Tr. Lap 30th, 2022

Kondensatorius

Kondensatorius (lot. condensatus – sutirštintas), elektros grandinės elementas, galintis kaupti elektros energiją ir tiekti ją elektros grandinei.

Sudaromas iš dviejų laidžių tam tikros formos elektrodų, tarp kurių yra dielektriko (rečiau puslaidininkio) sluoksnis. Prie elektrodų prijungus nuolatinę įtampą jie įkraunami, dielektrikas poliarizuojasi ir susikaupia vienodo dydžio, bet priešingo ženklo krūviai – kondensatoriuje susidaro elektrinis laukas. Kondensatoriaus svarbiausias parametras elektrinė talpa. Ją lemia kondensatoriaus elektrodų geometriniai matmenys, medžiagos tarp jų sluoksnio storis ir jos dielektrinė skvarba. Kiti svarbūs parametrai – darbinė įtampa, leidžiamasis talpos nuokrypis, temperatūrinis talpos koeficientas. Kondensatoriaus dielektrinius nuostolius nusako nuostolių parametras. Kondensatorius nuolatinės srovės nepraleidžia. Jei kondensatoriaus veikia kintamoji, pvz., sinusinė, įtampa, tai dėl periodiškai vykstančių įkrovų ir iškrovų per kondensatorių teka kintamoji to paties dažnio sinusinė srovė, kuri savo faze pralenkia kondensatorių veikiančią įtampą beveik ketvirčiu periodo, arba 90° kampu. Kondensatorius kintamajai srovei sudaro talpinę varžą, kuri maža tik aukšto dažnio srovėms. Kondensatoriaus savasis induktyvumas labai mažas, dažniausiai jo nepaisoma. Pagal elektrodus būna paprastieji, elektrolitiniai ir puslaidininkiniai, vienasluoksniai ir daugiasluoksniai, pastovieji, derinamieji ir kintamieji, pagal dielektriką – keraminiai, polimeriniai, oksidiniai, žėrutiniai, popieriniai, oriniai, vakuuminiai ir kiti. Turi apsauginį korpusą arba būna bekorpusiai, t. p. laidinius išvadus arba tik litavimo aikšteles (paviršinio montavimo kondensatorius). Mikrograndynų kondensatorius – tai sluoksniniai metalo ir puslaidininkio, metalų ir dielektrikų dariniai, gaminami daugiasluoksne technologija. Kondensatoriai naudojami elektronikoje, energetikoje, elektrinių matavimų technikoje signalams diferencijuoti, integruoti, uždelsti, įsiminti, t. p. aukšto dažnio trukdžiams, įtampos pulsavimui šalinti, virpesių kontūrams sudaryti, elektros tinklų galios koeficientui gerinti ir kita.
Kondensatorių 1745 išrado Ewaldas Georgas von Kleistas (Vokietija) ir Pieteris van Musschenbroekas (Olandija). Kondensatoriaus talpos sąvoką 1837 apibrėžė ir talpos priklausomybę nuo dielektrinės skvarbos nusakė M. Faraday.

Elektrinė talpa. Kondensatoriai

Panagrinėkime du laidininkus, turinčius vienodo didumo, bet priešingų ženklų krūvius. Tokia sistema vadinama kondensatoriumi. Priešingais ženklais įelektrinti krūviai (3.22 pav.) sukuria potencialų skirtumą (arba įtampą ) tarp laidininkų. Kondensatoriai naudojami elektros krūviams kaupti.

3.22 pav. (a) Dviejų vienodo dydžio, bet skirtingų ženklų krūviais įelektrintų laidininkų sistema,
(b) plokščiasis kondensatorius

Dydis, kuris nusako kokį krūvį laidininkai gali sukaupti, vadinamas elektrine talpa C. Elektrinė talpa parodo, kokį krūvį reikia suteikti laidininkams, kad įtampa tarp jų pasikeistų 1 Voltu

q – laidininkuose sukauptas krūvis, U- įtampa tarp laidininkų. [C] = 1F. Talpos matavimo vienetas yra Faradas.

Tarkime, turime kondensatorių, kurį sudaro dvi lygiagrečios ploto S plokštės, o atstumas tarp jų d (3.22 b pav.). Kai kondensatorius yra neįkrautas, tai jį prijungus prie šaltinio sukuriamas elektrinis laukas laiduose. Elektrinis laukas verčia judėti elektronus laidais link plokštelės, kuri prijungta prie neigiamo šaltinio gnybto. Elektronai juda tol, kol tarp šaltinio gnybto ir plokštelės nusistovi tas pats potencialas. Tokiu būdu plokštė yra įelektrinama neigiamai. Panašus procesas vyksta ir kitoje plokštėje. Tik čia elektronai juda laidu nuo plokštės link teigiamo šaltinio gnybto, ir tokiu būdu plokštė įelektrinama teigiamai. Potencialų skirtumas tarp kondensatoriaus plokščių tampa lygus potencialų skirtumui tarp šaltinio gnybtų. Kondensatoriaus talpa nepriklauso nei nuo krūvio, sukaupto laidininkuose, nei nuo įtampos tarp laidininkų. Ji priklauso nuo kondensatoriaus geometrinių matmenų ir aplinkos, esančios tarp kondensatoriaus plokštelių, dielektrinių savybių.

Plokščiojo kondensatoriaus talpa

Kadangi plokščiojo kondensatoriaus xxxxxxxxxx, tai talpa