POLITECHNIKA ŁÓDZKA

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI

Studia Stacjonarne Rok akademicki 2013/2014

Kierunek Energetyka Semestr I

TECHNOLOGIA INFORMACYJNA

Tytuł projektu :

Kondensatory i ich pojemność.

Autor Zuzanna Giesko

nr albumu 188240

Data oddania 24.02.2014 r.

Definicja

Wstęp[1.]

Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych dielektrykiem, na których zgromadzone są ładunki elektryczne jednakowej wartości ale o przeciwnych znakach.

Najprostsze kondensatory zbudowane są z dwóch płytek metalowych, między którymi znajduje się np. powietrze, materiał ceramiczny, papier impregnowany dielektrykiem. Te płytki nazywa się okładkami kondensatora.

Rys. 1.1 Kondensator

Opis teoretyczny

Doprowadzenie napięcia do okładek kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego. Po odłączeniu od źródła napięcia, ładunki utrzymują się na okładkach siłami przyciągania elektrostatycznego. Jeżeli kondensator, jako całość, nie jest naelektryzowany to cały ładunek zgromadzony na obu okładkach jest jednakowy co do wartości, ale przeciwnego znaku

Pojemność kondensatora

Pojemność kondensatora – wzór ogólny[2.]

Kondensator charakteryzuje pojemność określająca zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku. Pojemność wyrażana jest w faradach. Jeden farad to bardzo duża jednostka, dlatego w praktyce spotyka się kondensatory o pojemnościach piko-, nano-, mikro- i milifaradów. Odwrotnością pojemności elektrycznej jest elastancja wyrażana w darafach (nie jest to jednostka układu SI).

$C = \frac{Q}{U}$ (2.1)

C – pojemność, w faradach

Q – ładunek zgromadzony na jednej okładce, w kulombach

U – napięcie elektryczne między okładkami, w woltach

Pojemność kondensatora płaskiego

Pojemność kondensatora płaskiego jest wprost proporcjonalna do powierzchni S jego okładki i odwrotnie proporcjonalna do odległości d między okładkami. Wyraża to następujący wzór:

$C = \varepsilon_{0}\varepsilon_{r}\frac{S}{d}$ (2.2)

S – powierzchnia okładek kondensatora

d – odległość między okładkami

ε₀ – przenikalność elektryczna próżni

ε_r – względna przenikalność elektryczna ośrodka

Pojemność pożądana

Podobnie jak rezystory i cewki, także kondensatory można łączyć w celu uzyskania pożądanej pojemności. W połączeniu szeregowym, pojemność zastępcza dana jest wzorem:

$\frac{1}{C_{z}} = \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \ldots + \frac{1}{C_{n}} = \sum_{i = 1}^{n}\frac{1}{C_{1}}$ (2.3)

Oznaczenia

Oznaczenia kondensatorów [3.]

Wartość pojemności i dopuszczalnego napięcia pracy jest oznakowana na każdym kondensatorze bądź w postaci opisu cyfrowego bądź też za pomocą kodu paskowego.
W pierwszym przypadku stosuje się nadruk liczbowy wraz z jednostkami, np. 10 µm /16 V. Zwykle w oznaczeniu jednostki pomija się literę F. W drugim przypadku stosuję się kod paskowy naniesiony na kondensatorze . Kondensator może być oznaczony trzema, czterema lub pięcioma paskami.

Oznaczenie barwne składa się z pięciu pasków: pierwszy to współczynnik temperaturowy. Drugi i trzeci to liczby znaczące. Czwarty to mnożnik, przez który mnoży się wartości odczytane z drugiego i trzeciego paska, Piąty pasek oznacza tolerancję.

Tabela 3.1 Tablica kodów paskowych kondensatorów

kolor	opis koloru	Pasek 1	Pasek 2	Pasek 3 (opcjonalnie)	Pasek 4 (opcjonalnie)	mnożnik
	czarny		0	0	0	x 1pF
	brązowy	1	1	1	1	x 10pF
	czerwony	2	2	2	2	x 100pF
	pomarańczowy	3	3	3	3	x 1nF
	żółty	4	4	4	4	x 10nF
	zielony	5	5	5	5	x 100nF
	niebieski	6	6	6	6	≠ 0,25%
	fioletowy	7	7	7	7	≠0.1%
	szary	8	8	8	8

Obliczanie pojemności kondensatora

Zależność pojemności kondensatora od napięcia

Pojemność elektryczna – zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku. Pojemność kondensatora określają przenikalność elektryczna, oraz rozmiary (grubość i powierzchnia) materiału dielektrycznego wypełniającego przestrzeń między elektrodami przewodzącymi.

Wykres 4.1: Wykres zależności pojemności kondensatora od napięcia

Tabela 4.1: Tabela przykładowych wartości napięć i ładunków

U [V]	Q [C]	C[F]
0,8	3,2	4,00
1,2	3,6	3,00
2,4	4	1,67
3,6	4,4	1,22
4,8	4,8	1,00
6	4,9	0,82
7,2	5	0,69
8,4	5,1	0,61
10,6	5,2	0,49

Pojemność kondensatora w próżni

Wykres 4.2: Wykres zależności pojemności kondensatora płaskiego od odległości między okładkami kondensatora

Spis literatury

[1.] http://pl.wikipedia.org/wiki/Kondensator

[2.] http://wermutman.w.interia.pl/kondensatory.html

[3.] http://hobby-elektronika.eu/kondensatory.html