Еще в древние времена люди заметили, что в условиях низких температур пища сохраняется намного дольше. Поэтому в течение достаточно длительного периода своей истории человечество было занято поисками способа поддержания низкой температуры в .

В древние времена истории, когда еще не было конденсаторов и другого холодильного оборудования, для охлаждения и заморозки продуктов использовали натуральный источник холода – лед. Однако такой способ требовал больших материальных затрат, а сам процесс добычи и транспортировки естественного льда был весьма трудоемким.

Поэтому параллельно с использованием естественного охлаждения при помощи льда неоднократно предпринимали попытки создания технического устройства для охлаждения и заморозки продуктов. Первые исследования и эксперименты в истории по созданию холодильных установок были направлены на получение льда искусственным путем. Такие установки работали на абсорбционном принципе, а снижение температуры достигалось путем растворения в воде нитрата аммония, смеси селитры со льдом и другие химические соединения. Однако такой способ все равно оставался достаточно затратным и позволял добиться снижения температуры на 10 – 15 0С.

Появление первых конденсаторов

Мощный толчок в своем развитии холодильные установки получили с изобретением паровых машин, которые функционировали за счет движущей силы пара. Именно в паровых машинах были применены первые конденсаторы, которые служили для преобразования отработанного пара в жидкость, что давало возможность ее повторного использования. Можно считать, что история создания конденсаторов началась именно с XVII века. .

Впервые идею об использовании конденсатора в качестве отдельного блока паровой машины высказал французский ученый Жан Хатефиле в 1678 году. И лишь спустя почти 90 лет, в 1765 году Джеймс Уатт создал паровую машину, на которой был установлен первый конденсатор.

В это же время другие ученые и изобретатели трудились над созданием холодильных агрегатов. Так, в 1748 году профессор медицины Уильям Каллен создал установку, которая охлаждала жидкости за счет испарения эфира. В своем изобретении Кален также использовал простейший конденсатор, который представлял собой отдельную емкость, куда поступал отработанный эфир. Эта установка доказала на практике возможность реализации циклического процесса испарения и конденсации эфира, что приводит к охлаждению воздуха или жидкости в заданном объеме.

Рывок в развитии конденсаторов

После эксперимента Калена многие инженеры создавали установки, работающие по этому принципу. Отличительной особенностью таких машин являлось наличие замкнутого контура, в котором циркулировал эфир, а также внедрение в конструкцию компрессора. В 1834 году Якоб Перкинс впервые запатентовал парокомпрессионный холодильный агрегат, работающий на эфире.

Однако официально история создания первых конденсаторов началась в 1842 году, когда Джон Эриксон сконструировал первый поверхностный конденсатор с водяным охлаждением, оборудованный компрессором. Это дало толчок к дальнейшему развитию холодильной техники. В том числе стало возможным создание больших холодильных установок для складских помещений, корабельных трюмов и т.д. Такие холодильные машины были созданы братьями Карре (1846 год) и Карлом фон Линде (1874 – 1876 годы).

Дальнейшая история развития конденсаторов была тесно связана с развитием холодильной техники. В период с 1895 года по 1923 год были изобретено и запатентовано большое количество различных конструкций конденсаторов, многие из которых используются до сих пор.

Современные модели

На сегодняшний день конденсаторы прошли длинный путь развития, и являются одной из основных частей любого холодильного оборудования. Также все чаще многие используются как самостоятельные холодильные установки, которые применяются для охлаждения воздуха в производственных и складских помещениях.

Здесь мы рассмотрим теоретические основы работы и историю изобретения конденсатора. Как известно, - своеобразный двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин, разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

История создания. В 1745 году был создан первый конденсатор - «лейденская банка». Она представляла собой закупоренную наполненную водой стеклянную банку, оклеенную внутри и снаружи фольгой. Сквозь крышку в банку был воткнут металлический стержень. Лейденская банка позволяла накапливать и хранить сравнительно большие заряды, порядка микрокулона. Изобретение лейденской банки стимулировало изучение электричества, в частности скорости его распространения и электропроводящих свойств некоторых материалов. Выяснилось, что металлы и вода - лучшие проводники электричества. Благодаря Лейденской банке удалось впервые искусственным путем получить электрическую искру.

Однако при раскопках был найден глиняный сосуд неизвестного назначения, внутри которого стоял медный пустотелый цилиндр с железным стержнем, укрепленным по центру асфальтовой пробкой. Вскоре американский химический журнал опубликовал гипотезу о назначении загадочного сосуда. Авторы гипотезы, указывая, что на дне сосуда найдены остатки оливкового масла, считают, что он служил конденсатором, причем цилиндр и стержень были обкладками, а масло, налитое в сосуд,- диэлектриком. Конденсатор заряжали, многократно перенося заряд на стержень с какого-либо диэлектрика, натертого о шерсть или мех. Затем можно было получить от банки сильный разряд. Не здесь ли, пишет журнал, следует искать исток легенды о волшебной лампе Аладина? Помните, чтобы вызвать джинна, следовало применить странный способ - как следует потереть лампу. В сказках разных народов мира встречается множество волшебных предметов, но ни один из них не требует такого обращения.

Все становится понятным, если считать, что джинн - это поражавший воображение зрителей электрический разряд и что в сказке с некоторыми поэтическими вольностями описан способ зарядки лейденской банки. На вопрос, для чего могли служить такие конденсаторы, можно ответить: для зажигания священного огня в храме, для эффектной демонстрации перед верующими непонятной и невидимой силы, заключенной в волшебном сосуде. Не исключено и применение электрического разряда в более полезных целях. Еще древние римляне лечили радикулит »и некоторые другие заболевания, сажая больного на электрического ската. Но, насколько известно, никаких опытов, подтверждающих работоспособность такого конденсатора, проведено не было.

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.
- Конденсаторы используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п..
- При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках, импульсных лазерах с оптической накачкой.
- Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.
- В промышленной электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.
- Как датчики малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
- Конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит.

На принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 1000000 пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах. При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, т.е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикоФарад). Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мк x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 – 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, т.е. на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад.

Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею, или C = C1 + C2 + ... + Cn. Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади. При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы.

Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения. Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью - отношением ёмкости к объёму диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя. Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение - значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается.

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Взрывы электролитических конденсаторов - довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения. Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе. При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа, и давление спадает без взрыва и осколков.

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медленно повышается. Это явление получило название диэлектрическое поглощение или адсорбция электрического заряда. Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с тефлоновым диэлектриком. Подобный эффект можно наблюдать и на большинстве электролитических конденсаторов, но в них он является следствием химических реакций между электролитом и обкладками.

По виду диэлектрика различают такие типы конденсаторов:
- Конденсаторы вакуумные - обкладки без диэлектрика находятся в вакууме.
- Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
- Конденсаторы с жидким диэлектриком.
- Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные, слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
- Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные - бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
- Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) - это или электролит (в электролитических конденсаторах) или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:
- Постоянные конденсаторы - основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости.
- Переменные конденсаторы - конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением - варикапы. Применяются для перестройки частоты резонансного контура.
- Подстроечные конденсаторы - конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

Процесс заряда конденсатора. При замыкании ключа 1 пластины конденсатора окажутся подключенными к батарее и на них появятся противоположные по знаку электрические заряды («+» и «-»). Произойдет заряд конденсатора и между его пластинами возникнет электрическое поле. При заряде конденсатора свободные электроны правой пластины переместятся по проводнику в направлении положительного полюса батареи и на этой пластине останется недостаточное количество электронов, в результате чего она приобретет, положительный заряд. Свободные электроны с отрицательного полюса батареи переместятся на левую пластину конденсатора и на ней появится избыток электронов - отрицательный заряд. Таким образом, в проводах, соединяющих пластины конденсатора с батареей, будет протекать электрический ток. Если между конденсатором и батареей не включено большое сопротивление, то время заряда конденсатора очень мало и ток в проводах протекает кратковременно. При заряде конденсатора энергия, сообщаемая батареей, переходит в энергию электрического поля, возникающего между пластинами конденсатора.

Процесс разряда конденсатора При замыкании ключа 2, пластины заряженного конденсатора окажутся соединенными между собой. При этом произойдет разряд конденсатора и исчезнет электрическое поле между его пластинами. При разряде конденсатора избыточные электроны с левой пластины переместятся по проводам к правой пластине, где их недостает; когда количество электронов на пластинах конденсатора станет одинаковым, процесс разряда закончится и ток в проводах исчезнет. Энергия электрического поля конденсатора при его разряде расходуется на работу, связанную с перемещением зарядов,- на создание электрического тока.
Время разряда конденсатора через провода, обладающие малым сопротивлением, также весьма мало. Конденсаторы большей ёмкости способны накопить столько энергии, что хватит на питание светодиода в течении нескольких минут.

Обсудить статью КОНДЕНСАТОРЫ

Первая половина XVIII века была временем быстрого накопления опытных фактов об электрических явлениях. Именно в это время, например, выяснилось, что существуют два рода электричества. Однако само явление электризации тел, природа электричества оставались совершенно загадочными.

Обычно считалось, что электричество - это особая жидкость, содержащаяся в каждом заряженном теле. А наблюдавшееся уменьшение заряда на телах естественно трактовалось как «испарение» этой электрической жидкости. Столь же естественной была идея попытаться предотвратить такое «испарение», поместив заряженное тело в... бутылку, выбрав в качестве заряженного тела воду.

Такой именно опыт поставил в 1745 году настоятель одного из соборов в Померании Юрген фон Клейст (по другим сведениям опыт был поставлен с целью получить заряженную воду, якобы полезную для здоровья). Он наполнил водой бутылку, закрыл ее пробкой, а через пробку ввел в воду металлический стержень (попросту гвоздь).

Присоединив внешний конец стержня к электрической машине, которая в те времена представляла собой вращающийся стеклянный шар, о который терлась рука экспериментатора, Клейст сообщил воде значительный электрический заряд. И тут случилось непредвиденное.

Взяв одной рукой бутылку, он имел неосторожность прикоснуться другой рукой к выступавшему из пробки концу гвоздя, и при этом ощутил в руках и плечах сильнейший удар, вызвавший онемение мышц. Потрясенный случившимся, он сообщил об этом в письме одному из своих друзей.

По случайному совпадению, почти такой же опыт и почти в то же время был поставлен в голландском городе Лейдене профессором университета Питером ван Мушенбруком. Только вместо толстостенной бутылки Мушенброк воспользовался тонкостенной стеклянной банкой. Зарядив воду и взяв банку в одну руку, он тоже прикоснулся другой рукой к металлическому стержню, служившему для подвода заряда к воде.

При этом Мушенбрук ощутил такой сильный удар в руки, плечи и грудь, что потерял сознание, и два дня приходил в себя. Сообщая об этом «приключении» в письме своему французскому корреспонденту, Мушенбрук добавляет, что не согласился бы повторить опыт, даже если бы ему было обещано французское королевство!

Сначала наблюдения Клейста и Мушенбрука были понятны, как проявления так называемого «живого электричества», поскольку в этих опытах такую важную роль играли руки человека. Но довольно скоро стало ясно, что рука, держащая банку, и заряженная жидкость в ней являются, как мы теперь говорим, обкладками конденсатора и что еще более эффективный прибор получится, если внешнюю и внутреннюю поверхности стенок банки покрыть слоем металла, например, оловянной фольги.

Так появился на свет первый электрический конденсатор, который французский физик Жан Нолле назвал Лейденской банкой - название, не забытое и в наши дни. Вероятно, отголоском тогдашних наивных представлений об электричестве и о «бутылочном» происхождении конденсатора осталось слово, обозначающее главную характеристику конденсатора - емкость.

Приложение 4

Сообщение на тему: КОНДЕНСАТОРЫ

Конденсатором (от лат. слова «конденсо» - сгущаю) называют два разных по назначению устройства; одно из них применяют в теплотехники, другое - в электротехнике и радиотехнике.

В теплотехнике, например, в паровых машинах, конденсатор - это сосуд, охлаждаемый водой. В нем накапливается пар, который охлаждаясь, превращается в воду. В холодильниках трубы конденсатора «сгущают» пары аммиака , фреона или другой охлаждающей жидкости.

Электрический конденсатор - система из двух или более электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок, такая система электродов обладает взаимной электроемкостью. Электрический конденсатор в виде готового изделия применяется в электрических цепях там, где необходимо сосредоточенная емкость. Диэлектриком в них служат газы, жидкости, твердые электроизоляционные вещества, а также полупроводники. Обкладками электрических конденсаторов с газообразным и жидким конденсатором служит система металлических пластин с постоянным зазором между ними. В к. э. с твердым диэлектриком обкладки делают из тонкой металлической фольги или наносят слои металла непосредственно на диэлектрик. Для некоторых типов к. э. на поверхность металлической фольги (1-ая обкладка) наносится тонкий слой диэлектрика, 2-й обкладкой является металлическая или полупроводниковая пленка, нанесенная на слой диэлектрика с другой стороны, или электролит, в который погружается оксидированная фольга. В интегральных схемах применяются 2 принципиально новых конденсаторов: диффузионные и металл-окисел-полупроводниковые (М. О.П.). В диффузионных конденсаторах используется емкость созданного методом диффузии р-п-перехода, который зависит от приложенного напряжения. В к. э. типа М. О.П. в качестве диэлектриков используется слой двуокиси кремния, выращенный на поверхности кремневой пластины. Обкладками служат подложка с малым удельным сопротивлением (кремний) и тонкая алюминиевая пленка.

При зарядке конденсатора на его обкладках появляются заряды, одинаковые по значению, но противоположные по знаку. Разность потенциалов между обкладками изменяется пропорционально заряду. В соответствии с их формой различают конденсаторы:

1. плоские, их электроемкость

где С - мекгроемкость конденсатора,

ε - диэлектрическая проницаемость среды между обкладками конденсатора,

ε0- электрическая постоянная,

S - площадь обкладки конденсатора,

d - расстояние между обкладкам конденсатора.

2. цилиндрические, их емкость

где R и г - радиусы между коасиальными цилиндрами,

L - длина образующей цилиндров.

3. сферические, их электроемкость

где R и r - радиусы сферы.

К. э. с газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные и вакуумные) имеют весьма малые значения tg σ и всякую стабильность емкости. Воздушные к. э. постоянной емкости применяют в измерительной технике в основном как образцовые к. э. Воздушные к. э. рекомендуется применять при U не выше 1000 В. В эл. цепях высокого напряжения (св. 1000 В) применяют газонаполненные (азот , фреон и др.) и вакуумные к. э. Вакуумные к. э. имеют меньшие потери и более устойчивы к вибрациям по сравнению с газонаполненными. Значение пробивного напряжения вакуумных к. э. не зависит от атм. давления, поэтому они широко применяются в авиационной аппаратуре. Основной недостаток к. э. с газонаполненным электриком - весьма низкая удельная емкость.

К. э. с жидким диэлектриком имеют при тех же размерах, что и к. э. с газообразным диэлектриком, большую емкость, т. к. диэлектрическая проницаемость у жидкостей выше, чем у газов, однако такие к. э. имеют большой ТКЕ и большие диэлектрические потери. По этим причинам они не перспективны.

К к. э. с твердым неорганическим диэлектриком относятся стеклянные, стеклоэмалевые и стеклокерамические, керамические (низко/высокочастотные) и слюдяные. К. э. стеклянные, стеклоэмалевые и стеклокерамические представляют собой многослойный пакет, состоящий из чередующихся слоев диэлектрика и обкладок (из серебра и др. металлов). В качестве диэлектрика используется конденсаторное стекло, низко/высокочастотная стеклоэмаль и стеклокерамика. Эти к. э. имеют относительно малые потери, малые ТКЕ, устойчивы к воздействию влажности и температуры, имеют большое сопротивление изоляции. Долговечность этих к. э. при нормальном напряжении и максимальной рабочей температуре не менее 500 ч. Керамические к. э. представляют собой поликристаллический керамический диэлектрик, на который вжиганием нанесены обкладки (из алюминия, платины и палладия). К обкладкам припаяны выводы и вся конструкция покрыта влагозащитным слоем. Керамические к. э. подразделяют на низковольтные высокочастотные (малые потери, высокая резонансная частота, малые габариты и масса), низковольтные низкочастотные (повышенная удельная емкость, относительно большие потери) и высоковольтные к. э. (до 30 кв.), в которых используется спец. керамика, имеющая высокое пробивное напряжение. В 1960-х г. в связи с развитием полупроводниковой техники, применявшей рабочее напряжение гл. обр. до 30 В., широкое распространение получили керамические к. э. на основе тонких (≈ 0,2 мм) керамических пленок. Применение сегнетокерамики в качестве диэлектрика позволило получить удельную емкость порядка 0,1 мкФ/см3. Эти к. э. рекомендуется ставить в низковольтных низкочастотных цепях. Слюдяные к. э. имеют малые потери, высокое пробивное напряжение и высокое сопротивление изоляции. Электроды в слюдяных к. э. делают из фольги или наносят на слюду испарением металла в вакууме, либо вжиганием. Их можно применять в радиотехнике (эл. фильтры, цепи блокировки и т. д.). В металлобумажных к. э. применением металлизированных обкладок достигается большая удельная емкость (по сравнению с бумажными), однако уменьшается сопротивление изоляции. Они обладают свойством «самовосстанавливаться» после единичных побоях. Их не рекомендуется применять в цепях с очень низким давлением. В пленочных к. э. диэлектриком служит синтет. пленка (полистирол, оргороплас и др.). Они имеют большое сопротивление изоляции, большие ТКЕ, малые потери, относит, малую удельную стоимость. В комбинированных к. э. (бумажно-пленочных) совместное применение бумаги и пленки увеличивает сопротивление изоляции и напряжение пробоя, отчего повышается надежность к. э. В электролитических (оксидных) к. э. диэлектриком служит оксидная пленка, нанесенная электролитическим способом на поверхность пластин из алюминия, которые служат одной из обкладок к. э., второй обкладкой служит жидкий, полужидкий или пастообразный электролит или проводник. Такие к. э. применяют в цепях постоянного и пульсирующего тока низкой частоты в качестве блокировочных конденсаторов в цепях развязки, в электрических фильтрах и т. д.

К. э. переменной емкости или полупеременные изготовляют с механическим и электрически управляемой емкостью. Конденсатор переменной емкости с ТВ. диэлектриком в основном используется как полупеременные (подстроечные) с относительно малым изменением емкости. К. э. с переменной емкостью состоят из 2 групп пластин, неподвижных и подвижных роторных, соединенных осью. При вращении оси роторные пластины постепенно входят в зазоры между ними, в результате емкость плавно изменяется. Вот почему конденсаторы устанавливают на перекрестке электрических путей, там, где нужно отделить переменный ток от постоянного. К. э. используют также для настройки колебательных контуров всех радиоприемников, в авто устройствах в электрических фильтрах и т. д.

В любом теле есть как положительно, так и отрицательно заряженные частицы. Процесс заряжения (электризации) заключается в разделении разноименно заряженных частиц в теле.

Самый простой конденсатор состоит из двух металлических пластин (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, в качестве которого могут служить воздух, фарфор, слюда, бумага или другой материал, обладающий достаточно большим сопротивлением.

Величина, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд, называется электроемкостью и определяется по формуле:

q- заряд конденсатора, Кл;

U - напряжение между обкладками конденсатора,

Буквой С обозначают емкость конденсатора. За единицу емкости

принята фарада (Ф) - дань памяти известному английскому ученому Майклу Фарадею, который на заре развития электричества проводил многочисленные опыты с электричеством и магнетизмом. Чтобы оценить, какую огромную емкость представляет собой фарада, скажем, что даже емкость земного шара составляет всего 0,00071 Ф.

На практике для удобства вводятся более мелкие единицы: микрофарада (мкФ), нанофарада (нФ) и пикофарада (пФ). Между ними существует такое соотношение: 1 Ф = 106 мкФ =109 нФ =1012пФ; 1 мкФ - 103нФ - 106пФ; 1нФ = 103пФ.

Конденсаторы бывают постоянной и переменной емкости, а также подстроенные. УГО и внешний вид некоторых конденсаторов.

Расшифровка условных обозначений некоторых конденсаторов в зависимости от материала диэлектрика: БМ - бумажный малогабаритный; БМТ - бумажный малогабаритный теплостойкий; KJL- керамический дисковый; КЛС - керамический литой секционный; КМ - керамический монолитный, КПК-М - подстроечный керамический малогабаритный: КСО - слюдяной спрессованный; КТ - керамический трубчатый; МБГ - металлобумажный герметизированный; МБГО - металлобумажный герметизированный однослойный; МБМ - металлобумажный малогабаритный; ПО - пленочный открытый; ПСО - пленочный стирофлексный открытый; Г1М - полистироловый малогабаритный.

Современное условное обозначение конденсаторов состоит из букв и цифр. Первый элемент - буква или сочетание букв - обозначают подкласс конденсатора: К - постоянной емкости; КТ - подстроечные; КП - переменной емкости. Второй элемент (цифра) обозначает. группу конденсаторов в зависимости от вида диэлектрика: 31 - слюдяные малой мощности; 42 - бумажные металлизированные; 50 - оксидно-электролитические алюминиевые; 51 - оксидно-электролитические танталовые и др.; 52 - объемно-пористые; 53 - оксидно-полупроводниковые;- полиэтитентерефталатные; 2 - подстроечные и переменные конденсаторы с воздушным диэлектриком и 4 - с твердым диэлектриком. Третий элемент пишется через дефис и соответствует порядковому номеру разработки.

Попробуйте самостоятельно расшифровать типы конденсаторов: К50-12, К53-16, К73-9, КЗl-ll, КТ4-21.

У оксидных (по-старому электролитических) конденсаторов постоянной емкости у одной из обкладок на схеме проставляют плюс (б).

Такой же знак стоит и на корпусе конденсатора около соответствующего вывода. Надо запомнить, что для оксидного конденсатора требуется строгое соблюдение полярности подключения выводов. Если на плюсовом выводе окажется минус напряжения, конденсатор будет плохо работать или даже может выйти из строя.

Конденсаторы переменной емкости и подстроечный (в, г) состоят из двух основных элементов: статора и ротора. При повороте ручки-оси ротор перемещается относительно неподвижного статора, в результате чего изменяется емкость конденсатора.

Для конденсаторов постоянной емкости на схеме рядом с УГО указывают значение емкости в пикофарадах (пФ) или микрофарадах (мкФ).

При емкости менее 0,01 мкФ = 10 ставят число пикофарад без обозначения размерности, например, 15, 220, 9100. Для емкости 0,01 мкФ и более ставят число микрофарад с добавлением букв "мк", например, 0,01 мк, 0,15 мк, 1 мк, 10 мк. Для оксидных конденсаторов дополнительно указывают номинальное напряжение (оно написано на корпусе конденсатора) - 5 мк х 10 В, 100 мк х 25 В, 100 мк х 50 В. Для конденсаторов переменной емкости и подстроенных указывают пределы изменения емкости при крайних положениях изменения ручки-оси (ротора), например: 6...30, 10..180, 6...470 (в).

На корпусах конденсаторов номинальные емкости кодируются двумя или тремя цифрами и буквами русского или латинского алфавита : П (р) - пикофара-ды, Н (п) - нанофарады, М (и) - микрофарады. Номинальные емкости до 91 пФ выражают в пикофарадах, используя для обозначения букву П (р), от 100 до 9100 пФ - в долях нанофарады, а от 0,01 до 0,091 мкФ - в нанофарадах, которая обозначается буквой Н (п). Емкости от 0,1 мкФ и более выражают в микрофарадах, используя для этого букву М (μ).

Обозначение единицы емкости ставят впереди числа, если емкость выражается десятичной дробью: HI5 или n (0,15 нФ - 150 пФ), М47 или μ 47 (0,47 мкФ);

вместо запятой, если емкость составляет целое число с десятичной дробью: 1П6 или 1р6 (1,6пФ), 5Н1 или 5n1 (5,1 нФ = 5100пФ), ЗМЗ или ЗμЗ (3,3мкф).

Допустимое отклонение емкости в процентах маркируется после номинального значения цифрами или кодом: ±1 % - F (Р), ±2 % - G (Л), ±5% - J (И), ±10% - К (С), ±20% - М (В), ±30% - N (Ф). (В скобках указано старое обозначение).

Например, если на корпусе конденсатора написано М47И или u47J, то это расшифровывается так: 0,47 мкФ+5%, а 6Н8С (6л8К) означает 6,8 нф+10%.

Кроме номинальной емкости, допускаемого отклонения емкости и номинального напряжения на корпусе конденсатора могут быть сведения о температурном коэффициенте емкости (ТКЕ), который показывает относительное изменение емкости при изменении температуры на 1 °С. Положительный ТКЕ соответствует увеличению емкости при нагревании, отрицательный - уменьшению. В зависимости от величины ТКЕ конденсаторы постоянной емкости делят на группы. У керамических конденсаторов каждой группе соответствует определенный цвет корпуса и цветная метка. В связи с тем, что обычно в любительской практике ТКЕ не учитывается, мы систему его кодирования рассматривать не будем.

Конденсаторы, как и резисторы, можно соединять параллельно или последовательно. При параллельном соединении общая емкость может быть найдена путём суммирования.

При параллельном соединении оксидных конденсаторов важно следить за тем, чтобы были объединены между собой электроды одинаковой полярности. Помните, что результирующее напряжение при этом определяется минимальным рабочим напряжением использованных конденсаторов.

РИСУНОК!!!

На рис. показана цепь, состоящая из последовательно включенных оксидных конденсаторов, имеющих емкость 100 мкФ при рабочем напряжении 50В. Рабочее напряжение конденсатора, эквивалентного такому соединению, возрастает до 200 В (в четыре раза), а емкость уменьшается до 25 мкФ. Последовательное соединение конденсаторов чаще всего используется для увеличения рабочих напряжений. Далее проведем несколько лабораторных исследований по изучению конденсаторов.

Решение задачи на новый материал. При параллельном соединении конденсаторов емкость батареи С=С1+С2+С3

Емкость конденсаторов, образующих батарею, определим по формуле С1=С2=С3=q/U, тогда

Домашнее задание: конспект

Зад. стр. 160

2. , § 8.10; § 8.11.

Зад. стр. 218

Фамилия, имя, группа _____________________________________________

	Ёмкость конденсатора на С, Ф	Рабочее напряжение U, B	Энергия заряженного конденсатора W, Дж W=CU2/2	Заряд конденсатора q, Кл q=CU	Мощность конденсатора P[Вт]

Первый конденсатор был создан в 1745 г. голландским ученым Питером Мушенбруком , профессором Лейденского универси-тета. Проводя опыты по электризации тел, он опустил проводник от кондуктора элект-рической машины в стеклянный графин с водой. Случайно коснувшись пальцем этого проводника, ученый ощутил сильный элект-рический удар. Позже жидкость заменили металлическими проводниками изнутри и снаружи банки и назвали эту банку лейден-ской (рис. 4.68). В таком виде она про-существовала почти 200 лет.

Более сложные и совершенные конден-саторы нашли широкое применение в со-временных электротехнике и радиоэлектрон-ной технике. Они есть в фильтрах адаптеров, которые подают постоянное напряжение для питания электронных приборов, в радио-приемниках и радиопередатчиках как эле-менты колебательных контуров или состав-ные различных функциональных схем элект-ронной аппаратуры. В фотовспышках кон-денсаторы накапливают большой заряд, не-обходимый для работы импульсной лампы.

Мушенбрук Питер ван (1692 — 1761)— голландский физик. Родился в Лейде-не. Окончил Лейденский университет, был профессором Дуйсбургского, Утрехт-ского и с 1740 г. Лейденского универ-ситетов. Работы посвящены электри-честву, теплоте, оптике. В 1745 г. не-зависимо от Клейста изобрел первый конденсатор — лейденскую банку и провел с ней ряд опытов, в частности обратил внимание на физиологическое действие тока. Был автором первого си-стемного курса физики, а его двухтом-ное издание «Введение в натуральную философию» (1762 г.) было энциклопе-дией физических знаний того времени.

В электротехнике конденсаторы обеспе-чивают необходимый режим работы элект-родвигателей, автоматических и релейных приборов, линий электропередач и т.п. Материал с сайта

Рис. 4.70. Разные типы конденсаторов постоянной емкости

Во многих широкодиапазонных радио-приемниках конденсаторы переменной ем-кости (рис. 4.69) позволяют плавно изме-нять собственную частоту колебательного контура при поиске передачи необходимой радиостанции. Широко распространены кон-денсаторы, емкость которых можно изме-нять электрическим способом. Их называют варикапами.

Конструктивно конденсаторы могут быть плоскими , трубчатыми , дисковыми . В ка-честве диэлектрика в них применяют парафи-нированную бумагу, слюду, воздух, пласт-массы, керамику и т. п. (рис.4.70). Благодаря искусственным изоляционным материалам в наше время созданы конденсаторы боль-шой емкости, приходящейся на единицу объема.