Чому конденсатор не пропускає постійний струм. Чому конденсатор не пропускає постійний струм, але зате пропускає змінний? Як влаштований конденсатор

Постійної напруги і виставляємо на його крокодилів напруга в 12 Вольт. Лампочку теж беремо на 12 Вольт. Тепер між одним щупом блоку живлення і лампочки вставляємо конденсатор:

Ні-і, не горить.

А ось якщо безпосередньо зробити, то горить:

Звідси напрошується висновок: постійний струм через конденсатор не тече!

Якщо чесно, то в початковий момент подачі напруги струм все-таки тече на частки секунди. Все залежить від ємності конденсатора.

Конденсатор в колі змінного струму

Отже, щоб дізнатися, чи тече змінний струм через конденсатор, нам потрібен генератор змінного струму. Думаю, цей генератор частоти цілком зійде:

Так як китайський генератор у мене дуже слабенький, то ми замість навантаження-лампочки будемо використовувати простий на 100 Ом. Також візьмемо і конденсатор ємністю в 1 микрофарад:

Споює якось ось так і подаємо сигнал з генератора частоти:

Далі за справу береться. Що таке осцилограф і з чим його їдять, читаємо тут. Будемо використовувати відразу два канали. На одному екрані будуть висвітлюватися відразу два сигнали. Тут на екранчику вже видно наведення від мережі 220 Вольт. Не звертайте уваги.

Будемо подавати змінну напругу і дивитися сигнали, як кажуть професійні електронники, на вході і на виході. Одночасно.

Все це буде виглядати приблизно ось так:

Отже, якщо у нас частота нульова, то це означає постійний струм. Постійний струм, як ми вже бачили, конденсатор не пропускає. З цим начебто розібралися. Але що буде, якщо подати синусоїду з частотою в 100 Герц?

На дисплеї осцилографа я вивів такі параметри, як частота сигналу і його амплітуда: F - це частота, Ma - амплітуда (ці параметри позначив білої стрілочкою). Перший канал позначений червоним кольором, а другий канал - жовтим, для зручності сприйняття.

Червона синусоїда показує сигнал, який видає нам китайський генератор частоти. Жовта синусоїда - це те, що ми вже отримуємо на навантаженні. У нашому випадку навантаженням є резистор. Ну ось, власне, і все.

Як ви бачите на осциллограмме вище, з генератора я подаю синусоїдальний сигнал з частотою в 100 Герц і амплітудою в 2 Вольта. На резисторі ми вже бачимо сигнал з такою ж частотою (жовтий сигнал), але його амплітуда становить якихось 136 мілівольт. Та ще й сигнал вийшов якийсь "кошлатий". Це пов'язано з так званими "". Шум - це сигнал з маленькою амплітудою і безладним зміною напруги. Він може бути викликаний самими радіоелементами, а також це можуть бути перешкоди, які ловляться з навколишнього простору. Наприклад дуже добре "шумить" резистор. Значить "кошлатість" сигналу - це сума синусоїди і шуму.

Амплітуда жовтого сигналу стала менше, та ще й графік жовтого сигналу зсувається вліво, тобто випереджає червоний сигнал, або науковою мовою, з'являється зсув фаз. Випереджає саме фаза, а не сам сигнал.Якби випереджав сам сигнал, то у нас би тоді вийшло, що сигнал на резисторі з'являвся б за часом раніше, ніж сигнал, поданий на нього через конденсатор. Вийшло б якесь ті переміщення в часі :-), що звичайно ж, неможливо.

зрушення фаз - це різницю між початковими фазами двох вимірюваних величин. В даному випадку напруги. Для того, щоб зробити вимір зсуву фаз, має бути умова, що у цих сигналів одна і та ж частота. Амплітуда може бути будь-хто. Нижче на малюнку наведено цей самий зрушення фаз або, як ще його називають, різниця фаз:

Давайте збільшимо частоту на генераторі до 500 Герц

На резисторі вже отримали 560 милливольта. Зрушення фаз зменшується.

Збільшуємо частоту до 1 кілогерц

На виході у нас вже 1 Вольт.

Ставимо частоту 5 кілогерц

Амплітуда 1,84 Вольта і зрушення фаз явно стає менше

Збільшуємо до 10 кілогерц

Амплітуда вже майже така ж як і на вході. Зрушення фаз менш помітний.

Ставимо 100 кілогерц:

Зсуву фаз майже немає. Амплітуда майже така ж, як і на вході, тобто 2 Вольта.

Звідси робимо глибокодумні висновки:

чим більше частота, Тим менший опір конденсатор надає змінному струмі. Зрушення фаз убуває зі збільшенням частоти майже до нуля. на нескінченно низьких частотах його величина становить 90 градусів абоπ / 2 .

Якщо побудувати обрізок графіка, то вийде типу щось цього:

По вертикалі я відклав напруга, по горизонталі - частоту.

Отже, ми з вами дізналися, що опір конденсатора залежить від частоти. Але чи тільки від частоти? Давайте візьмемо конденсатор ємністю в 0,1 микрофарад, тобто номіналом в 10 разів менше, ніж попередній і знову проженемо по цим же частотах.

Дивимося і аналізуємо значення:

Уважно порівняйте амплітудні значення жовтого сигналу на одній і тій же частоті, але з різними номіналами конденсатора. Наприклад, на частоті в 100 Герц і номіналом конденсатора в 1 мкФ амплітуда жовтого сигналу дорівнювала 136 мілівольт, а на цій же самій частоті амплітуда жовтого сигналу, але з конденсатором в 0,1 мкФ вже була 101 мілівольт (в реальності ще менше через перешкод ). На частоті 500 Герц - 560 мілівольт і 106 мілівольт відповідно, на частоті в 1 кілогерц - 1 Вольт і 136 мілівольт і так далі.

Звідси висновок напрошується сам собою: при зменшенні номіналу конденсатора його опір стає більше.

За допомогою фізико-математичних перетворень фізики і математики вивели формулу для розрахунку опору конденсатора. Прошу любити і жалувати:

де, Х С - це опір конденсатора, Ом

П -постійна і дорівнює приблизно 3,14

F - частота, вимірюється в Герцах

З - ємність, вимірюється в Фарадах

Так ось, поставте в цю формулу частоту в нуль Герц. Частота в нуль Герц - це і є постійний струм. Що вийде? 1/0 \u003d нескінченність або дуже великий опір. Коротше кажучи, обрив ланцюга.

висновок

Забігаючи вперед, можу сказати, що в даному досвіді ми отримали (ФВЧ). За допомогою простого конденсатора і резистора, застосувавши де-небудь в звуковій апаратурі такий фільтр на динамік, в динаміці ми чутиме лише пискляві високі тони. А ось частоту баса якраз і заглушить такий фільтр. Залежність опору конденсатора від частоти дуже широко використовується в радіоелектроніці, особливо в різних фільтрах, де треба погасити одну частоту і пропустити іншу.

Було розказано про електролітичних конденсаторах. В основному вони застосовуються в ланцюгах постійного струму, в якості фільтруючих ємностей в випрямлячах. Також без них не обійтися в розв'язують ланцюжках харчування транзисторних каскадів, стабілізаторах і транзисторних фільтрах. При цьому, як було сказано в статті, постійного струму вони не пропускають, а на змінному працювати зовсім не хочуть.

Для ланцюгів змінного струму існують неполярні конденсатори, причому, безліч їх типів говорить про те, що умови роботи дуже різноманітні. У тих випадках, коли потрібна висока стабільність параметрів, а частота досить висока, застосовуються конденсатори повітряні і керамічні.

До параметрів таких конденсаторів пред'являються підвищені вимоги. В першу чергу це висока точність (маленький допуск), а також незначний температурний коефіцієнт ємності ТКЕ. Як правило, такі конденсатори ставляться в коливальних контурах приймальної і передавальної радіоапаратури.

Якщо ж частота невелика, наприклад, частота освітлювальної мережі або частоти звукового діапазону, то цілком можливе застосування паперових і металопаперові конденсаторів.

Конденсатори з паперовим діелектриком мають обкладання з тонкої металевої фольги, найчастіше алюмінієвої. Товщина обкладок коливається в межах 5 ... 10мкм, що залежить від конструкції конденсатора. Між обкладками вкладений діелектрик з конденсаторного паперу, просоченої ізоляційним складом.

З метою підвищення робочої напруги конденсатора папір може бути покладена в кілька шарів. Весь цей пакет скручується, як килимова доріжка, і поміщається в корпус круглого або прямокутного перерізу. При цьому, звичайно, від обкладок робляться висновки, а корпус такого конденсатора ні з чим не з'єднаний.

Паперові конденсатори використовуються в низькочастотних ланцюгах при великих робочих напружених і значних токах. Одне з таких дуже поширених застосувань - включення трифазного двигуна в однофазну мережу.

У металопаперові конденсаторах роль обкладок виконує розпилений у вакуумі на конденсаторний папір найтонший шар металу, все того ж алюмінію. Конструкція конденсаторів така ж, як і паперових, правда, габарити набагато менше. Область застосування обох типів приблизно однакова: ланцюги постійного, пульсуючого і змінного струму.

Конструкція паперових і металопаперові конденсаторів, крім ємності, забезпечує цим конденсаторів ще й значну індуктивність. Це призводить до того, що на якийсь частоті паперовий конденсатор перетворюється в резонансний коливальний контур. Тому такі конденсатори застосовуються лише на частотах не більше 1МГц. На малюнку 1 показані паперові і металопаперові конденсатори, що випускалися в СРСР.

Малюнок 1.

Старовинні металопаперові конденсатори мали властивість самовідновлення після пробою. Це були конденсатори типів МБГ і МБГЧ, але тепер їх замінили конденсатори з керамічним або органічним діелектриком типів К10 або К73.

У деяких випадках, наприклад, в аналогових запам'ятовуючих пристроях, або по іншому, пристроях вибірки-зберігання (ПВЗ) до конденсаторів пред'являються особливі вимоги, зокрема, малий струм витоку. Тоді на допомогу приходять конденсатори, діелектрики яких виконані з матеріалів з високим опором. В першу чергу це фторопластові, полістирольні та поліпропіленові конденсатори. Кілька менший опір ізоляції у слюдяних, керамічних і полікарбонатних конденсаторів.

Ці ж конденсатори використовуються в імпульсних схемах, Коли потрібна висока стабільність. В першу чергу для формування різних часових затримок, імпульсів певної тривалості, а також для завдання робочих частот різних генераторів.

Щоб тимчасові параметри схеми були ще більш стабільні, в деяких випадках рекомендується використовувати конденсатори з підвищеним робочою напругою: нічого поганого немає в тому, щоб в схему з напругою 12В встановити конденсатор з робочою напругою 400 або навіть 630В. Місця такий конденсатор займе, звичайно, побільше, але і стабільність роботи всієї схеми в цілому теж збільшиться.

Електрична ємність конденсаторів вимірюється в Фарадах Ф (F), але це величина дуже велика. Досить сказати, що ємність Земної кулі не перевищує 1Ф. У всякому разі, саме так написано в підручниках фізики. 1 Фарада це ємність, при якій при заряді q в 1 кулон різниця потенціалів (напруга) на обкладинках конденсатора становить 1В.

З щойно сказаного випливає, що Фарада величина дуже велика, тому на практиці частіше використовуються більш дрібні одиниці: мікрофарад (мкФ, μF), нанофарадах (нФ, nF) і пикофарад (пФ, pF). Ці величини виходять за допомогою використання часткових і кратних приставок, які показані в таблиці на малюнку 2.

Малюнок 2.

Сучасні деталі стають все менше, тому не завжди вдається на них нанести повну маркування, все частіше користуються різними системами умовних позначень. Всі ці системи в вигляді таблиць і пояснень до них можна знайти в інтернеті. На конденсаторах, призначених для SMD монтажу, найчастіше не ставиться взагалі ніяких позначень. Їх параметри можна прочитати на упаковці.

Для того, щоб з'ясувати, як поводяться конденсатори в ланцюгах змінного струму, пропонується виконати кілька найпростіших дослідів. При цьому, якихось особливих вимог до конденсаторів не пред'являється. Цілком підійдуть самі звичайні паперові або металопаперові конденсатори.

Конденсатори проводять змінний струм

Щоб переконатися в цьому на власні очі, досить зібрати нескладну схему, показану на малюнку 3.

Малюнок 3.

Спочатку треба включити лампу через конденсатори C1 і C2, з'єднані паралельно. Лампа буде світитися, але не дуже яскраво. Якщо тепер додати ще конденсатор C3, то світіння лампи помітно збільшиться, що говорить про те, що конденсатори надають опору проходженню змінного струму. Причому, паралельне з'єднання, тобто збільшення ємності, це опір знижує.

Звідси висновок: чим більше ємність, тим менше опір конденсатора проходженню змінного струму. Це опір називається ємнісним і в формулах позначається як Xc. Ще Xc залежить від частоти струму, чим вона вища, тим менше Xc. Про це буде сказано трохи пізніше.

Інший досвід можна виконати використовуючи лічильник електроенергії, попередньо відключивши всі споживачі. Для цього треба з'єднати паралельно три конденсатора по 1мкФ і просто включити їх в розетку. Звичайно, при цьому треба бути гранично обережним, або навіть припаяти до конденсаторів стандартну вилку. робоча напруга конденсаторів повинно бути не менше 400В.

Після цього підключення досить просто поспостерігати за лічильником, щоб переконатися, що він стоїть на місці, хоча за розрахунками такий конденсатор еквівалентний по опору лампі розжарювання потужністю близько 50 Вт. Питається, чому не крутить лічильник? Про це теж буде розказано в наступній статті.

Типовий конденсатор зі схемним позначенням «С» відноситься до категорії найбільш поширених радиокомпонентов, що працюють в ланцюгах як змінного, так і постійного струму. У першому випадку він використовується як елемент блокування і ємнісний навантаження, а в другому - в якості фільтруючого ланки випрямних ланцюжків з пульсуючим струмом. Конденсатор в колі змінного струму виглядає так, як це зображено на малюнку нижче.

На відміну від іншого поширеного радіокомпонентів, званого резистором, конденсатор в колі змінного струму вносить в неї реактивну складову, що призводить до утворення зсуву фаз між прикладеною ЕРС і викликаним нею струмом. Ознайомимося з тим, що таке реактивна складова і ємкісне опір, більш докладно.

Включення в ланцюзі синусоїдальної ЕРС

види включень

Конденсатор в ланцюзі постійного струму (без змінної складової) працювати, як відомо, не може.

Зверніть увагу! Це твердження не стосується згладжуючих фільтрів, де протікає пульсуючий струм, а також спеціальних блокуючих схем.

Зовсім інша картина спостерігається, якщо розглядати включення цього елемента в колі змінного струму, в якій він починає вести себе більш активно і може виконувати відразу кілька функцій. У цьому випадку конденсатор може використовуватися в наступних цілях:

• Для блокування постійної складової, завжди присутня в будь-якій електронній схемі;
• З метою створення опору на шляху поширення високочастотних (ВЧ) компонентів оброблюваного сигналу;
• Як ємнісний навантажувальний елемент, що задає частотні характеристики схеми;
• Як елемент коливальних контурів і спеціальних фільтрів (НЧ і ВЧ).

З усього перерахованого відразу видно, що в переважній більшості випадків конденсатор в колі змінного струму використовується як частотно-залежний елемент, здатний надавати певний вплив на що протікають по ній сигнали.

Найпростіший тип включення

Відбуваються при такому включенні процеси наведені на розміщеному нижче малюнку.

Вони можуть бути описані шляхом введення поняття гармонійної (синусоїдальної) ЕРС, яка виражається якU = Uo cos ω t, І виглядають наступним чином:

• При наростанні змінної ЕРС конденсатор заряджається протікає по ньому електричним струмом I, максимальним в початковий момент часу. У міру заряду ємності величина зарядного струму поступово зменшується і повністю обнуляється в той момент, коли ЕРС досягає свого максимуму;

Важливо! Таке різноспрямована зміна струму і напруги призводить до утворення між ними характерного для цього елемента зсуву фаз на 90 градусів.

• На цьому перша чверть періодичного коливання закінчується;
• Далі синусоїдальна ЕРС поступово зменшується, внаслідок чого конденсатор починає розряджатися, і в цей час в ланцюзі протікає наростаючий по амплітуді струм. При цьому спостерігається той же відставання його по фазі, що було в першій чверті періоду;
• По завершенні цієї стадії конденсатор повністю розряджається (при цьому ЕРС дорівнює нулю), а струм в ланцюзі досягає максимуму;
• У міру наростання зворотного (розрядного) струму ємність перезаряджається, внаслідок чого струм поступово знижується до нуля, а ЕРС досягає свого пікового значення (тобто весь процес повертається у вихідну точку).

Далі всі описані процеси повторюються з періодичністю, що задається частотою зовнішньої ЕРС. Зрушення по фазі між струмом і ЕРС може розглядатися як якесь опір зміні напруги на конденсаторі (відставання його від струмових коливань).

ємнісний опір

поняття ємності

При дослідженні процесів, що протікають в ланцюгах з підключеним в них конденсатором, виявлено, що час заряду і розряду для різних зразків цього елемента істотно відрізняється одне від іншого. На підставі даного факту було введено поняття ємності, яке визначається як здатність конденсатора накопичувати заряд під впливом заданого напруги:

Після цього зміна заряду на його обкладках з часом можна уявити як:

але оскількиQ= CU, То шляхом нескладних обчислень отримуємо:

I \u003d CxdU / dt \u003d ω C Uo cos ω t \u003d Io sin (ω t + 90),

тобто струм тече через конденсатор таким чином, що він починає випереджати по фазі напруга на 90 градусів. Такий же результат виходить при використанні інших математичних підходів до цього електричному процесу.

векторне подання

Для більшої наочності в електротехніці використовується векторне подання розглянутих процесів, а для кількісної оцінки уповільнення реакції вводиться поняття ємнісного опору (дивіться фото нижче).

З векторної діаграми також видно, що струм в ланцюзі конденсатора випереджає по фазі напругу на 90 градусів.

Додаткова інформація. При вивченні «поведінки» котушки в ланцюзі синусоїдального струму було виявлено, що він в ній, навпаки, відстає по фазі від напруги.

І в тому, і в іншому випадку спостерігається відмінність в фазних характеристиках процесів, які свідчать про реактивному характері навантаження в ланцюзі змінної ЕРС.

Випускаючи з уваги складні для опису диференціальні обчислення, для подання опору ємнісний навантаження отримаємо:

З неї випливає, що створюване конденсатором опір обернено пропорційно частоті змінного сигналу і ємності встановленого в ланцюг елемента. Зазначена залежність дозволяє будувати на основі конденсатора такі частотно-залежні схеми, як:

• Інтегрують і диференційні ланцюжка (спільно з пасивним резистором);
• НЧ і ВЧ фільтруючі елементи;
• Реактивні ланцюга, що використовуються для поліпшення навантажувальних характеристик силового обладнання;
• Резонансні контури послідовного і паралельного типу.

У першому випадку за допомогою ємності вдається довільно змінювати форму прямокутних імпульсів, збільшуючи їх тривалість (інтегрування) або скорочуючи її (диференціювання).

Фільтруючі ланцюжка і резонансні контуру широко використовуються в лінійних схемах самого різного класу (Підсилювачі, перетворювачі, генератори та подібні їм пристрої).

Графік ємнісного опору

Доведено, що струм через конденсатор протікає тільки під впливом гармонійно змінюється напруги. При цьому сила струму в ланцюжку визначається ємністю даного елемента, так що чим більше ємність конденсатора, тим він значніше за величиною.

Але можна простежити і зворотну залежність, у відповідність з якою опір конденсатора зростає з пониженням частотного параметра. Як приклад розглянемо графік, наведений на малюнку нижче.

З наведеної вище залежно можна зробити наступні важливі висновки:

• Для струму постійної величини (частота \u003d 0) Хс одно нескінченності, що означає неможливість його протікання в ній;
• При дуже високих частотах опір цього елемента прагне до нуля;
• За інших рівних умов воно визначається ємністю встановленого в ланцюзі конденсатора.

Певний інтерес представляють питання розподілу електричної енергії в ланцюгах змінного струму з включеним в них конденсатором.

Робота (потужність) в ємнісний навантаженні

Подібно до випадку з індуктивністю, при дослідженні «поведінки» конденсатора в ланцюгах змінної ЕРС виявлено, що витрати потужності в них з-за зсуву фаз U і I не спостерігається. Останнє пояснюється тим, що електрична енергія на початковому етапі процесу (при заряді) запасається між обкладинками конденсатора, а на другий його стадії - віддається назад в джерело (дивіться малюнок нижче).

Внаслідок цього ємнісний опір відноситься до категорії реактивних, або безваттних, навантажень. Однак такий висновок можна вважати чисто теоретичним, оскільки в реальних ланцюгах завжди присутні звичайні пасивні елементи, що мають не реактивним, а активним або ватним опором. До них відносяться:

• Опору підвідних проводів;
• Провідності діелектричних зон в конденсаторі;
• Розсіювання на контактах;
• Активні опору витоків котушок тощо.

У зв'язку з цим в будь-який реальної електричної ланцюжку завжди є втрати активної потужності (її розсіювання), що визначаються в кожному випадку індивідуально.

Особливу увагу слід звернути на внутрішні втрати, пов'язані з витоками через діелектрик і поганим станом ізоляції між пластинами (обкладками). Звернемося до наступних визначень, що враховує реальний стан справ. Так, втрати, пов'язані з якісними характеристиками діелектрика, називаються діелектричними. Енергетичні витрати, що відносяться на недосконалість знаходиться між пластинами ізоляції, прийнято класифікувати як втрати через витоки в конденсаторному елементі.

На завершення цього огляду цікаво простежити за однією аналогією, що представляє процеси, що відбуваються в конденсаторної ланцюга з пружною механічною пружиною. І, дійсно, пружина, подібно до цього елементу, протягом однієї частини періодичного коливання накопичує в собі потенційну енергію, а в другій фазі - віддає її назад в кінетичної формі. На підставі такої аналогії може бути представлена \u200b\u200bвся картина поведінки конденсатора в ланцюгах зі змінною ЕРС.

Відео

На питання Чому конденсатор не пропускає постійний струм, але зате пропускає змінний? заданий автором Sodd15 sodd краща відповідь це Струм тече тільки до тих пір, поки конденсатор заряджається.
У ланцюзі постійного струму конденсатор заряджається порівняно швидко, після чого струм зменшується і практично припиняється.
У колі змінного струму конденсатор заряджається, потім напруга змінює полярність, він починає розряджатися, а потім заряджатися в зворотну сторону, і т. Д. - струм тече постійно.
Ну уявіть собі банку, в яку можна налити воду тільки до тих пір, поки вона не заповниться. Якщо напруга постійна, банку заповниться і після цього ток припиниться. А якщо напруга змінна - вода в банку заливається - виливається - заливається і т. Д.

відповідь від просунути[Новачок]
спасибі хлопці за класну інформацію !!!

відповідь від Avotara[Гуру]
Конденсатор не пропускає струм він може тільки заряджати та розряджати
На постійному струмі конденсатор заряджається 1 раз а далі стає марним в ланцюзі.
На пульсуючому струмі коли напруга підвищується він заряджається (накопичує в собі електричну енергію), а коли напруга від максимального рівня починає знижуватися він повертає енергію в мережу стабілізуючи при цьому напруга.
На змінному струмі коли напруга зростає від 0 до максимуму конденсатор заряджається, коли знижується від максимуму до 0 розряджається повертаючи енергію назад в мережу, коли полярність змінюється все відбувається точно також але з іншого полярністю.

відповідь від нарівні[Гуру]
Конденсатор насправді не пропускає крізь себе струм. Конденсатор спочатку накопичує на своїх обкладинках заряди - на одній обкладці надлишок електронів, на інший недолік - а потім віддає їх, в результаті у зовнішній ланцюга електрони бігають туди-сюди - з одного обкладки тікають, на другу вдаються, потім назад. Тобто рух електронів туди-сюди у зовнішній ланцюга забезпечується, в ній йде струм - але не всередині конденсатора.
Скільки електронів може прийняти обкладка конденсатора при напрузі, в один вольт, називається ємністю конденсатора, але її зазвичай вимірюють не в трильйони електронів, а в умовних одиницях ємності - Фарада (мікрофарадах, пікофарад).
Коли говорять, що струм йде через конденсатор, це просто спрощення. Все відбувається так, як ніби-то через конденсатор йшов струм, хоча насправді струм йде тільки зовні конденсатора.
Якщо заглиблюватися в фізику, то перерозподіл енергії в поле між пластинами конденсатора називають струмом зміщення на відміну від струму провідності, що представляє собою переміщення зарядів, але струм зміщення - це вже поняття з електродинаміки, пов'язане з рівняннями Максвелла, зовсім інший рівень абстракції.

відповідь від сосочок[Гуру]
в чисто фізичному плані: конденсатор - є хіба ланцюга, т. к. його прокладки не стикаються один з одним, між ними діелектрик. а як ми знаємо діелектрики не проводять електрічесній струм. тому постійний струм через нього і не йде.
хоча ...
Конденсатор в ланцюзі постійного струму може проводити струм в момент включення його в ланцюг (відбувається заряд або перезаряд конденсатора), після закінчення перехідного процесу струм через конденсатор не тече, так як його обкладки розділені діелектриком. У ланцюзі же змінного струму він проводить коливання змінного струму за допомогою циклічної перезарядки конденсатора.
а для змінного струму конденсатор є частиною коливального контуру. він грає роль накопичувача електричної енергії і в поєднанні з котушкою, вони прекрасно співіснують, переобразовивая електричну енегріі в магнітну і назад зі швидкістю / частотою рівною їх власної omega \u003d 1 / sqrt (C * L)
приклад: таке явище як блискавка. думаю чув. хоча поганий приклад, там зарядка відбувається через електризацію, изза тертя атмосферного повітря об поверхню землі. але пробою завжди як і в конденсаторі відбувається тільки при досягненні так званого пробивної напруги.
не знаю, чи допомогло тобі це 🙂

відповідь від [Email protected] [Новачок]
конденсатор працює як в змінному струмі так і в постійному, т. к. він заряджається на постійному струмі і не може нікуди подіти ту енергію, для цього в ланцюг з'єднують через ключ зворотний гілка, для зміни полярності, щоб його розрядити і звільнити місце для нової порції, неа змінному на оборот, кандёр заряджається і розряджається за рахунок зміни полярностей ....

Конденсатор (capacitor, cap) - це маленький «акумулятор», який швидко заряджається при наявності напруги навколо нього і швидко розряджається назад, коли напруги недостатньо для утримання заряду.

Основною характеристикою конденсатора є ємність. Вона позначається символом C, Одиниця її виміру - Фарад. Чим більше ємність, тим більший заряд може утримувати конденсатор при заданій напрузі. також чим більше ємність, тим менше швидкість зарядки і розрядки.

Типові значення, що застосовуються в мікроелектроніці: від десятків пикофарад (pF, пФ \u003d 0.000000000001 Ф) до десятків микрофарад (μF, мкФ \u003d 0.000001). Самі распростронённие типи конденсаторів: керамічний і електролітичний. Керамічні менше за розміром і зазвичай мають ємність до 1 мкФ; їм все одно який з контактів буде підключений до плюса, а який - до мінуса. Електролітичні конденсатори мають ємності від 100 пФ і вони полярні: до плюса повинен бути підключений конкретний контакт. Ніжка, відповідна плюса, робиться довше.

Конденсатор є дві пластини, розділені шаром діелектрика. Пластини накопичують заряд: одна позитивний, інша негативний; тим самим всередині створюється напруга. Ізолюючий діелектрик не дає внутрішнього напруження перетворитися у внутрішній струм, який би зрівняв пластини.

Зарядка і розрядка

Розглянемо таку схему:

Поки перемикач знаходиться в положенні 1, на конденсаторі створюється напруга - він заряджається. заряд Q на пластині в певний момент часу розраховується за формулою:

C - ємність, e - експонента (константа ≈ 2.71828), t - час з моменту початку зарядки. Заряд на другий пластині за значенням завжди точно такий же, але з протилежним знаком. якщо резистор R прибрати, залишиться лише невеликий опір проводів (воно і стане значенням R) І зарядка відбуватиметься дуже швидко.

Зобразивши функцію на графіку, отримаємо таку картину:

Як видно, заряд зростає не рівномірно, а назад-експоненціально. Це пов'язано з тим, що в міру того, як заряд накопичується, він створює все більше і більше зворотна напруга V c, Яке «чинить опір» V in.

Закінчується все тим, що V c стає рівним за значенням V in і струм перестає текти зовсім. У цей момент говорять, що конденсатор досяг точки насичення (equilibrium). Заряд при цьому досягає максимуму.

Згадавши Закон Ома, ми можемо зобразити залежність сили струму в нашій ланцюга при зарядці конденсатора.

Тепер, коли система знаходиться в рівновазі, поставимо перемикач в положення 2.

На пластинах конденсатора заряди протилежних знаків, вони створюють напругу - з'являється струм через навантаження (Load). Струм піде в протилежному напрямку, якщо порівнювати з напрямком джерела живлення. Розрядка теж буде відбуватися навпаки: спочатку заряд буде губитися швидко, потім, з падінням напруги створюваного ним же, все повільніше і повільніше. якщо за Q 0 позначити заряд, який був на конденсаторі спочатку, то:

Ці величини на графіку виглядають наступним чином:

Знову ж таки, через деякий час система прийде в стан спокою: весь заряд загубиться, напруга зникне, протягом струму припиниться.

Якщо знову скористатися перемикачем, все почнеться по колу. Таким чином конденсатор нічого не робить окрім як розмикає ланцюг коли напруга постійно; і «працює», коли напруга різко змінюється. Це його властивість і визначає коли і як він застосовується на практиці.

Застосування на практиці

Серед найбільш поширених в мікроелектроніці можна виділити такі шаблони:

Резервний конденсатор (bypass cap) - для зменшення ряби напруги харчування

Фільтруючий конденсатор (filter cap) - для поділу постійної і змінюється складових напруги, для виділення сигналу

резервний конденсатор

Багато схеми розраховані на отримання постійного, стабільного харчування. Наприклад 5 В. Їх їм поставляє джерело живлення. Але ідеальних систем не існує і в разі різкої зміни споживання струму пристроєм, наприклад коли включається компонент, джерело живлення не встигає «відреагувати» моментально і відбувається короткочасний спад напруги. Крім того, у випадках коли провід від джерела живлення до схеми досить довгий, він починає працювати як антена і теж вносити небажаний шум в рівень напруги.

Зазвичай відхилення від ідеального напруги не перевищує тисячної частки вольта і це являніе абсолютно незначно, якщо мова йде про харчування, наприклад, світлодіодів або електродвигуна. Але в логічних ланцюгах, де перемикання логічного нуля і логічної одиниці відбувається на основі зміни малих напруг, шуми харчування можуть бути помилково прийняті за сигнал, що призведе до невірного переключенню, яке за принципом доміно поставить систему в непередбачуване стан.

Для запобігання таких збоїв, безпосередньо перед схемою ставлять резервний конденсатор

У моменти, коли напруга повне, конденсатор заряджається до насичення і стає запасом резервного заряду. Як тільки рівень напруги на лінії падає, резервний конденсатор виступає в ролі швидкої батарейки, віддаючи накопичений раніше заряд, щоб заповнити пробіл поки ситуація не нормалізується. Така допомога основного джерела живлення відбувається величезна кількість разів щомиті.

Якщо міркувати з іншої точки зору: конденсатор виділяє з постійної напруги змінну складову і пропускаючи її через себе, веде її з лінії живлення в землю. Саме тому резервний конденсатор також називають «bypass capacitor».

У підсумку, згладжені напруга виглядає так:

Типовий конденсатори, який використовується для цих цілей - керамічні, номіналом 10 або 100 нФ. Великі електролітичні слабо підходять на цю роль, тому що вони повільніше і не зможуть швидко віддавати свій заряд в цих умовах, де шум володіє високою частотою.

В одному пристрої резервні конденсатори можуть бути присутніми у багатьох місцях: перед кожною схемою, що представляє собою самостійну одиницю. Так, наприклад, на Arduino вже є резервні конденсатори, які забезпечують стабільну роботу процесора, але перед харчуванням підключається до нього LCD екрана повинен бути встановлений свій власний.

фільтруючий конденсатор

Фільтруючий конденсатор використовується для зняття сигналу з сенсора, який передає його в формі змінюється напруги. Прикладами таких сенсорів являеются мікрофон або активна Wi-Fi антена.

Розглянемо схему підключення електретного мікрофона. Електретний мікрофон - найпоширеніший і повсюдний: саме такий застосовується в мобільних телефонах, В комп'ютерних аксесуарах, системах гучного зв'язку.

Для своєї роботи мікрофон вимагає харчування. У стані тиші, його опір великий і становить десятки кіло. Коли на нього впливає звук, затвор вбудованого всередині польового транзистора відкривається і мікрофон втрачає внутрішній опір. Втрата і відновлення опору відбувається багато разів щомиті і відповідає фазі звукової хвилі.

На виході нам цікаво напруга тільки в ті моменти, коли звук є. Якби не було конденсатора C, На вихід завжди б додатково вплинуло постійна напруга харчування. C блокує цю постійну складову і пропускає тільки відхилення, які і відповідають звуку.

Чутний звук, який нам і цікавий, знаходиться низькочастотному діапазоні: 20 Гц - 20 кГц. Щоб виділити з напруги саме сигнал звуку, а не високочастотні шуми харчування, як C використовується повільний електролітичний конденсатор номіналом 10 мкФ. Якщо був би використаний швидкий конденсатор, наприклад, на 10 нФ, на вихід пройшли б сигнали, не пов'язані зі звуком.

Зверніть увагу, що вихідний сигнал поставляється у вигляді негативного напруги. Тобто при з'єднанні виходу з землею, струм потече з землі до виходу. Пікові значення напруги у випадку з мікрофоном складають десятки мілівольт. Щоб привернути напруга назад і збільшити його значення, вихід V out зазвичай підключають до операційного підсилювачем.

з'єднання конденсаторів

Якщо порівнювати з з'єднанням резисторів, розрахунок підсумкового номіналу конденсаторів виглядає навпаки.

При паралельному з'єднанні сумарна ємність підсумовується:

При послідовному з'єднанні, підсумкова ємність розраховується за формулою:

Якщо конденсатора всього два, то при послідовному з'єднанні:

В окремому випадку двох одінахових конденсаторів сумарна ємність послідовного з'єднання дорівнює половині ємності кожного.

граничні характеристики

В документації на кожен конденсатор вказано максимальне допустиме напруження. Його перевищення може призвести до пробою діелектрика і вибуху конденсатора. Для електролітичних конденсаторів обов'язково повинна бути дотримана полярність. В іншому випадку або витече електроліт, або знову ж буде вибух.