Kapacitné jednotky, vzorce, výpočet, príklady

Ten Kapacita Je to vzťah medzi zaťažením kondenzátora alebo trénera, meraný v Coulombri a jeho elektrickým potenciálom alebo napätím, meraný vo voltoch. Je vyjadrená v jednotkách Faradia (F) na počesť Michaela Faradaya (1791-1867).

Kapacita je tiež definovaná ako majetok alebo kapacita kondenzátora alebo sada elektrických kondenzátorov, ktoré sa meria množstvom elektrického náboja, ktoré sa dá skladovať samostatne na jednotku zmeny elektrického potenciálu.

Svietidlá, ako aj akékoľvek iné elektrické zariadenie, musia byť súčasťou ich prevádzky na kapacitu. Zdroj: Pixabay.

Termín kapacita sa zavádza v dôsledku vytvorenia elektrického zariadenia nazývaného kondenzátor, ktorý vynájdil pruský vedec Ewald Georg von Kleist, v roku 1745, a bez ohľadu na holandského fyzika Pieter van Musschenbroekeekeka.

Kondenzátory sú elektrické zariadenia, ktoré ukladajú elektrický náboj a sťahujú ho okamžite. Táto vlastnosť sa používa v mnohých elektrických zariadeniach, ako je televízia, rádio, lampy, počítač, medzi mnohými ďalšími v každodennom živote.

[TOC]

Kondenzátor a kapacita

Kondenzátor alebo kondenzátor sa skladá z dvoch ovládačov, ktorí majú rovnaké zaťaženie a inak. Vodiči sa nazývajú pancierové brnenie alebo kondenzátorové dosky.

Ploši je spojená s kladným (+) terminálom jednej batérie, zatiaľ čo druhá doska je spojená s negatívom (-). Pretože dosky majú rovnaké zaťaženie a opačné znamienko, čisté zaťaženie kondenzátora je nula (0).

Kapacita je vzťah medzi zaťažením vodiča alebo vodičov, ktorí tvoria kondenzátor a hodnota rozdielu napätia medzi kondenzačnými doskami.

Môže vám slúžiť: Rosario chladivo

Jednotky a vzorce

Vzorec kapacity je nasledujúci:

C = q / v

Kde C je kapacita, Otázka Zaťaženie (ktorej jednotka je coulomb) a vložka  Napätie (volt)

Kapacitná jednotka je Faradio (F), čo je ekvivalentné Coulomb / Voltio. Faradio je veľmi veľká jednotka, takže sa používa mikrofradium (µF), čo zodpovedá 10^-6 Farad; Alebo vrchol Faradio (PF), ktorý je rovnocenný s 10^-12 farad.

Ako sa počíta kapacita?

Aká bude kapacita hodnota kondenzátora, ktorého dosky majú zaťaženie 5,10^-3 Coulomb a rozdiel s 6 voltom napätia?

Aplikácia vzorca, ktorý vyriešime:

C = q / v

= (5 · 10^-3 Coulomb) / (6 volt)

= 8,33 · 10^-4  farad

Príklady

Kapacitný vzorec sa líši v závislosti od typu kondenzátora.

Kondenzátor

C = Kε_aniA / d

k je dielektrická konštanta, ktorá má hodnotu 1 vo vzduchu a prázdnotu. Z tohto dôvodu sa vzorec obmedzuje na:

C = ε_aniA / d

ε_ani Je to dielektrická konštanta, ktorej hodnota je takmer 8 854 · 10^-12 F · m^-1, A je plocha alebo povrch paralelných platniek vyjadrených v m², zatiaľ čo d Vzdialenosť, ktorá oddeľuje paralelné platne.

Sférický kondenzátor

C = 4πε_aniR

Kde r je polomer gule v metroch.

Koncentrické sféry

C = 4πε_ani / (1/ r₁ - 1/r₂)

Kondenzátor valca

C = 2πε_anil/ln (r₂ / R₁)

Kde l je dĺžka sústredných valcov v metroch.

Vyriešené cvičenia

Paralelný kondenzátor

Aká bude kapacita kondenzátora alebo kondenzátora vo vzduchu s plochou svojich 3 cm tanierov² a oddelené vzdialenosťou 2 mm?

Môže vám slúžiť: 12 príkladov chemických základov

Máme vzorec:

C = ε_aniA/d

A údaje:

ε_ani = 8 854 x 10^-12 F · m^-1

A = 3 cm² (3 · 10^-4 m²)

D = 2 mm (2 · 10^-3 m)

Pokračujte nahradením:

C = (8 854,10^-12 F · m^-1) (3 · 10^-4 m²) / (2 · 10^-3 m)

= 1 3281 · 10^-14 F

Kondenzátor alebo guľový kondenzátor

Ak je Zem považovaná za sférický kondenzátor s polomerom (R) 6.370 km: Aká bude hodnota vašej kapacity?

Údaje:

C = 4πε_aniR

Π = 3 1416

ε_ani = 8 854 · 10^-12 F.m^-1

R = 6.370 km (6,37 · 10⁶ m)

Hodnoty vo vzorci kapacity sa znova nahradia:

C = (4,1416) (8 854,10^-12 F · m^-1) (6.37 · 10⁶ m)

= 7,09,10^-8 F

= 709 µf

Kombinácia kondenzátorov

Kondenzátory alebo kondenzátory môžu byť kombinované v sérii alebo paralelne.

Kondenzátory

Kondenzátory. Zdroj Gabriel Bolívar cez CircuitLab

Horný obrázok zobrazuje tri kondenzátory série (C₁, C₂ a c₃), ako aj batéria s jej kladnými (+) a zápornými (-) terminálmi. Tieto kondenzátory majú sériu charakteristík vo vzťahu k ich napätiu, zaťaženiu a kapacity.

Pokles napätia (AV) v kondenzátoroch

ΔV_tón = ΔV₁   +   ΔV₂   +    ΔV₃

Celkový pokles napätia v súbore sériových kondenzátorov sa rovná súčtu vodopádom napätia kondenzátorov.

Bremeno  kondenzátorov

Otázka_tón = Q₁ = Q₂ = Q₃

Rovnaké množstvo zaťaženia cirkuluje v sérii.

Kapacita kondenzátorov

Ekvivalentná kapacita sériových kondenzátorov predstavuje nasledujúci vzťah:

1 c_rovnica  = 1/c₁  +   1 c₂   +   1 c₃

Paralelné kondenzátory

Paralelné kondenzátory. Zdroj Gabriel Bolívar cez CircuitLab.

Hore máme paralelne usporiadané tri kondenzátory (c₁, C₂ a c₃), ktoré udržiavajú vo vzťahu k poklesu napätia, zaťaženia a kapacity nasledujúce správanie:

Môže vám slúžiť: Alkény

Pokles napätia v kondenzátoroch

ΔV_tón  = ΔV₁  = ΔV₂  = ΔV₃

V paralelných kondenzátoroch je celkový pokles napätia v kondenzátoroch rovnaký ako existujúci pre každý z kondenzátorov.

Kondenzátory

Otázka_tón  = Q₁  +  Otázka₂  +  Otázka₃

V paralelnom systéme sa celkové zaťaženie kondenzátorov rovná súčtu zaťaženia všetkých kondenzátorov.

Kapacita kondenzátorov

C_rovnica  = C₁  +  C₂   +  C₃

V paralelnom systéme sa rovnocenná kapacita rovná súčtu kapacity všetkých kondenzátorov.

Príklad cvičenia

Príklad problému problému a paralelné kondenzátory. Zdroj Gabriel Bolívar cez CircuitLab.

Schéma troch kondenzátorov je uvedená vyššie: C₁ a c₂ Sú usporiadané do série a sú paralelne s C₃. Kapacita kondenzátorov je nasledovná: C₁ = 5 µf, c₂ = 6 µf a c₃ = 3 µf. Nájdite ekvivalentnú kapacitu obvodu.

Prvým je ekvivalentná kapacita C₁ a c₂ ktorí sú v sérii.

1 c_Ekv = 1/c₁  +  1 c₂

1 c_Ekv = 1/5 µF +1/6 µf

1 c_Ekv = (11/30) µF

C_Ekv = 30 µF / 11

= 2,72 µf

Kondenzátory 1 a 2 sú paralelne s C₃. Takže ekvivalentná kapacita C₁, C₂ a c₃ sa rovná C_Ekv +  C₃.

C_Eq1,2,3 = 2,72 µF +3 µf

= 5,72 µf

Odkazy

1. Serway, r. Do. a Jewett, J. W. (2009). Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 2. Siedme vydanie. Redakčné učenie sa.
2. Reddick, R a Halliday, D. (1965). Fyzický.  Časť 2. Druhé vydanie v španielčine. Kontinentálne redakcie.Do.
3. Štúdium. (22. apríla 2015). Kapacita: jednotky a vzorec. Získané z: štúdie.com
4. Fyzika Lumes. (s.F.). Kondenzátory v sérii a paralelne. Uzdravené z: kurzov.Lumenarning.com
5. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (2020). Kapacita. Získané z: Britannica.com