwenye mzunguko wa ishara. Wajenzi hufanya kama hifadhi ya ndani kwa chanzo cha nguvu DC, na hupunguza mikondo ya AC kutoka kwa umeme. Hii hutumiwa katika maombi ya sauti ya sauti, wakati capacitor yenye ugumu huwapa fidia kwa inductance na upinzani wa inaongoza kwenye betri ya gari -asidi ya gari .

Ushauri wa kipengee cha Power

A high-voltage capacitor benki kutumika kwa ajili ya marekebisho nguvu juu ya mfumo wa maambukizi ya nguvu

Kwa usambazaji wa nguvu za umeme, capacitors hutumiwa kwa marekebisho ya nguvu ya nguvu . Mara nyingi, capacitors huja kama capacitors tatu zilizounganishwa kama mzigo wa awamu tatu . Kawaida, maadili ya hawa capacitors hawapatikani katika milima lakini badala ya nguvu ya athari katika volt-amperes tendaji (var). Kusudi ni kupambana na upakiaji wa kutosha kutoka kwa vifaa kama motors umeme na mistari ya uambukizi ili kufanya mzigo kuonekana kuwa hasa resistive. Mtu binafsi motor au taa mizigo kuwa capacitor kwa nguvu sababu marekebisho, au seti kubwa ya capacitor (kawaida na vifaa moja kwa moja byte) zinaweza imewekwa katika kituo mzigo ndani ya jengo au katika kubwa ya shirika substation .

Kuondoa na kuunganisha

Kuunganisha saini ya

Wafanyabiashara wa filamu wa polyester hutumiwa mara kwa mara kama viungo vya kuunganisha.

Kwa kuwa capacitors hupita AC lakini huzuia ishara za DC (wakati wa kushtakiwa hadi dc kutumika), mara nyingi hutumiwa kutenganisha vipengele vya AC na DC vya ishara. Njia hii inajulikana kama kuunganisha AC au "coupling capacitive". Hapa, thamani kubwa ya uwezo, ambao thamani yake haipaswi kudhibitiwa kwa usahihi, lakini ambao huwa na ufanisi mdogo kwenye mzunguko wa ishara, huajiriwa.

Kuondoa

Kipaji cha kukataza ni capacitor iliyotumika kulinda sehemu moja ya mzunguko kutoka kwa athari za mwingine, kwa mfano kuzuia kelele au muda mfupi. Sauti iliyosababishwa na vipengele vingine vya mzunguko hupigwa kwa njia ya capacitor, kupunguza athari waliyo nayo kwenye mzunguko wote. Ni kawaida kutumika kati ya umeme na ardhi. Jina mbadala ni bypass capacitor kama inatumiwa kupitisha nguvu au sehemu nyingine ya juu ya impedance ya mzunguko.

Kukataza capacitors haipaswi daima kuwa vipengele visivyofaa. Capacitors kutumika katika maombi haya inaweza kujengwa katika bodi ya mzunguko kuchapishwa , kati ya tabaka mbalimbali. Mara nyingi hujulikana kama capacitors iliyoingia. [64] Vipande katika bodi vinavyochangia mali za capacitive vinafanya kazi kama nguvu na ndege za ardhi, na huwa na dielectri kati yao, na kuwawezesha kufanya kazi kama sahani ya sahani inayofanana.

High-pass na chini kupita kuchunga

Piga kelele, spikes, na snubbers

Wakati mzunguko wa uvumbuzi unafunguliwa, sasa kwa njia ya inductance huanguka haraka, na kujenga voltage kubwa katika mzunguko wa wazi wa kubadili au kufungua tena. Ikiwa inductance ni kubwa ya kutosha, nishati inaweza kuzalisha cheche, na kusababisha pointi za kuwasiliana ili kuchanganya, kupungua, au wakati mwingine kuunganisha pamoja, au kuharibu kubadili hali imara. Snubber capacitor hela mzunguko wapya kufunguliwa inajenga njia ya msukumo huu wa bypass pointi kuwasiliana, na hivyo kuhifadhi maisha yao; hizi mara nyingi zilipatikana katika mifumo ya kupuuza mzunguko , kwa mfano. Vilevile, katika mzunguko mdogo, cheche inaweza kuwa haitoshi kuharibu kubadili lakini bado inaweza kueneza uingilizaji wa mzunguko wa redio isiyofaa (RFI), ambayo capacitor ya chujio inachukua. Kawaida capacitors huajiriwa kwa upinzani mdogo wa thamani katika mfululizo, ili kupoteza nishati na kupunguza RFI. Mchanganyiko huo wa kinga-capacitor hupatikana katika mfuko mmoja.

Capacitors pia hutumiwa sambamba na vitengo vya kupinga mzunguko wa mzunguko wa high voltage ili kugawa sawa voltage kati ya vitengo hivi. Katika kesi hii wanaitwa capacitors.

Katika michoro ya kimapenzi, capacitor inayotumiwa hasa kwa kuhifadhi DC malipo mara nyingi hutolewa kwa wima katika mizunguko ya mzunguko na safu ya chini, zaidi hasi, inayotolewa kama arc. Sahani moja kwa moja inaonyesha terminal chanya ya kifaa, ikiwa ni polarized (angalia electrolytic capacitor ).

Vipanga vya Msaidizi wa

Katika motors moja ya saruji ya ngome ya squirrel , vilima vya msingi ndani ya nyumba za magari haviwezi kuanzisha mwendo wa mzunguko kwenye rotor, lakini ni uwezo wa kuendeleza moja. Ili kuanza magari, upeo wa pili "kuanza" una mfululizo usio na polarized kuanzia capacitor kuanzisha uongozi katika sasa sinusoidal. Wakati upepo wa pili (kuanza) unapowekwa kwa pembe kwa heshima na upepo wa msingi (kukimbia), shamba linalozunguka umeme linaundwa. Nguvu ya shamba la mzunguko sio mara kwa mara, lakini inatosha kuanza kuzunguka rotor. Wakati rotor inakuja karibu na kasi ya uendeshaji, kubadili centrifugal (au relay-sasa nyeti katika mfululizo na upepo kuu) hutenganisha capacitor. Kipaji cha mwanzo hutokea kwa upande wa nyumba za magari. Hizi huitwa motors-kuanza motors, ambayo ina kiasi cha juu cha kuanzia wakati. Kwa kawaida wanaweza kuwa na kasi ya kuanzia mara nne kuliko mgawanyiko wa awamu ya mgawanyiko na hutumiwa kwenye maombi kama vile compressors, washers shinikizo na kifaa chochote kikihitaji pembe za juu.

Mitambo ya induction ya kukimbia kwa uwezo wa msimamoji ina uwezo wa kuhamasisha ya awamu ya kudumu katika mfululizo na upepo wa pili. Ya magari ni kama pikipiki cha awamu mbili.

Wafanyabiashara wa kuanzia magari ni aina zisizo na polarized electrolytic, wakati uwezo wa kukimbia ni karatasi ya kawaida au aina ya plastiki ya dielectri.

Usindikaji wa ishara

Nishati iliyohifadhiwa katika capacitor inaweza kutumika kuwakilisha habari , ama kwa fomu ya binary, kama katika DRAM , au kwa fomu ya mfano, kama ilivyo kwenye filters za sampuli na CCDs . Capacitors inaweza kutumika katika vituo vya analog kama vipengele vya wasambazaji au filters zaidi tata na katika hasi hasi kitanzi utulivu. Vitu vya usindikaji wa signal pia hutumia capacitors ili kuunganisha ishara ya sasa.

Circuits zilizopangwa

Wachunguzi na inductors hutumiwa pamoja katika mzunguko uliotengenezwa ili kuchagua habari hasa kwenye bendi za mzunguko. Kwa mfano, kupokea redio hutegemea capacitors kutofautiana ili kuunda mzunguko wa kituo. Wasemaji hutumia vidonda vya analog zisizokuwa , na equalizers za analog hutumia capacitors kuchagua bendi za redio tofauti.

Resonant frequency f ya mzunguko tuned ni kazi ya inductance (L) na capacitance (C) katika mfululizo, na anapewa na:

ambapo L iko katika henries na C ni katika milima.

Kuangalia

Wengi capacitors ni iliyoundwa na kudumisha muundo wa kimwili fasta. Hata hivyo, mambo mbalimbali yanaweza kubadilisha muundo wa capacitor, na mabadiliko ya uwezo katika capacitance yanaweza kutumika kutambua mambo hayo.

Kubadilisha dielektri:

Madhara ya kutofautiana sifa za dielectric yanaweza kutumika kwa ajili ya kuhisi. Waathiriwa na dielectri iliyo wazi na ya porous inaweza kutumika kupima unyevu katika hewa. Wachunguzi hutumiwa kupima usahihi ngazi ya mafuta katika ndege ; kama vile mafuta yanavyojumuisha zaidi ya jozi la sahani, uwezo wa mzunguko huongezeka. Kuchochea dielectric kunaweza kubadilisha capacitor kwa shinikizo la mabenki kadhaa kwa kutosha ili inaweza kutumika kama sensorer ya shinikizo. [65] Mfumo wa kuchaguliwa, lakini kwa kiwango kingine, polymer dielectric, unapoingia ndani ya gesi au kioevu sambamba, unaweza kufanya kazi vizuri kama shinikizo la gharama nafuu hadi kufikia mamia mengi ya bar.

Kubadilisha umbali kati ya sahani:

Capacitors na sahani rahisi inaweza kutumika kupima matatizo au shinikizo. Viwandani vya shinikizo la viwanda kutumika kwa ajili ya kudhibiti mchakato kutumia shinikizo-kuhisi diaphragms, ambayo huunda sahani capacitor ya mzunguko wa oscillator. Capacitors hutumiwa kama sensor katika microphone condenser , ambapo sahani moja huhamishwa na shinikizo la hewa, kuhusiana na nafasi ya fasta ya sahani nyingine. Accelerometers fulani hutumia capacitors za MEMS zilizowekwa kwenye chip ili kupima ukubwa na mwelekeo wa vector ya kasi. Wao hutumiwa kuchunguza mabadiliko katika kasi, kwa sensorer tilt, au kuchunguza kuanguka kwa bure, kama sensorer kuchochea kupeleka airbag , na katika matumizi mengine mengi. Vipengele vya vidole vyenye vidole hutumia capacitors. Zaidi ya hayo, mtumiaji anaweza kurekebisha lami ya chombo cha muziki cha kunamin kwa kusonga mkono wao tangu hii inabadilika uwezo wa ufanisi kati ya mkono wa mtumiaji na antenna.

Kubadilisha eneo la ufanisi wa sahani:

Swichi ya kugusa ya kutosha sasa hutumiwa kwenye bidhaa nyingi za umeme za walaji.

Oscillators

Mfano wa oscillator rahisi inayojumuisha capacitor

A capacitor inaweza kuwa na sifa ya spring-kama katika mzunguko oscillator. Katika mfano wa picha, capacitor inaathiri voltage ya kukodisha kwenye msingi wa nipn transistor. Maadili ya upinzani ya resistor voltage-divider na thamani capacitance ya capacitor pamoja kudhibiti mzunguko oscillatory.

Inazalisha mwanga wa

Capitor-emitting mwanga hufanywa kutoka dielectric ambayo inatumia phosphorescence kuzalisha mwanga. Ikiwa moja ya safu za conductive zinafanywa kwa nyenzo za uwazi, nuru inaonekana. Capitors-emitting lighting hutumiwa katika ujenzi wa paneli za electroluminescent, kwa ajili ya maombi kama vile kurekebisha kwa kompyuta za kompyuta. Katika kesi hii, jopo zima ni capacitor kutumika kwa ajili ya kuzalisha mwanga.

Hatari na usalama

Hatari zinazotokana na capacitor kawaida huamua, hasa, kwa kiasi cha nishati iliyohifadhiwa, ambayo ni sababu ya vitu kama kuchomwa umeme au nyuzi za moyo. Mambo kama vile vifaa vya voltage na chassis ni ya kuzingatia sekondari, ambayo yanahusiana zaidi na jinsi mshtuko unaweza kuanzishwa badala ya uharibifu wa kiasi gani. [43]

Wahusika wanaweza kuhifadhi malipo baada ya nguvu kuondolewa kutoka mzunguko; malipo haya yanaweza kusababisha mshtuko hatari au hata uwezekano wa kutisha au kuharibu vifaa vya kushikamana. Kwa mfano, hata kifaa kinachoonekana kama chaguo kama vile kitengo cha kutosha-kamera flash, kinachotumiwa na betri 1.5 ya AA , ina capacitor ambayo inaweza kuwa na zaidi ya joules 15 ya nishati na kushtakiwa kwa volts zaidi ya 300. Hii ina uwezo rahisi wa kutoa mshtuko. Taratibu za huduma za vifaa vya umeme kawaida hujumuisha maelekezo ya kutoza capacitors kubwa au ya juu-voltage, kwa mfano kwa kutumia fimbo ya Brinkley . Wachunguzi wanaweza pia kuwa na vipinga vya kujitoa vya kujengwa kutekeleza nishati iliyohifadhiwa kwenye ngazi salama ndani ya sekunde chache baada ya nguvu kuondolewa. Vipuri vya juu vya voltage huhifadhiwa na vituo vilivyopunguzwa , kama ulinzi kutoka kwa voltage zinazoweza kuwa hatari kutokana na upunguzaji wa dielectric au kutoka kwa voltage za muda mfupi ambazo capacitor inaweza kuchukua kutoka kwa mashtaka ya tuli au wakati wa hali ya hewa. [43]

Baadhi ya karatasi, karatasi kubwa iliyojaa mafuta au vifaa vya filamu vya plastiki vyenye biphenyl polychlorini (PCBs). Inajulikana kuwa PCB zilizopoteza zinaweza kuvuja ndani ya maji chini ya ardhi chini ya kufuta . Wachukuaji wa PCB walisema kama zenye "Askarel" na majina kadhaa ya biashara. Wafanyabiashara wa karatasi ya kujazwa na PCB hupatikana katika ballasts ya taa ya zamani (kabla ya 1975) kabla ya 1975, na matumizi mengine.

Waathiriwa wanaweza kushindwa kwa makusudi wakati wanakabiliwa na voltages au currents zaidi ya rating yao, au kama wao kufikia mwisho wao wa kawaida wa maisha. Kushindwa kwa uingizaji wa dizeli au chuma kunaweza kuunda arcing ambayo hupunguza maji ya dielectric, kusababisha kesi ya kupasuka, kupasuka, au hata mlipuko . Wachunguzi kutumika katika RF au maombi endelevu ya juu-sasa inaweza overheat, hasa katikati ya roll capacitors. Wachunguzi kutumika ndani ya mabenki ya juu ya nishati unaweza kupasuka kwa ukali wakati mfupi katika capacitor moja husababisha kutupa ghafla ya nishati iliyohifadhiwa katika benki yote katika kitengo cha kushindwa. High capacitors voltage capacitors inaweza kuzalisha X-rays laini hata wakati wa operesheni ya kawaida. Vile vyema, fusing, na matengenezo ya kuzuia inaweza kusaidia kupunguza hatari hizi.

Wafanyabiashara wa high voltage wanaweza kufaidika na kabla ya malipo ili kupunguza mikondo ya kukimbilia kwa nguvu-up ya nyaya za juu za sasa za voltage (HVDC). Hii inaongeza maisha ya sehemu hiyo na inaweza kupunguza hatari za high-voltage.

Angalia pia

  • Mita ya uwezo
  • Msaidizi wa pigo
  • Undaji wa mzunguko
  • Sehemu ya uhamisho wa umeme
  • Electroluminescence
  • Oscillator ya umeme
  • Gimmick capacitor

Marejeleo

  1. ^ Alexander, Charles; Sadiku, Matthew. Fundamentals of Electric Circuits (3 ed.). McGraw-Hill. p. 206.
  2. ^ a b Duff, Wilmer (1908–1916). A Text-Book of Physics (4th ed.). Philadelphia: P. Blakiston's Son & Co. p. 361 . Retrieved 1 December 2016 .
  3. ^ Bird, John (2010). Electrical and Electronic Principles and Technology . Routledge. pp. 63–76. ISBN 9780080890562 . Retrieved 2013-03-17 .
  4. ^ Floyd, Thomas (1984–2005). Electronic Devices (7th ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Education. p. 10. ISBN 0-13-127827-4 .
  5. ^ Williams, Henry Smith. "A History of Science Volume II, Part VI: The Leyden Jar Discovered" . Retrieved 2013-03-17 .
  6. ^ Keithley, Joseph F. (1999). The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 BC to the 1940s . John Wiley & Sons. p. 23. ISBN 9780780311930 . Retrieved 2013-03-17 .
  7. ^ Houston, Edwin J. (1905). Electricity in Every-day Life . P. F. Collier & Son. p. 71 . Retrieved 2013-03-17 .
  8. ^ Benjamin, Park (1895). A History of Electricity: (The Intellectual Rise in Electricity) from Antiquity to the Days of Benjamin Franklin . J. Wiley & Sons. pp. 522–524.
  9. ^ Isaacson, Walter (2003). Benjamin Franklin: An American Life . Simon and Schuster. p. 136. ISBN 9780743260848 . Retrieved 2013-03-17 .
  10. ^ Franklin, Benjamin (1749-04-29). "Experiments & Observations on Electricity: Letter IV to Peter Collinson" (PDF) . p. 28 . Retrieved 2009-08-09 .
  11. ^ Morse, Robert A. (September 2004). "Franklin and Electrostatics—Ben Franklin as my Lab Partner" (PDF) . Wright Center for Science Education . Tufts University. p. 23 . Retrieved 2009-08-10 . After Volta’s discovery of the electrochemical cell in 1800, the term was then applied to a group of electrochemical cells
  12. ^ "eFunda: Glossary: Units: Electric Capacitance: Jar" . eFunda . Retrieved 2013-03-17 .
  13. ^ "Sketch of Alessandro Volta" . The Popular Science Monthly . New York: Bonnier Corporation: 118–119. May 1892. ISSN 0161-7370 .
  14. ^ British Engineering Standards Association, British Standard Glossary of Terms in Electrical Engineering , C. Lockwood & son, 1926
  15. ^ a b c d Ho, Janet; Jow, T. Richard; Boggs, Steven (Jan 2010). "Historical Introduction to Capacitor Technology" . IEEE Electrical Insulation Magazine . IEEE. 26 (1): 20–25. doi : 10.1109/mei.2010.5383924 .
  16. ^ US 2800616 , Becker, H.I., "Low voltage electrolytic capacitor", issued 1957-07-23
  17. ^ A brief history of supercapacitors AUTUMN 2007 Batteries & Energy Storage Technology
  18. ^ a b Ulaby 1999 , p. 168.
  19. ^ Ulaby 1999 , p. 157.
  20. ^ Ulaby 1999 , p. 69.
  21. ^ Hammond, P. (22 October 2013). Electromagnetism for Engineers: An Introductory Course . Elsevier Science. pp. 44–45. ISBN 978-1-4831-4978-3 .
  22. ^ Dorf & Svoboda 2001 , p. 263.
  23. ^ Dorf & Svoboda 2001 , p. 260.
  24. ^ "Capacitor charging and discharging" . All About Circuits . Retrieved 2009-02-19 .
  25. ^ Pillai, K. P. P. (1970). "Fringing field of finite parallel-plate capacitors". Proceedings of the Institution of Electrical Engineers . 117 (6): 1201–1204. doi : 10.1049/piee.1970.0232 .
  26. ^ Ulaby 1999 , p. 170.
  27. ^ Pai, S. T.; Qi Zhang (1995). Introduction to High Power Pulse Technology . Advanced Series in Electrical and Computer Engineering. 10 . World Scientific. ISBN 9789810217143 . Retrieved 2013-03-17 .
  28. ^ Dyer, Stephen A. (2004). Wiley Survey of Instrumentation and Measurement . John Wiley & Sons. p. 397. ISBN 9780471221654 . Retrieved 2013-03-17 .
  29. ^ Scherz, Paul (2006). Practical Electronics for Inventors (2nd ed.). McGraw Hill Professional. p. 100. ISBN 9780071776448 . Retrieved 2013-03-17 .
  30. ^ Inuishi, Y.; Powers, D.A. (1957). "Electric breakdown and conduction through Mylar films". J. Appl. Phys . 28 : 1017–1022.
  31. ^ Reed, C.W.; Cichanowski, S.W. (1994). "The fundamentals of aging in HV polymer-film capacitors". IEEE : 904-922.
  32. ^ Klein, N.; Gafni, H. (1966). "The maximum dielectric strength of thin silicon oxide films". IEEE, Trans. Electr. Dev . 13 : 281–289.
  33. ^ Belkin, A.; et., al. (2017). "Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown". Scientific Reports . 7 . doi : 10.1038/s41598-017-01007-9 .
  34. ^ Bird, John (2007). Electrical Circuit Theory and Technology . Routledge. p. 501. ISBN 9780750681391 . Retrieved 2013-03-17 .
  35. ^ Ulaby 1999 , p. 169.
  36. ^ "Ceramic Capacitor Aging Made Simple" . Johanson Dielectrics. 2012-05-21 . Retrieved 2013-03-17 .
  37. ^ "The Effect of Reversal on Capacitor Life" (PDF) . Engineering Bulletin 96-004 . Sorrento Electronics. November 2003. Archived from the original (PDF) on 2014-07-14 . Retrieved 2013-03-17 .
  38. ^ Kaiser, Cletus J. (6 December 2012). The Capacitor Handbook . Springer Science & Business Media. ISBN 978-94-011-8090-0 .
  39. ^ Electronics . McGraw-Hill 1960 p. 90
  40. ^ Xenon Strobe and Flash Safety Hints . donklipstein.com. May 29, 2006
  41. ^ Prutchi, David (28 February 2012). Exploring Quantum Physics through Hands-on Projects . John Wiley & Sons. p. 10. ISBN 978-1-118-17070-0 .
  42. ^ Dixit, J. B.; Yadav, Amit (2010). Electrical Power Quality . Laxmi Publications, Ltd. p. 63. ISBN 978-93-80386-74-4 .
  43. ^ a b c Winburn (13 November 1989). Practical Laser Safety, Second Edition, . CRC Press. p. 189. ISBN 978-0-8247-8240-5 .
  44. ^ Guinta, Steve. "Ask The Applications Engineer – 21" . Analog Devices . Retrieved 2013-03-17 .
  45. ^ Carlos Paz de Araujo; Ramamoorthy Ramesh; George W Taylor, eds. (2001). Science and Technology of Integrated Ferroelectrics: Selected Papers from Eleven Years of the Proceedings of the International Symposium on Integrated Ferroelectrics . CRC Press. Figure 2, p. 504. ISBN 90-5699-704-1 .
  46. ^ Solomon Musikant (1991). What Every Engineer Should Know about Ceramics . CRC Press. Figure 3.9, p. 43. ISBN 0-8247-8498-7 .
  47. ^ Yasuo Cho (2005). Scanning Nonlinear Dielectric Microscope (in Polar Oxides ; R Waser , U Böttger & S Tiedke, editors ed.). Wiley-VCH. Chapter 16. ISBN 3-527-40532-1 .
  48. ^ Gabriele Giuliani; Giovanni Vignale (2005). Quantum Theory of the Electron Liquid . Cambridge University Press. p. 111. ISBN 0-521-82112-6 .
  49. ^ Jørgen Rammer (2007). Quantum Field Theory of Non-equilibrium States . Cambridge University Press. p. 158. ISBN 0-521-87499-8 .
  50. ^ Horst Czichos; Tetsuya Saito; Leslie Smith (2006). Springer Handbook of Materials Measurement Methods . Springer. p. 475. ISBN 3-540-20785-6 .
  51. ^ William Coffey; Yu. P. Kalmykov (2006). Fractals, diffusion and relaxation in disordered complex systems..Part A . Wiley. p. 17. ISBN 0-470-04607-4 .
  52. ^ 2005 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (IMTC): Ottawa, Ontario Canada, 16-19 May 2005 . IEEE. 2005. pp. 1350–1353. doi : 10.1109/IMTC.2005.1604368 . ISBN 978-0-7803-8879-6 .
  53. ^ Schroder 2006 , p. 347.
  54. ^ Schroder 2006 , p. 305.
  55. ^ Sze & Ng 2006 , p. 217.
  56. ^ Safa O. Kasap; Peter Capper (2006). Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials . Springer. Figure 20.22, p. 425.
  57. ^ PY Yu; Cardona, Manuel (2001). Fundamentals of Semiconductors (3rd ed.). Springer. §6.6 "Modulation Spectroscopy". ISBN 3-540-25470-6 .
  58. ^ Kaplan, Daniel M.; White, Christopher G. (15 May 2003). Hands-On Electronics: A Practical Introduction to Analog and Digital Circuits . Cambridge University Press. p. 19. ISBN 978-0-521-89351-0 .
  59. ^ Capacitor MF-MMFD Conversion Chart; Just Radios.
  60. ^ Fundamentals of Electronics – Volume 1b – Basic Electricity – Alternating Current; Bureau of Naval Personnel; 1965; page 197.
  61. ^ Miller, Charles (2011). Illustrated Guide to the National Electrical Code . Cengage Learning. p. 445.
  62. ^ Shinn, Eric; et., al. (2012). "Nuclear energy conversion with stacks of graphene nanocapacitors". Complexity . doi : 10.1002/cplx.21427 .
  63. ^ Floyd, Thomas L. (5 January 2017). Electronic Devices . Pearson. p. 10. ISBN 978-0-13-441444-7 .
  64. ^ Alam, Mohammed; Michael H. Azarian; Michael Osterman; Michael Pecht (2010). "Effectiveness of embedded capacitors in reducing the number of surface mount capacitors for decoupling applications". Circuit World . 36 (1): 22. doi : 10.1108/03056121011015068 .
  65. ^ Downie, Neil A and Mathilde Pradier, 'Method and apparatus for monitoring fluid pressure", US Patent 7526961 (2009)

Maandishi

Viungo vya nje