Электроника:Постоянный ток/Конденсаторы/Практические соображения - Конденсаторы: различия между версиями

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Нет описания правки
Нет описания правки
 
(не показано 6 промежуточных версий 2 участников)
Строка 3: Строка 3:
{{Myagkij-редактор}}
{{Myagkij-редактор}}


=Последовательное и параллельное соединение конденсаторов<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-13/practical-considerations-capacitors/ www.allaboutcircuits.com - Practical Considerations - Capacitors ]</ref>=
=Практические соображения - Конденсаторы<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-13/practical-considerations-capacitors/ www.allaboutcircuits.com - Practical Considerations - Capacitors ]</ref>=


Если конденсаторы соединены последовательно, их общая ёмкость меньше, чем отдельная ёмкость любого из этих последовательных конденсаторов. Если два или более конденсатора соединены последовательно, общий эффект будет таким, как если бы мы использовали только один (эквивалентный) конденсатор, у которого расстояние между пластинами равно сумме расстояний между пластинами отдельных конденсаторов. Как мы выяснили в предыдущей лекции, увеличение расстояния между пластинами (без изменения других факторов) приводит к уменьшению ёмкости.
[[Конденсатор]]ы, как и любые другие элементы электрических цепей, имеют определённые ограничения, которые необходимо учитывать, если вы хотите, чтобы цепь работала надёжно и правильно.


Рис. 1. Последовательно соединённые конденсаторы эквиваленты одному конденсатору, у которого расстояние между пластинами равно сумме расстояний между пластинами отдельных конденсаторов.
== Рабочее напряжение конденсатора ==


Таким образом, общая ёмкость меньше ёмкости любого из отдельных конденсаторов. Формула для расчёта полной последовательной ёмкости имеет ту же форму, что и для расчёта параллельных сопротивлений:
'''Рабочее напряжение:''' поскольку [[конденсатор]]ы представляют собой не что иное, как два проводника, разделенные [[изолятор]]ом ([[диэлектрик]]ом), нужно обращать внимание на максимальное допустимое [[напряжение]] для [[изоляционного материала]]. Если приложить слишком большое [[напряжение]], предел «пробоя» [[диэлектрик]]а может быть превышен, что приведёт к внутреннему [[короткому замыканию]] [[конденсатор]]а.


Рис. 2. Формула для расчёта общей ёмкости при последовательном соединении двух и более конденсаторов.
== Полярность конденсатора ==


При параллельном подключении конденсаторов общая ёмкость складывается из ёмкостей отдельных конденсаторов. Если два или более конденсатора соединены параллельно, общий эффект будет таким, как у одного эквивалентного конденсатора, имеющего сумму площадей пластин отдельных конденсаторов. Как мы выяснили в предыдущей лекции, увеличение площади пластин (без изменения других факторов) приводит к увеличению ёмкости.
'''Полярность:''' некоторые [[конденсатор]]ы производятся таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только определённой полярности, но не противоположной. Это конструктивное ограничение: [[диэлектрик]] представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесённый на одну из пластин, к которой во время этого процесса было приложено постоянное напряжение. Это так называемые [[электролитические конденсаторы]], их полярность на схемах чётко обозначена.


Рис. 3. Параллельно соединённые конденсаторы эквиваленты одному конденсатору, у которого площадь пластин равно сумме площадей пластин отдельных конденсаторов.
[[File:Обозначение на схемах конденсаторов, рассчитанных на определённую полярность_1_14032021_1719.png|frame|center|'''Рис. 1.''' Обозначение на схемах конденсаторов, рассчитанных на определённую полярность.|alt=Рис. 1. Обозначение на схемах конденсаторов, рассчитанных на определённую полярность.]]


Таким образом, общая ёмкость больше ёмкости любого из отдельных конденсаторов. Формула для расчёта полной параллельной ёмкости имеет ту же форму, что и для расчёта последовательных сопротивлений:
Изменение полярности напряжения, приложенного к [[электролитическому конденсатору]], может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведёт к поломке самого устройства. Выгода от такой конструкции состоит в том, что малая толщина [[диэлектрик]]а обеспечивает чрезвычайно высокие значения ёмкости при относительно небольшом размере корпуса. По той же причине [[электролитические конденсаторы]] обычно имеют низкое номинальное напряжение по сравнению с другими типами конденсаторной конструкции.


Рис. 4. Формула для расчёта общей ёмкости при параллельном соединении двух и более конденсаторов.
== Эквивалентная схема конденсатора ==


Как вы, вне всяких сомнений, заметили, это прямо противоположно тому, как себя ведут резисторы, подключённые последовательно или параллельно. В случае резисторов последовательное соединение приводит к увеличенному значению общего сопротивления, а параллельное соединение – к уменьшенному. С конденсаторами все наоборот: параллельное соединение приводит к аддитивным (т.е. складываемым друг с другом) значениям, а последовательное соединение – к уменьшенным.
'''Эквивалентная схема:''' поскольку пластины в [[конденсатор]]е имеют некоторое [[сопротивление]], да и любой [[диэлектрик]] не является идеальным [[изолятор]]ом, нет такой вещи, как «идеальный» [[конденсатор]]. В реальной жизни [[конденсатор]] имеет как последовательное [[сопротивление]], так и параллельное [[сопротивление]] (так называемое сопротивление утечки), что сказывается на его чисто ёмкостных характеристиках:


== Итог ==
[[File:Если изобразить, в реальности на какие сопротивления можно разделить сопротивление_2_14031720.png|frame|center|'''Рис. 2.''' Если изобразить, в реальности на какие сопротивления можно разделить сопротивление обычного конденсатора, то получится примерно такая эквивалентная схема.|alt=Рис. 2. Если изобразить, в реальности на какие сопротивления можно разделить сопротивление обычного конденсатора, то получится примерно такая эквивалентная схема.]]


* Последовательное соединение конденсаторов приводит к уменьшению ёмкости.
К счастью, относительно легко изготовить [[конденсатор]]ы с очень малым последовательным [[сопротивление]]м и очень высоким [[сопротивление]]м утечки!
* Параллельное соединение конденсаторов приводит к увеличению ёмкости.
 
== Физический размер конденсатора ==
 
В практической [[электронике]] минимальный размер элементов – это своего рода самоцель. Чем меньше [[компоненты]], тем больше схем можно встроить в меньший по размерам корпус, как правило, при том же весе. Что до [[конденсатор]]ов, то тут два основных фактора, ограничивающих минимальный размер блока: рабочее [[напряжение]] и [[ёмкость]]. И эти два фактора, как правило, играют друг против друга. При любом выборе [[диэлектрических материалов]] единственный способ увеличить номинальное [[напряжение]] [[конденсатор]]а – это увеличить толщину [[диэлектрик]]а. Однако, как мы знаем, это приводит к уменьшению ёмкости. Ёмкость можно повысить, увеличив площадь пластины. Но это приводит к увеличению размера устройства. Вот поэтому не следует судить о ёмкости [[конденсатор]]а в фарадах исходя из габаритов устройства. [[Конденсатор]] любого размера может иметь относительно высокую ёмкость и низкое рабочее [[напряжение]], или наоборот. Или же выдержана некоторая «золотая середина» между двумя крайностями. Для примера поглядим на следующие две фотографии:
 
{{ads2}}
 
[[File:масляный конденсатор с высоким рабочим напряжением, но малой ёмкостью_3_14032021_1720.jpg|frame|center|'''Рис. 3.''' Фото 1: масляный конденсатор с высоким рабочим напряжением, но малой ёмкостью.|alt=Рис. 3. Фото 1: масляный конденсатор с высоким рабочим напряжением, но малой ёмкостью.]]
 
Это довольно большой по физическим размерам [[конденсатор]], но у него весьма низкое значение ёмкости: всего 2 мкФ. Однако его рабочее [[напряжение]] довольно-таки высокое: 2000 вольт! Если этот [[конденсатор]] модернизировать, используя более тонкий слой [[диэлектрик]]а между его пластинами, можно было бы достичь по крайней мере стократного увеличения ёмкости, но за счёт значительного снижения его рабочего напряжения.
 
Сравните фотографию выше с приведенной ниже. [[Конденсатор]], показанный на следующем изображении, представляет собой электролитический блок, по размеру сопоставимый с приведённым выше, но с очень разными значениями ёмкости и рабочего напряжения:
 
[[File:электролитический конденсатор с большей ёмкостью, но низким рабочим напряжением_4_14032021_1720.jpg|frame|center|'''Рис. 4.''' Фото 2: электролитический конденсатор с большей ёмкостью, но низким рабочим напряжением.|alt=Рис. 4. Фото 2: электролитический конденсатор с большей ёмкостью, но низким рабочим напряжением.]]
 
Более тонкий диэлектрический слой даёт ему гораздо бóльшую ёмкость (20 000 мкФ), однако при этом резко снижает рабочее напряжение (максимум 35 В непрерывное напряжение, максимум 45 В если напряжение прерывистое).
 
На следующем фото несколько примеров [[конденсатор]]ов разных типов, все они по размерам меньше, чем показанные выше:
 
[[File:Керамические конденсаторы_5_14032021_1721.jpg|frame|center|'''Рис. 5.''' Керамические конденсаторы.|alt=Рис. 5. Керамические конденсаторы.]]
 
[[File:Пластиковые плёночные конденсаторы_6_14032021.jpg|frame|center|'''Рис. 6.''' Пластиковые плёночные конденсаторы.|alt=Рис. 6. Пластиковые плёночные конденсаторы.]]
 
[[File:Малые электролитические конденсаторы_7_14032021_1721.jpg|frame|center|'''Рис. 7.''' Малые электролитические конденсаторы.|alt=Рис. 7. Малые электролитические конденсаторы.]]
 
[[File:Танталовые конденсаторы_8_14032021_1721.jpg|frame|center|'''Рис. 8.''' Танталовые конденсаторы.|alt=Рис. 8. Танталовые конденсаторы.]]
 
Электролитические и [[танталовые конденсаторы]] поляризованы (чувствительны к полярности) и всегда имеют соответствующую маркировку. Отрицательные {{(-)}} выводы электролитических агрегатов отмечены стрелками на корпусах. У некоторых поляризованных конденсаторов полярность обозначена маркировкой положительного (а не отрицательного) вывода. Крупный электролитический блок ёмкостью 20 000 мкФ (тот, что на Рис. 3. Фото 2. выше), показанный в вертикальном положении, имеет положительный {{(+)}} вывод, помеченный знаком «плюс». Керамические, майларовые, пластико-плёночные и воздушные [[конденсатор]]ы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы не поляризованные (не чувствительные к полярности).
 
[[Конденсатор]]ы – очень распространённые элементы в электронных схемах. Внимательно посмотрите на следующую фотографию – каждый компонент, отмеченный на печатной плате буквой «C», является [[конденсатор]]ом:
 
[[File:Сетевая карта с большим количеством конденсаторов_9_14032021_1722.jpg|frame|center|'''Рис. 9.''' Сетевая карта с большим количеством конденсаторов.|alt=Рис. 9. Сетевая карта с большим количеством конденсаторов.]]
 
Некоторые из [[конденсатор]]ов, изображённых на этой печатной плате, являются стандартными электролитическими: C30 (в центре верхней стороны) и C36 (на треть вниз от верхнего края на левой стороне). Некоторые [[электролитические конденсаторы]] – особые [[танталовые]] ([[тантал]] – это тип металла, который часто используется для изготовления пластин). [[Танталовые конденсаторы]] имеют относительно высокую ёмкость для своего физического размера. Следующие [[конденсатор]]ы на схемной плате, показанной выше, являются танталовыми: C14 (слева внизу от C30), C19 (прямо под R10, который ниже C30), C24 (нижний левый угол платы) и C22 (внизу справа).
 
Примеры [[конденсатор]]ов ещё меньшего размера:
 
[[File:Жёсткий диск компьютера, содержащий различные конденсаторы_10_14032021_1722.jpg|frame|center|'''Рис. 10.''' Жёсткий диск компьютера, содержащий различные конденсаторы.|alt=Рис. 10. Жёсткий диск компьютера, содержащий различные конденсаторы.]]
 
[[Конденсатор]]ы на этой [[печатной плате]] (как и все [[резистор]]ы там же), являются «устройствами для поверхностного монтажа» из соображений экономии места. Согласно стандартной маркировке [[компонентов]], [[конденсатор]]ы идентифицируются по надписям рядом с ними, начинающимися с буквы «C».


=См.также=
=См.также=


{{ads}}
 


=Внешние ссылки=
=Внешние ссылки=
Строка 36: Строка 75:
<references />
<references />


{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Портал/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
 
[[Категория:Теория]]
[[Категория:Теория по электронике]]
[[Категория:Постоянный ток]]
[[Категория:Конденсаторы]]
[[Категория:Практические соображения - Конденсаторы]]

Текущая версия от 21:47, 22 мая 2023

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Практические соображения - Конденсаторы[1]

Конденсаторы, как и любые другие элементы электрических цепей, имеют определённые ограничения, которые необходимо учитывать, если вы хотите, чтобы цепь работала надёжно и правильно.

Рабочее напряжение конденсатора

Рабочее напряжение: поскольку конденсаторы представляют собой не что иное, как два проводника, разделенные изолятором (диэлектриком), нужно обращать внимание на максимальное допустимое напряжение для изоляционного материала. Если приложить слишком большое напряжение, предел «пробоя» диэлектрика может быть превышен, что приведёт к внутреннему короткому замыканию конденсатора.

Полярность конденсатора

Полярность: некоторые конденсаторы производятся таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только определённой полярности, но не противоположной. Это конструктивное ограничение: диэлектрик представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесённый на одну из пластин, к которой во время этого процесса было приложено постоянное напряжение. Это так называемые электролитические конденсаторы, их полярность на схемах чётко обозначена.

Рис. 1. Обозначение на схемах конденсаторов, рассчитанных на определённую полярность.
Рис. 1. Обозначение на схемах конденсаторов, рассчитанных на определённую полярность.

Изменение полярности напряжения, приложенного к электролитическому конденсатору, может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведёт к поломке самого устройства. Выгода от такой конструкции состоит в том, что малая толщина диэлектрика обеспечивает чрезвычайно высокие значения ёмкости при относительно небольшом размере корпуса. По той же причине электролитические конденсаторы обычно имеют низкое номинальное напряжение по сравнению с другими типами конденсаторной конструкции.

Эквивалентная схема конденсатора

Эквивалентная схема: поскольку пластины в конденсаторе имеют некоторое сопротивление, да и любой диэлектрик не является идеальным изолятором, нет такой вещи, как «идеальный» конденсатор. В реальной жизни конденсатор имеет как последовательное сопротивление, так и параллельное сопротивление (так называемое сопротивление утечки), что сказывается на его чисто ёмкостных характеристиках:

Рис. 2. Если изобразить, в реальности на какие сопротивления можно разделить сопротивление обычного конденсатора, то получится примерно такая эквивалентная схема.
Рис. 2. Если изобразить, в реальности на какие сопротивления можно разделить сопротивление обычного конденсатора, то получится примерно такая эквивалентная схема.

К счастью, относительно легко изготовить конденсаторы с очень малым последовательным сопротивлением и очень высоким сопротивлением утечки!

Физический размер конденсатора

В практической электронике минимальный размер элементов – это своего рода самоцель. Чем меньше компоненты, тем больше схем можно встроить в меньший по размерам корпус, как правило, при том же весе. Что до конденсаторов, то тут два основных фактора, ограничивающих минимальный размер блока: рабочее напряжение и ёмкость. И эти два фактора, как правило, играют друг против друга. При любом выборе диэлектрических материалов единственный способ увеличить номинальное напряжение конденсатора – это увеличить толщину диэлектрика. Однако, как мы знаем, это приводит к уменьшению ёмкости. Ёмкость можно повысить, увеличив площадь пластины. Но это приводит к увеличению размера устройства. Вот поэтому не следует судить о ёмкости конденсатора в фарадах исходя из габаритов устройства. Конденсатор любого размера может иметь относительно высокую ёмкость и низкое рабочее напряжение, или наоборот. Или же выдержана некоторая «золотая середина» между двумя крайностями. Для примера поглядим на следующие две фотографии:

Рис. 3. Фото 1: масляный конденсатор с высоким рабочим напряжением, но малой ёмкостью.
Рис. 3. Фото 1: масляный конденсатор с высоким рабочим напряжением, но малой ёмкостью.

Это довольно большой по физическим размерам конденсатор, но у него весьма низкое значение ёмкости: всего 2 мкФ. Однако его рабочее напряжение довольно-таки высокое: 2000 вольт! Если этот конденсатор модернизировать, используя более тонкий слой диэлектрика между его пластинами, можно было бы достичь по крайней мере стократного увеличения ёмкости, но за счёт значительного снижения его рабочего напряжения.

Сравните фотографию выше с приведенной ниже. Конденсатор, показанный на следующем изображении, представляет собой электролитический блок, по размеру сопоставимый с приведённым выше, но с очень разными значениями ёмкости и рабочего напряжения:

Рис. 4. Фото 2: электролитический конденсатор с большей ёмкостью, но низким рабочим напряжением.
Рис. 4. Фото 2: электролитический конденсатор с большей ёмкостью, но низким рабочим напряжением.

Более тонкий диэлектрический слой даёт ему гораздо бóльшую ёмкость (20 000 мкФ), однако при этом резко снижает рабочее напряжение (максимум 35 В непрерывное напряжение, максимум 45 В если напряжение прерывистое).

На следующем фото несколько примеров конденсаторов разных типов, все они по размерам меньше, чем показанные выше:

Рис. 5. Керамические конденсаторы.
Рис. 5. Керамические конденсаторы.
Рис. 6. Пластиковые плёночные конденсаторы.
Рис. 6. Пластиковые плёночные конденсаторы.
Рис. 7. Малые электролитические конденсаторы.
Рис. 7. Малые электролитические конденсаторы.
Рис. 8. Танталовые конденсаторы.
Рис. 8. Танталовые конденсаторы.

Электролитические и танталовые конденсаторы поляризованы (чувствительны к полярности) и всегда имеют соответствующую маркировку. Отрицательные (-) выводы электролитических агрегатов отмечены стрелками на корпусах. У некоторых поляризованных конденсаторов полярность обозначена маркировкой положительного (а не отрицательного) вывода. Крупный электролитический блок ёмкостью 20 000 мкФ (тот, что на Рис. 3. Фото 2. выше), показанный в вертикальном положении, имеет положительный (+) вывод, помеченный знаком «плюс». Керамические, майларовые, пластико-плёночные и воздушные конденсаторы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы не поляризованные (не чувствительные к полярности).

Конденсаторы – очень распространённые элементы в электронных схемах. Внимательно посмотрите на следующую фотографию – каждый компонент, отмеченный на печатной плате буквой «C», является конденсатором:

Рис. 9. Сетевая карта с большим количеством конденсаторов.
Рис. 9. Сетевая карта с большим количеством конденсаторов.

Некоторые из конденсаторов, изображённых на этой печатной плате, являются стандартными электролитическими: C30 (в центре верхней стороны) и C36 (на треть вниз от верхнего края на левой стороне). Некоторые электролитические конденсаторы – особые танталовые (тантал – это тип металла, который часто используется для изготовления пластин). Танталовые конденсаторы имеют относительно высокую ёмкость для своего физического размера. Следующие конденсаторы на схемной плате, показанной выше, являются танталовыми: C14 (слева внизу от C30), C19 (прямо под R10, который ниже C30), C24 (нижний левый угол платы) и C22 (внизу справа).

Примеры конденсаторов ещё меньшего размера:

Рис. 10. Жёсткий диск компьютера, содержащий различные конденсаторы.
Рис. 10. Жёсткий диск компьютера, содержащий различные конденсаторы.

Конденсаторы на этой печатной плате (как и все резисторы там же), являются «устройствами для поверхностного монтажа» из соображений экономии места. Согласно стандартной маркировке компонентов, конденсаторы идентифицируются по надписям рядом с ними, начинающимися с буквы «C».

См.также

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Practical Considerations - Capacitors
Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Постоянный_ток/Конденсаторы/Практические_соображения_-_Конденсаторы&oldid=7737654