Kondensatorius (elektra)

Kondensatorių žymėjimas elektrinėse grandinėse.

Kondensatorius – dviejų laidininkų, vadinamu elektrodais, sistema, kuri turi sąvybę kaupti energiją tarp tų elektrodų sukurtame elektriniame lauke. Prijungus įtampą ant elektrodų (arba „plokštelių“) kaupiasi krūviai, kurių absoliutinės vertės lygios, tik priešingi ženklai.

Tipai

Pagal formą kondensatoriai skirstomi į:

• Plokščiuosius
• Sferinius
• Cilindrinius

Pagal naudojamą dielektriką dažniausiai skirstomi į dvi grupes:

• Elektrolitinius
• Keramikinius

Sandara

Plokščiasis kondensatorius. E – elektrinis laukas tarp plokštelių, d – atstumas tarp plokštelių, +q, -q – plokštelių krūviai.

Kondensatorius sudarytas iš dviejų laidininkų, vadinamų elektrodais. Tarpe tarp elektrodų gali būti dielektrikas, kuris naudojamas kondensatoriaus talpai padidinti.

Plokščiajame kondensatoriuje elektrodų vaidmenį atlieka dvi plokštelės, sferiniame – dvi bendraašės sferos, cilindriniame – du cilindrai.

Sferinis kondensatorius yra daugiau teorinis matematinis modelis, o praktikoje naudojami plokštieji ir cilindriniai kondensatoriai.

Talpa

Kondensatoriaus elektrinė talpa apibrėžiama panašiai, kaip ir pavienio laidininko: ji lygi vienos iš elektrodo krūvio ir potencialų skirtumo tarp elektrodų santykio moduliui. Modulis imamas dėl to, jog elektros krūvis gali būti tiek teigiamas, tiek neigiamas, o kondensatoriaus elektrinė talpa yra tik teigiamas dydis:

$C = \frac{q}{U}$

kur

C – elektrinė talpa;

q – vieno elektrodo krūvis;

U – potencialų skirtumas tarp elektrodų.

Talpos matavimo vienetas SI sistemoje – faradas (F). Kadangi faradas yra gana didelis dydis, dažniausiai kondensatoriaus talpa nusakoma mikrofaradais (µF), nanofaradais (nF), pikoofaradais (pF)

Plokščiojo kondensatoriaus talpa

$C = \frac{\epsilon_0\epsilon S}{d}$

kur

ε₀ – elektrinė konstanta;

S – kondensatoriaus plokštelių bendras plotas;

d – atstumas tarp elektrodų.

ε – dielektrinė skvarba;

Sferinio kondensatoriaus talpa

$C = \frac{4 \pi \epsilon_0}{ \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} }$

kur

ε₀ – elektrinė konstanta;

R₁, R₂ – kondensatorių sudarančių sferų spinduliai.

Cilindrinio kondensatoriaus talpa

$C = \frac{2 \pi \epsilon_0 l}{\ln (\frac{R_2}{R_1}) }$

kur

ε₀ – elektrinė konstanta;

R₁, R₂ – kondensatorių sudarančių cilindrų spinduliai.

l – cilindrų ilgis.

Jei kondensatoriuose naudojamas dielektrikas, visose formulėse ε₀ reikia padauginti iš dielektriko dielektrinės skvarbos ε (vietoj ε₀ – ε₀ε).

Kondensatoriaus sukaupta energija

Energija sukaupta kondensatoriuje:

$W_c = \frac{CU^2}{2};$

kur

W_c - energija [J];

C - talpa [F];

U - įtampa [V].

Kondensatoriaus reaktyvioji varža

$X_c = \frac{1}{2 \pi f C};$

kur

X_c - varža [Ω];

f - srovės dažnis [Hz];

C - talpa [F].

Taip pat skaitykite

• Elektrinė talpa

Vikiteka