Elektr kondansatör elektr energiyasini to'plash va saqlashga qodir bo'lgan passiv qurilma. U dielektrik material bilan ajratilgan ikkita Supero'tkazuvchilar plastinkadan iborat. Supero'tkazuvchilar plitalarga turli belgilarning elektr potentsiallarini qo'llash ular tomonidan bir plastinkada ijobiy, ikkinchisida salbiy bo'lgan zaryadni olishga olib keladi. Bu holda umumiy toʻlov nolga teng.
Ushbu maqola tarix va kondansatkichning sig'imini aniqlash masalalarini muhokama qiladi.
Ixtiro hikoyasi
1745-yil oktabr oyida nemis olimi Evald Georg fon Kleyst elektrostatik generator va shisha idishdagi ma'lum miqdordagi suv kabel orqali ulangan bo'lsa, elektr zaryadini saqlash mumkinligini payqadi. Bu tajribada fon Kleystning qoʻli va suvi oʻtkazgich, shisha idish esa elektr izolyatori boʻlgan. Olim qo'li bilan metall simga tegib ketganidan so'ng, kuchli oqim paydo bo'ldi, bu edielektrostatik generatorning zaryadsizlanishidan ancha kuchliroq. Natijada fon Kleyst elektr energiyasi to'plangan degan xulosaga keldi.
1746 yilda golland fizigi Pieter van Muschenbroek kondensatorni ixtiro qildi va uni olim ishlagan Leyden universiteti sharafiga Leyden shishasi deb atadi. Keyin Daniel Gralat bir nechta Leyden butilkalarini ulab, kondansatkichning sig‘imini oshirdi.
1749 yilda Benjamin Franklin Leyden kondensatorini o'rganib chiqdi va elektr zaryadi ilgari ishonilganidek suvda emas, balki suv va shisha chegarasida saqlanadi degan xulosaga keldi. Franklin kashfiyoti tufayli Leyden butilkalari shisha idishlarning ichki va tashqi tomonlarini metall plitalar bilan yopish orqali yasaldi.
Sanoatni rivojlantirish
"Kondensator" atamasi 1782 yilda Alessandro Volta tomonidan kiritilgan. Dastlab, elektr kondansatör izolyatorlarini tayyorlash uchun shisha, chinni, slyuda va oddiy qog'oz kabi materiallar ishlatilgan. Shunday qilib, radiotexnik Guglielmo Markoni o'z transmitterlari uchun chinni kondansatkichlardan foydalangan, qabul qiluvchilar uchun esa 1909 yilda ixtiro qilingan mika izolyatorli kichik kondansatkichlar - Ikkinchi Jahon urushidan oldin ular AQShda eng keng tarqalgan edi.
Birinchi elektrolitik kondansatör 1896 yilda ixtiro qilingan va alyuminiy elektrodli elektrolit edi. Elektronikaning jadal rivojlanishi 1950 yilda miniatyura tantal kondensatori ixtiro qilingandan keyingina boshlandi.qattiq elektrolit.
Ikkinchi jahon urushi davrida plastmassalar kimyosining rivojlanishi natijasida yupqa polimer plyonkalarga izolyator roli yuklangan kondensatorlar paydo boʻla boshladi.
Nihoyat, 50-60-yillarda bir nechta ishlaydigan o'tkazuvchan sirtlarga ega bo'lgan superkondensatorlar sanoati rivojlandi, buning natijasida kondansatörlarning elektr quvvati an'anaviy kondansatkichlar uchun qiymatiga nisbatan 3 darajaga oshadi.
Kondensator sig'imi tushunchasi
Kondensator plitasida saqlanadigan elektr zaryadi qurilma plitalari orasidagi elektr maydonining kuchlanishiga mutanosibdir. Bunday holda, mutanosiblik koeffitsienti tekis kondansatkichning elektr sig'imi deb ataladi. SIda (Xalqaro birliklar tizimi) elektr quvvati jismoniy miqdor sifatida faradlarda o'lchanadi. Bitta farad - bu kondansatkichning elektr sig'imi, uning plitalari orasidagi kuchlanish 1 volt, saqlangan zaryad 1 kulon.
1 faradli elektr sig'imi juda katta va amalda elektrotexnika va elektronikada pikofarad, nanofarad va mikrofarad tartibli sig'imli kondansatkichlar keng qo'llaniladi. Istisno faqat qurilmaning ish maydonini oshiradigan faollashtirilgan ugleroddan tashkil topgan superkondensatorlardir. Ular minglab faradlarga yetishi mumkin va elektr transport vositalarining prototipini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Shunday qilib, kondensatorning sig'imi: C=Q1/(V1-V2). Bu erda C-elektr sig'imi, Q1 - kondansatörning bir plastinkasida saqlanadigan elektr zaryadi, V1-V2- plitalarning elektr potentsiallari orasidagi farq.
Yassi kondansatör sig'imi formulasi: C=e0eS/d. Bu erda e0va e - universal dielektrik o'tkazuvchanlik va izolyator materialining dielektrik o'tkazuvchanligi S plitalarning maydoni, d - plitalar orasidagi masofa. Ushbu formula izolyator materialini, plitalar orasidagi masofani yoki ularning maydonini o'zgartirsangiz, kondansatkichning sig'imi qanday o'zgarishini tushunishga imkon beradi.
Ishlatilgan dielektriklar turlari
Kondensatorlar ishlab chiqarish uchun har xil turdagi dielektriklardan foydalaniladi. Eng mashhurlari quyidagilar:
- Havo. Ushbu kondansatörler o'tkazuvchan materialning ikkita plitasi bo'lib, ular havo qatlami bilan ajratilgan va shisha idishga joylashtirilgan. Havo kondansatkichlarining elektr quvvati kichik. Ular odatda radiotexnikada ishlatiladi.
- Slyuda. Slyudaning xossalari (ingichka qatlamlarga ajralish va yuqori haroratga bardosh berish qobiliyati) uni kondansatkichlarda izolyator sifatida ishlatishga mos keladi.
- Qogʻoz. Mumlangan yoki laklangan qog'oz namlanishdan himoya qilish uchun ishlatiladi.
Saqlangan energiya
Kondensator plitalari orasidagi potentsial farq ortishi bilan qurilma elektr energiyasini quyidagi sabablarga ko'ra saqlaydi.uning ichida elektr maydonining mavjudligi. Agar plitalar orasidagi potentsial farq kamaysa, u holda kondansatör zaryadsizlanadi va elektr zanjiriga energiya beradi.
Matematik jihatdan ixtiyoriy turdagi kondensatorda saqlanadigan elektr energiyasini quyidagi formula bilan ifodalash mumkin: E=½C(V2-V 1)2, bu erda V2 va V1 yakuniy va dastlabki hisoblanadi plitalar orasidagi kuchlanish.
Zaryadlash va zaryadsizlantirish
Agar kondansatör elektr zanjiriga rezistor va ma'lum bir elektr toki manbai bilan ulangan bo'lsa, u holda zanjir bo'ylab oqim o'tadi va kondansatör zaryadlana boshlaydi. To'liq zaryadlangandan so'ng, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektr toki to'xtaydi.
Agar zaryadlangan kondansatör rezistorga parallel ravishda ulangan bo'lsa, u holda rezistor orqali bir plastinkadan ikkinchisiga oqim o'tadi va bu qurilma to'liq zaryadsizlanguncha davom etadi. Bunday holda, zaryad olayotganda zaryadsizlanish oqimining yo'nalishi elektr toki oqimining yo'nalishiga teskari bo'ladi.
Kondensatorni zaryadlash va zaryadsizlantirish eksponensial vaqtga bog'liqlikdan keyin sodir bo'ladi. Masalan, kondansatkichning zaryadsizlanishi paytida uning plitalari orasidagi kuchlanish quyidagi formula bo'yicha o'zgaradi: V(t)=Vie-t/(RC) , bu yerda V i - kondansatkichdagi dastlabki kuchlanish, R - zanjirdagi elektr qarshiligi, t - zaryadsizlanish vaqti.
Elektr zanjirida birlashtirish
Mavjud kondensatorlarning sig'imini aniqlash uchunelektr zanjiri, ularni ikki xil usulda birlashtirish mumkinligini esga olish kerak:
- Serial ulanish: 1/Cs =1/C1+1/C2+ …+1/C.
- Parallel ulanish: Cs =C1+C2+…+C.
Cs - n kondensatorning umumiy sig'imi. Kondensatorlarning umumiy elektr sig'imi umumiy elektr qarshiligi uchun matematik ifodalarga o'xshash formulalar bilan aniqlanadi, faqat qurilmalarning ketma-ket ulanishi formulasi rezistorlarning parallel ulanishi uchun amal qiladi va aksincha.
