Що таке конденсатор?

Конденсатор - поширене двухполюсное пристрій, що застосовується в різних електричних ланцюгах. Він має постійну або змінну ємність і відрізняється малою провідністю, він здатний накопичувати в собі заряд електричного струму і передавати його іншим елементам в електроланцюзі.
Найпростіші приклади складаються з двох пластинчастих електродів, розділених діелектриком і накопичують протилежні заряди. У практичних умовах ми використовуємо конденсатори з великим числом розділених діелектриком пластин.

Принцип дії

Призначення конденсатора і принцип його роботи - це найпоширеніші питання, якими переймаються новачки в електротехніці. В електричних схемах дані пристрої можуть використовуватися з різними цілями, але їх основною функцією є збереження електричного заряду, тобто, такий пристрій отримує електричний струм, зберігає його і згодом передає в ланцюг. Для кращого розуміння принципу роботи подивіться статтю про те, як зробити простий конденсатор своїми руками.

Заряд конденсатора починається при підключенні електронного приладу до мережі. У момент підключення приладу на електродах конденсатора багато вільного місця, тому електричний струм, що надходить в ланцюг, має найбільшу величину. У міру заповнення, електрострум буде зменшуватися і повністю пропаде, коли ємність пристрою буде повністю наповнена.

У процесі отримання заряду електричного струму, на одній пластині збираються електрони (частки з негативним зарядом), а на іншій - іони (частки з позитивним зарядом). Роздільником між позитивно і негативно зарядженими частинками виступає діелектрик, в якості якого можуть використовуватися різні матеріали.

У момент підключення електричного пристрою до джерела живлення, напруга в електричному ланцюзі має нульове значення. У міру заповнення ємностей напруга в ланцюзі збільшується і досягає величини, рівної рівню на джерелі струму.

При відключенні електричного кола від джерела живлення і підключенні навантаження, конденсатор перестає отримувати заряд і віддає накопичений ток іншим елементам. Навантаження утворює ланцюг між його пластинами, тому в момент відключення живлення позитивно заряджені частинки почнуть рухатися у напрямку до іонів.

Початковий струм в ланцюзі при підключенні навантаження буде дорівнювати напрузі на негативно заряджених частинках, розділеному на величину опору навантаження. При відсутності харчування конденсатор почне втрачати заряд і у напрямку зниження заряду в ємностях, в ланцюзі буде знижуватися рівень напруги і величини струму. Цей процес завершиться лише тоді, коли в пристрої не залишиться заряду.

На малюнку вище представлена конструкція паперового конденсатора:
а) намотування секціі-
б) сам пристрій.
На цьому зображенні:

1. папір;
2. фольга;
3. Ізолятор зі скла;
4. кришка;
5. корпус;
6. Прокладка з картону;
7. Обгортковий папір;
8. Секції.

Ємність конденсатора вважається найважливішою його характеристикою, від нього безпосередньо залежить час повної зарядки пристрою при підключенні приладу до джерела електричного струму. Час розрядки приладу також залежить від ємності, а також від величини навантаження. Чим вище буде опір R, тим швидше буде спустошувати ємність конденсатора.

Як приклад роботи конденсатора можна розглянути функціонування аналогового передавача або радіоприймача. При підключенні приладу до мережі, конденсатори, підключені до котушки індуктивності, почнуть накопичувати заряд, на одних пластинах будуть збиратися електроди, а на інших - іони. Після повної зарядки ємності пристрій почне розряджатися. Повна втрата заряду призведе до початку зарядки, але вже в зворотному напрямку, тобто, пластини мали позитивний заряд в цей раз будуть отримувати негативний заряд і навпаки.

Призначення і використання конденсаторів

В даний час їх використовують практично у всіх радіотехнічних і різних електронних схемах.
У електроланцюзі змінного струму вони можуть виступати в якості ємнісного опору. Наприклад, при підключенні конденсатора і лампочки до батарейці (постійний струм), лампочка світитися не буде. Якщо ж підключити таку ланцюг до джерела змінного струму, лампочка буде світитися, причому інтенсивність світла буде прямо залежати від величини ємності використовуваного конденсатора. Завдяки цим особливостям, вони сьогодні повсюдно застосовуються в ланцюгах в якості фільтрів, що пригнічують високочастотні і низькочастотні перешкоди.

Конденсатори також використовуються в різних електромагнітних прискорювачах, фотоспалах і лазерах, завдяки здатності накопичувати великий електричний заряд і швидко передавати його іншим елементам мережі з низьким опором, за рахунок чого створюється потужний імпульс.

У вторинних джерелах електричного живлення їх застосовують для згладжування пульсацій при випрямленні напруги.

Здатність зберігати заряд тривалий час дає можливість використовувати їх для зберігання інформації.

Використання резистора або генератора струму в ланцюзі з конденсатором дозволяє збільшити час заряду і розряду ємності пристрою, завдяки чому ці схеми можноиспользовать для створення времязадающих ланцюгів, що не пред`являють високих вимог до тимчасової стабільності.

У різної електричної техніці і в фільтрах вищих гармонік даний елемент застосовується для компенсації реактивної потужності.