Kapasitanssiyksiköt, kaavat, laskelmat, esimerkit

Se Kapasitanssi Se on kondensaattorin tai kouluttajan kuorman, mitattuna coulombissa ja sen sähköpotentiaalilla tai jännitteellä, mitattuna volteilla mitattuna. Se ilmaistaan ​​Faradio (F) -yksiköissä Michael Faradayn kunniaksi (1791-1867).

Kapasitanssi määritellään myös lauhduttimen tai sähkökondensaattorien ominaisuudeksi tai kapasiteetiksi, joka mitataan sähkövarauksen määrällä, joka voidaan varastoida erikseen sähköpotentiaalin muutosyksikköä kohti.

Lamppujen, samoin kuin minkä tahansa muun sähkölaitteen on oltava osa niiden toimintaa kapasitanssiin. Lähde: Pixabay.

Termi kapasitanssi otetaan käyttöön Preussin tutkijan Ewald Georg von Kleistin keksimän sähkökondensaattorin nimisen sähkölaitteen luomisen seurauksena vuonna 1745 ja hollantilaisesta fyysikosta Pieter Van Musschenbroekista riippumatta riippumatta.

Kondensaattorit ovat sähkölaitteita, jotka tallentavat sähkö latauksen ja lataavat sen heti. Tätä ominaisuutta on käytetty lukuisissa sähkölaitteissa, kuten televisio, radio, lamput, tietokone, muun muassa jokapäiväisessä elämässä.

[TOC]

Kondensaattori ja kapasitanssi

Kondensaattori tai kondensaattori koostuu kahdesta kuljettajasta, joilla on yhtä suuret kuormat ja muuten. Kuljettajia kutsutaan panssaripanssariksi tai lauhdutinlevyiksi.

Plakki on kytketty yhden akun positiiviseen (+) -liittimeen, kun taas toinen levy on kytketty negatiiviseen (-). Koska levyillä on yhtä suuret kuormat ja vastakkainen merkki, kondensaattorin nettokuorma on nolla (0).

Kapasitanssi on kondensaattorin muodostavien kuljettajan tai johtimien kuorman ja lauhduttimen levyjen välisen jännitealueen arvo.

Voi palvella sinua: Rosario -kylmäaine

Yksiköt ja kaavat

Kapasitanssikaava on seuraava:

C = Q / V

Missä c on kapasitanssi, Q - kuorma (jonka yksikkö on coulomb) ja v  Jännite (voltti)

Kapasitanssiyksikkö on Faradio (F), joka vastaa Coulomb / Voltio. Faradio on erittäin suuri yksikkö, joten käytetään mikrofradiumia (µF), mikä vastaa 10^-6 Farad; tai Faradio Peak (PF), joka vastaa 10^-12 Farad.

Kuinka kapasitanssi lasketaan?

Mikä on kondensaattorin kapasitanssiarvo, jonka levyjen kuorma on 5,10^-3 Coulomb ja 6 voltin jänniteero?

Soveltamalla ratkaisumme:

C = Q / V

= (5 · 10^-3 Coulomb) / (6 voltin)

= 8,33 · 10^-4  Farad

Esimerkit

Kapasitanssikaava vaihtelee kondensaattorin tyypistä riippuen.

Rinnakkaislevyjen kondensaattori

C = kε_jompikumpiA / d

K on dielektrinen vakio, jonka arvo on 1 ilmassa ja tyhjyyden. Tästä syystä kaava pienennetään:

C = ε_jompikumpiA / d

ε_jompikumpi Se on dielektrinen vakio, jonka arvo on lähellä 8 854,10^-12 F · m^-1, A on m: ssä ilmaistujen rinnakkaisten levyjen alue tai pinta², sillä aikaa d -d Etäisyys, joka erottaa rinnakkaiset levyt.

Pallomainen kondensaattori

C = 4πε_jompikumpiR -

Missä r on pallon säde metreinä.

Samankeskiset pallot

C = 4πε_jompikumpi / (1/ r₁ - 1/r₂-A

Samankeskinen sylinterikondensaattori

C = 2πε_jompikumpil/ln (R₂ / R₁-A

Missä lens on samankeskisten sylinterien pituus metreinä.

Ratkaisut

Rinnakkaiset litteät levyjen kondensaattori

Mikä on kondensaattorin tai kondensaattorin kapasiteetti ilmassa sen 3 cm: n levyjen alueella² ja erotettu 2 mm: n etäisyydellä?

Voi palvella sinua: 12 esimerkkiä kemiallisista emäksistä

Meillä on kaava:

C = ε_jompikumpiIlmoitus

Ja tiedot:

ε_jompikumpi = 8 854 x 10^-12 F · m^-1

A = 3 cm² (3 · 10^-4 m²-A

D = 2 mm (2 · 10^-3 m)

Jatka korvaamista:

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

= 1 3281 · 10^-14 F

Kondensaattori tai pallon muotoinen kondensaattori

Jos maata pidetään pallomaisena kondensaattorina, jonka säde (R) on 6.370 km: Mikä on kapasitanssisi arvo?

Tiedot:

C = 4πε_jompikumpiR -

Π = 3,1416

ε_jompikumpi = 8 854 · 10^-12 F.m^-1

R = 6.370 km (6,37 · 10⁶ m)

Kapasitanssikaavan arvot korvataan uudelleen:

C = (4 · 3 1416) (8 854 · 10^-12 F · m^-1) (6.37 · 10⁶ m)

= 7,09 · 10^-8 F

= 709 µF

Kondensaattorit

Kondensaattorit tai kondensaattorit voidaan yhdistää sarjaan tai rinnakkain.

Sarjan kondensaattorit

Sarjan kondensaattorit. Gabriel Bolívar -lähde CircuitLabin kautta

Yläkuva näyttää kolme sarjan kondensaattoria (C₁, C₂ ja c₃), samoin kuin akku, jossa on positiiviset (+) ja negatiiviset (-) päätteet. Näillä kondensaattoreilla on sarja ominaisuuksia suhteessa niiden jännitteeseen, kuormaan ja kapasitanttiin.

Jännitepisara (AV) kondensaattoreilla

ΔV_t = ΔV₁   +   ΔV₂   +    ΔV₃

Sarjakondensaattorien kokonaisjännitteen pudotus on yhtä suuri kuin kondensaattorien jännitteen summa.

Taakka  kondensaattorit

Q -_t = Q₁ = Q₂ = Q₃

Sama määrä kuormaa kiertää sarjan läpi.

Kondensaattorit

Sarjakondensaattorien vastaava kapasitanssi esittelee seuraavan suhteen:

1 C_Eq  = 1/c₁  +   1 C₂   +   1 C₃

Rinnakkaiskondensaattorit

Rinnakkaiskondensaattorit. Gabriel Bolívar -lähde CircuitLabin kautta.

Ylös meillä on kolme kondensaattoria järjestetty rinnakkain (c₁, C₂ ja c₃), jotka pitävät suhteessa jännitteen pudotukseen, kuormitukseen ja kapasitanssiin seuraavaa käyttäytymistä:

Voi palvella sinua: alkeenit

Jännitteen pudotus kondensaatioissa

ΔV_t  = ΔV₁  = ΔV₂  = ΔV₃

Rinnakkaiskondensaattoreissa kondensaattorien kokonaisjännitteen pudotus on sama kuin jokaisella kondensaattorilla.

Kondensaattorit

Q -_t  = Q₁  +  Q -₂  +  Q -₃

Samanaikaisesti järjestetyssä järjestelmässä kondensaattorien kokonaiskuormitus on yhtä suuri kuin kaikkien kondensaattoreiden kuormituksen summa.

Kondensaattorit

C_Eq  = C₁  +  C₂   +  C₃

Rinnakkaisessa järjestelmässä niiden vastaava kapasitanssi on yhtä suuri kuin kaikkien kondensaattorien kapasitanssien summa.

Esimerkki harjoituksesta

Esimerkki ongelma- ja rinnakkaiskondensaattorisongelmasta. Gabriel Bolívar -lähde CircuitLabin kautta.

Kolmen kondensaattorin kaavio on esitetty yllä: c₁ ja c₂ Ne on järjestetty sarjaan ja ne ovat rinnakkain C: n kanssa₃. Kondensaattorien kapasitanssi ovat seuraavat: c₁ = 5 µF, C₂ = 6 µF ja C₃ = 3 µF. Löydä piirin vastaava kapasitanssi.

Ensimmäinen on C: n vastaava kapasitanssi₁ ja c₂ jotka ovat sarjassa.

1 C_Eq1,2 = 1/c₁  +  1 C₂

1 C_Eq1,2 = 1/5 µF +1/6 µF

1 C_Eq1,2 = (11/30) µF

C_Eq1,2 = 30 µF / 11

= 2,72 µF

Kondensaattorit 1 ja 2 ovat rinnakkain C: n kanssa₃. Joten C: n vastaava kapasitanssi₁, C₂ ja c₃ on yhtä suuri kuin C_Eq1,2 +  C₃.

C_Eq1,2,3 = 2,72 µF +3 µF

= 5,72 µF

Viitteet

1. Serway, R. -Lla. ja Jewett, J. W -. (2009). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Nide 2. Seitsemäs painos. Toimituksellinen cengage -oppiminen.
2. Reddick, R ja Halliday, D. (1965). Fyysinen.  Osa 2. Toinen painos espanjaksi. Mannertoimitus.-Lla.
3. Opiskelu. (22. huhtikuuta 2015). Kapasitanssi: Yksiköt ja kaava. Toipunut: Opiskelu.com
4. Valaistusfysiikka. (S.F.-A. Kondensaattorit sarjassa ja rinnakkain. Toipunut: kurssit.Lumenarning.com
5. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (2020). Kapasitanssi. Toipunut: Britannica.com