电容和电荷

电容

电容器的电容被定义为电容器将最大电荷(Q)存储在其体内的能力。这里,电荷以静电能量的形式存储。电容在Basicsi单位中测量I. Farads。这些单位可能是微法,纳米法拉德,微微法拉德或法拉德。电容的表达式由

C = q / v =ε/ d =ε0εra / d

在上面的等式中

C是电容,

Q是充电,

v是板之间的潜在差异,

A是板之间的区域,

D是板之间的距离。

ε电介质介电常数

ε0介电常数可用空间

自由空间的相对介电常数

自我电容

自电容性与电容器尤其有关,尤其是分离的导体。当名称表示,电容是在隔离导体中的性质,以将其电位差升高到一个伏特.Generly的正常导体将具有相互电容。这也在S.I单元中测量。Farads。

具有半径'R'的导电球的自电容由,

C = 4.πɛO.R.

下面给出一些标准装置的自电容值。

  • 对于具有20cm的半径为20cm自电容的VAN DE GRAFF发生器的顶板是22.24PF。
  • 对于地球地球,自电容为710 UF。

杂散电容

杂散电容是不需要的电容。电容器在电路中引入一些电容。但是电阻器等组件,电感器,偶数导线将具有一些电容。这称为杂散电容。通常在高频下,这将引入电路的噪声。除非导体靠近长距离或大面积,否则这种不期望的电容很小。

杂散电容不能完全消除,但可以减少。电路设计人员应在设计电路时照顾杂散电容。应保持部件和线之间的分离以减少不需要的电容。

它也以S.I单位测量。Farads。

示例是线圈的匝之间的电容,两个相邻导体之间的电容。

简单系统的电容

电容的计算只不过是解决Laplace定理2φ= 0.具有电容器表面的恒定电位。下面给出一些简单系统的电容值和方程。

电容器上充电

电容器在其金属板上存储最大电荷(Q)的能力被称为其电容值(C)。存储的电荷的极性可以在电容器的另一板上的一个板和负电荷(-ve)上作为正电荷(+ Ve)。下面给出充电,电容和电压的表达式。

c = q / v,q = cv,v = q / c

因此,电容器的电荷与其电容值成比例,电容器的板之间的电位差。在库仑中测量充电。

一个库仑:

电容器上的一个电荷电荷可以定义为两个导体之间的电容的一个前达,其与一伏电压一起操作。

空气作为其电介质

存储在具有电容C的电容器中的电荷'Q',电差'V'AND作为其电介质的空气,

q = c v =(ε×(a×v))/ d

坚固的电介质

具有固体作为其电介质的电容器的充电'Q'是由,

Q = C V =(ε0×εr×(a×v))/ d

这里

ε0是自由空间的介电常数,

εr是介电材料的相对介电常数和

εis介电材料的介电常数。

从上述两种情况下,我们可以观察到

电容器的电荷与板的面积成比例,平板之间的介电材料的介电常数与板之间的分离距离成反比。

因此,平板的面积更大是电荷的电荷,并且在电容器上的电荷较低的电荷之间的分离距离更大。

平行板电容器

图1.平行板电容器电路。

上图显示了平行板电容器电路。如我们所知,TheCapacituce与板(A)的区域成比例,并且与两个金属板之间的分离距离(D)成反比。并联板电容器的电容值由,

C = kε0a/ d

这里K是介电常数,ε0是自由空间的介电常数,而是等于8.854×10 -12 f / m。介电常数(k)是与介电材料有关的参数,该参数增加到空气中的电容。平板的较大表面积更大是电容值,并且更大的分离距离是较低的。并行板电容器电路的更多示例在下面的图中示出。

图2.平行板电容器。

电容示例No1

现在我们将计算具有平板的表面积的微微波巴中的平行板电容器的电容为200cm 2,并且它们被0.4cm的距离分开,空气作为其介电材料。

我们知道平行板电容器电容的等式,

C =ε/ d

这里ε= 8.854 x 10-12f / m

a = 200 cm2 = 0.02平方米

d = 0.4 cm = 0.004米

现在我们将这些值替换在上面的等式中,

C = 8.854 x 10-12 *(0.02 m2 / 0.004m)= 44.27 pf

这里平行板电容器的电容为44.27pf

充电和放电电容器

下面的电路用于解释电容器的充电和放电特性。让我们假设在电路中显示的电容器完全放电。在该电路中,电容值为100uF,施加到该电路的电源电压为12V。

现在,连接到电路中的电容器的开关移动到点A.然后电容器从充电电流(I)开始充电,并且该电容器也完全充电。当电容器完全充电时,电容器上的充电电压等于电源电压等于I. VS = VC = 12V。当电容器完全充电时意味着即使电源电压与电路断开,电容器即使电源电压也保持恒定电压电荷。

在理想电容器的情况下,电荷在电容上保持恒定,但在通用电容器的情况下,由于其泄漏电流,完全带电的电容器缓慢放电。

图:充电和放电电容电路

当开关移动到位置B时,电容器通过在电路中连接的灯接通灯缓慢排出。最后它完全排放到零。当电容器完全充电时,灯最初发光,但由于电容器中的电荷减小,灯的亮度降低。

电容器充电示例NO2

现在让我们计算上述电路中电容器的电荷,我们知道,电容器充电的等式

q =简介

这里,c = 100uf

v = 12v.

现在我们将这些值替换在上面的等式中,

q = 100uf * 12v = 1.2mc

因此,上述电路中的电容器的电荷为1.2mc。

电流通过电容器

流过任何电路的电流(I)是相对于时间流过IT的电荷率(Q)。但电容器的电荷与通过它施加的电压成正比。电容器的电荷,电流和电压之间的关系在以下等式中给出。

i(t)= d q(t)/ dt = c dv(t)/ dt

我们知道

q =简介

v = q / c

v(t)= q(t)/ c

q(t)= c v(t)

电流为电压关系,i(t)= c dv(t)/ dt

从该关系中,我们观察到,流过电路中的电容器的电流是电容的乘积和施加到电路的电压的变化率。流过电容器的电流与电容器的电容和电压速率成正比。

电流越大,电路的电容越高,施加电压越高,流过电路的电流越大。如果电压是恒定的,则电荷也是恒定的。本没有电荷流动。因此,流过电路的电流将变为零。

电容单位(Farad)

josiah latimer克拉克在1861年的第1861次过度使用Termfarad。Farad是电容的标准单元。这是一个非常大的电容单元。

一张电容的前方被定义为具有一个电荷的电容,电荷在一伏的电压下操作。

c = q / v

1Farad = 1Coluomb / 1Volt

现在电容器有大量的数百个Farads的电容值。具有高电容值的这些电容称为“超级电容器”。这些电容器利用大表面积来提供高能量,因为这些具有高电容值。

在低电压下,超级电容器具有高能量的能力,具有高电容值。这些高能量超级电容器用于手动保持便携式设备以更换大型,重昂贵且昂贵的锂型电容器,因为它们存储高能量,如电池。这些电容器也用于通过更换高电池的车辆中的音频和视频系统。

Farad的子单位

标准电容单位是Farad。但这通常是用于测量电容的大单元。这只火星有一些子单位;它们是微法(UF),Nano-Farads(NF)和Pico-Farads(PF)。

这些带有Farad的所有子单元之间的关系

1micro-Farad(UF)=(1/1000000)f = 10-6 f

1NANO-FARAD(UF)=(1/1000000000)f = 10-9 f

1Pico-Farad(UF)=(1/1000000000000)f = 10-12 f

现在我们将看到电容子单元之间的一些转换,

(i)将33pf转化为nf => 33pf = 0.033nf

(ii)将22nf转化为UF => 22nf = 0.022uf

(iii)将11uf转化为f => 11uf = 0.11f

电容器中的能量

能量是对电静电场的一些工作的量,充分为电容器充电。在充电初始阶段的电容器中,电荷Q从一个板之间转移到另一个板之间的板之间。该电荷+ Q或-Q在电容器的两个板之间互换。在转换某些电荷之后,在板之间形成电场,在这种情况下,我们需要一些额外的工作来充分为电容充电。这种额外的工作被称为存储在电容器中的能量。能量以焦耳(J)的单位测量。现在我们看到了这种能量和工作的等式。

dw = v dq

dw =(q / c)dq

在整合上述等式之后,

w = Q.2/ 2C.

w =(CV)2/ 2C.

w =简介2/ 2焦耳

最后,我们得到了存储在电容器中的能量是

能量(w)= cv2/ 2焦耳

现在我们计算存储在电容器200 UF的电容器中的能量,其与12V的电压一起操作。

w =简介2/ 2.

w =(200×10-6×122)/ 2 = 14.4 m j

3回复

  1. 谢谢你的一千次来制作这个教程。我非常喜欢电子产品,但我缺乏开始踏上亚博最新官网网址的途径。

发表评论

您的电子邮件地址不会被公开。必需的地方已做标记*