Všetky vnútorné obloženia v sériovom spojení elektrifikované prostredníctvom vplyvu. Ich poplatky sú rovnaké

(1 + q1 = 1-q1 = q, obrázok 12).

V dôsledku toho sú poplatky na všetky kondenzátory postupne spojené a potenciály sú pridané,

Dj = j1 - j2 = Dj1 + Dj2 + ... + Djn,

kde .

preto, . (17)

Paralelné pripojenie kondenzátorov

Obr. 13

Pri paralelnom pripojení majú všetky kondenzátory konštantný potenciálny rozdiel

j 1 - j 2 = konšt. Plné nabitie kondenzátorovej banky (obr. 1.31): q = q 1 + q 2 + ... + q n

Podľa definície kapacita banky kondenzátora ,

preto,

C = Cl + C2 + ... + Cn. (18)

Energia elektrického poľa

Interakčná energia elektrických nábojov

Je známe, že dW 12 = - dA12. Pre systém troch poplatkov

dW = -d (W12 + W13 + W23) = -dA,

W = W 12 + W 13 + W 23. (19)

Táto situácia platí pre ľubovoľný systém bodových poplatkov. Ak chcete nájsť interakčnú energiu systému N bodových nábojov, môže byť vo formulári reprezentovaný vzorec (19)

  , kde Wjj = Wjj.

preto, ,

kde W i je interakčná energia i-tého náboja so zvyšnými nábojmi.

Je známe, že W i = q i j i, kde q i je i-té náboj systému; j i je výsledný potenciál vytvorený všetkými ostatnými nábojmi systému spolu s nábojom q i. Týmto spôsobom,

. (20)

Celková energia systému poplatkov

Ak sú náklady rozložené objemu objemovej hmotnosti r poplatku, poplatky systému môže byť reprezentovaný ako súbor základných poplatkov DQ = rdv, r. F. DW = J dq = j RDV.

Vzhľadom na túto skutočnosť sa vzorec (20) po integrácii stáva

, (21)

kde j je potenciál vytvorený všetkými nábojmi v elementárnom objeme dV.

Ak sú náboje rozdelené s hustotou povrchového náboja s, potom

. (22)

Vzorce (21) a (22) nám umožňujú nájsť celkovú energiu systému a vzorec (20) - iba vlastnú energiu náboja. V skutočnosti podľa (21) W = W1 + W2 + W12, kde W1, W2 sú vlastnou energiou náboja q1 a q2; W 12 je interakčná energia týchto nábojov.

Energia systému nabitých vodičov

Pomocou vzorca (21) nájdeme energiu izolovaného (solitárneho) vodiča. Ak má vodič náboj q a potenciál j = const vo všetkých bodoch, kde je náboj rozdelený, potom

. (23)

Pre plochý kondenzátor (dva nabité vodiče)

, (24)

kde k1 + q1 = k1-q1 = q; Dj je potenciálny rozdiel medzi kladne a záporne nabitými kondenzátorovými platňami; W je celková interakčná energia nielen nábojov jednej elektródy s nábojmi druhého, ale aj energie nábojovej interakcie vnútri každej dosky.

Vzorec (24) zostáva platný aj v prítomnosti dielektrika medzi doskami kondenzátora.

Ak použijeme kapacitné koeficienty, potom

. (25)

Energia elektrického poľa

Ak chcete nájsť energiu, používame iba poplatky a potenciály. Hlavnou charakteristikou elektrického poľa je vektor napätia. Energiu elektrického poľa medzi doskami plochého kondenzátora možno nájsť transformáciou vzorca (23), berúc do úvahy skutočnosť, že Dj = Ed; ,

Po výmene získame

. (26)

Vzhľadom na dielektrikum medzi platňami kondenzátora

. (27)

Je známe, že elektrické pole je zvláštnym prípadom elektromagnetického poľa, ktoré môže existovať oddelene od zdrojov poľa, t.j. Rozširovanie elektromagnetických vĺn vo vesmíre súvisí s prenosom energie.

V dôsledku toho má elektrostatické pole v ňom distribuovanú energiu s objemovou hustotou.

V prípade homogénneho elektrického poľa

Ak elektrické pole nie je homogénne, potom

kde .

V tomto prípade je objemová hustota energie elektrického poľa

. (29)

Preto je celková energia elektrického poľa

. (30)

Na rozdiel od gravitačného poľa je teda elektrostatické (elektromagnetické) pole charakterizované objemovou hustotou energie a môžeme hovoriť o lokalizácii elektrickej energie v priestore.

V mnohých prípadoch musia byť kondenzátory na získanie požadovanej elektrickej kapacity pripojené k skupine, ktorá sa volá batérie.

dôsledný   Toto je spojenie kondenzátorov, v ktorých je záporne nabitá podložka predchádzajúceho kondenzátora pripojená k kladne nabitému plátu nasledujúceho kondenzátora (obrázok 15.31). Pri sériovom pripojení budú mať všetky kondenzátorové dosky rovnaké náboje q.   Keďže náboje na kondenzátore sú v rovnováhe, potenciály dosiek, ktoré sú spojené vodičmi, budú rovnaké.

Vzhľadom na tieto okolnosti odvodíme vzorec na výpočet elektrickej kapacity batérie sériovo pripojených kondenzátorov.   Z obr. 15.31, že napätie na batérii U 6 sa rovná súčtu napätia na sériovo pripojených kondenzátoroch. vskutku:

(φ 1 - φ 2) + (φ 2 - φ 3) + ... + (φ n-1 - φ n) = φ 1 - φ n

U 1 + U 2 + ... + U n = U 6

Použitie vzťahovq =CU, získame:

Po znížení o q máme:

Z (15.21) možno vidieť, že pri sériovom pripojení je elektrická kapacita batérie menšia ako najmenšia kapacita jednotlivých kondenzátorov.

paralelné   je spojenie kondenzátorov, v ktorých sú všetky pozitívne nabité dosky pripojené k jednému vodiči a záporne nabité do druhej (obrázok 15.32). V tomto prípade sú napätia na všetkých kondenzátoch rovnaké a rovnajú sa U a nabíjanie na batérii qb sa rovná súčtu nábojov na jednotlivých kondenzátoroch:

q b = q 1 + q 2 + ... = q n

C b U = C 1 U + C 2 U + ... + C n U

Po redukcii a získame vzorec na výpočet elektrickej kapacity batérie paralelne pripojené kondenzátory:

Cb = C1 + C2 + ... + Cn (15.22)

Je vidieť z (15.22), že keď je spojenie paralelné, elektrická kapacita batérie je väčšia ako najväčšia kapacita jednotlivých kondenzátorov.   Pri výrobe kondenzátorov s veľkou elektrickou kapacitou použite paralelné spojenie znázornené na obr. 15.33. Tento spôsob pripojenia poskytuje úsporu materiálu, pretože nabíjanie je umiestnené na oboch stranách kondenzátorových dosiek (s výnimkou dvoch vonkajších dosiek).

Na obr. 15.33 je zapojený paralelne so 6 kondenzátormi a dosky sú vyrobené 7. V dôsledku toho sú v tomto prípade paralelne pripojené kondenzátory jedno menej, počet kovových plátov n v batérii kondenzátorov,

C b = Ɛ C S (n - 1) / d (15.23)

Spojenie kondenzátorov

V elektrických obvodoch a obvodoch sa používajú rôzne spôsoby pripojenia kondenzátorov. Pripojenie kondenzátorov môže byť sériovo, paralelne a sériovo paralelné (zmiešané pripojenie kondenzátorov).

Ak je pripojenie kondenzátorov k batérii vykonávané vo forme reťaze a iba prvé a posledné kondenzátory sú pripojené k spojovacím bodom v obvode, toto spojenie sa nazýva dôsledný.

Keď sú kondenzátory zapojené do série, sú nabité rovnakým množstvom elektrickej energie, aj keď len dve koncové dosky sú nabíjané z prúdového zdroja a zvyšné dosky sú nabíjané pôsobením elektrického poľa. V tomto prípade sa náboj dosky 2 bude rovnať nominálnemu, ale naproti znaku náboja dosky 1, náboj dosky 3 sa bude rovnať náboju dosky 2, ale bude mať aj opačnú polaritu atď.

Presnejšie povedané, napätie na rôznych kapacitných prvkoch sa bude líšiť, pretože za poplatok rovnakého množstva elektriny pri rôznych nominálnych kapacitách sú vždy potrebné rôzne napätia. Čím nižšia je kapacita kondenzátora, tým vyššia je úroveň napätia potrebná na nabitie rádiového komponentu s požadovaným množstvom elektriny a naopak.

Keď sa teda naplní skupina kondenzátorov zapojených do série, kondenzátory s nízkou kapacitou budú mať vyššie kapacity a nižšiu kapacitu na veľkokapacitných článkoch.

Predpokladajme celú skupinu nádob zapojených v sérii ako jediný kapacitancie ekvivalentné medzi doskami, ktoré existuje určitá úroveň napätia rovnajúcu sa súčtu napätia na všetkých prvkov zo skupiny, a náboj je rovný poplatku akejkoľvek súčasti skupiny.

Ak sa bližšie pozrieme na najmenší rating v skupine, mal by mať najvyššiu úroveň napätia. Ale v skutočnosti je úroveň napätia na nej len časť celkovej hodnoty napätia z celkovej skupiny. Napätie v celej skupine je vždy vyššie ako napätie na kondenzátore, ktorý má najmenšiu kapacitnú hodnotu.   A môžeme to povedať celková kapacita skupiny kondenzátorov zapojených v sérii je menšia ako kapacita najmenšieho kondenzátora v skupine.

Na výpočet celkovej kapacity skupiny v tomto príklade používame nasledujúci vzorec:

1 / C celkom = 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3

Pre konkrétny prípad dvoch po sebe nasledujúcich prvkov má vzorec formu:

C celkom = C 1 × C 2 / C 1 + C 2

Ak je skupina kapacitných prvkov obsiahnutých v obvode takým spôsobom, že ukazuje na spojovacie dosky priame sú pripojené všetky súčasti obvodu, ako spojenie sa nazýva paralelné zapojenie kondenzátorov.

Pri nabití skupiny paralelne zapojených kondenzátorov budú medzi platňami všetkých prvkov rovnaké napätie, pretože všetky sú nabité z jedného zdroja napájania. Celkové množstvo elektrickej energie za všetkých prvkov sa bude rovnať súčtu množstvo elektrickej energie, ktoré majú byť uložené na každom kontajneri samostatne, ako vsádzka každého z nich je nezávisle na ostatných zložiek nabíjacieho obvodu. Vychádzajúc z toho môže byť celý systém považovaný za jeden spoločný ekvivalentný kondenzátor. potom celková kapacita pri paralelnom pripojení kondenzátorov sa rovná súčtu kondenzátorov   všetky pripojené prvky.

Označte celkovú kapacitu článkov pripojených k batérii symbolom Celkom, potom môžeme napísať vzorec:

C celkom = C 1 + C 2 + C 3

Sériovo paralelné pripojenie kondenzátorov je obvod alebo obvod, ktorý má vo svojom zložení časti ako paralelné, ako aj sériové pripojenie rádiových komponentov.

Pri výpočte celkovej kapacity takejto schémy typ sériovo paralelného pripojenia   táto časť (ako v prípade c) je rozdelená na elementárne úseky pozostávajúce z jednoduchých skupín so sériovým alebo paralelným pripojením nádrží. Ďalej algoritmus výpočtov má podobu:

1. Vypočítajte ekvivalentnú kapacitu segmentov so sériovým pripojením kondenzátorov
2. Ak tieto sekcie pozostávajú zo sériovo pripojených kondenzátorov, potom najskôr vypočítajte ich kapacitu.
3. Po výpočte ekvivalentných kapacít sa schéma prekreslí. Zvyčajne sa získa obvod zo sériovo pripojených ekvivalentných kondenzátorov.
4. Vypočítajte celkovú kapacitu výsledného obvodu.

Sériové pripojenie

V mnohých prípadoch, na získanie požadovanej elektrickej kapacity, sú kondenzátory spojené do skupiny nazývanej batéria. Kapacita kondenzátorovej banky závisí od pripojovacieho obvodu jeho kondenzátorov. Existujú dva typy pripojenia: sériové a paralelné. Je tiež možné zmiešať kondenzátory v batérii.

Obr. 2.14. Sekvenčné pripojenie dvoch kondenzátorov

Paralelné pripojenie

Kondenzátor je veľmi bežný rádiový komponent, ktorý sa nachádza vo všetkých schémach zapojenia. Skladá sa z dvoch vodičov oddelených dielektrikom (v závislosti od typu použitých kondenzátorov jeho rôzne druhy), to znamená fyzicky tohto obvodu, ale náboj môže akumulovať v dielektrika. Hlavným rysom akéhokoľvek kondenzátora je schopnosť ukladať poplatok - kapacitu a tento zaryada.Elektroliticheskie kondenzátory majú polaritu, a vyznačujú sa veľkou kapacitou a širokom rozsahu napätia, papier vydržať veľký dôraz, ale majú malú kapacitu. Existujú aj zariadenia s rôznymi kapacitami, ale každý typ má vlastnú aplikáciu.

Rádioamatéri často čelia problému výberu kondenzátorov pre kapacitu alebo napätie. Odborníci vedia: pri absencii toho správneho je možné zostaviť kombináciu viacerých zariadení, z ktorých je batéria. V batériách je povolený kombinovaný kondenzátor.

Pripojením zariadení paralelne môžete dosiahnuť zvýšenie kapacity. Celková suma v takejto batérii bude rovná súčtu všetkých kondenzátov (Сэкв. = С1 + С2 + ...), napätie na každom prvku bude rovnaké. To znamená, že minimálne napätie kondenzátora použitého v pripojení je maximálne povolené pre celú batériu.

Sériové pripojenie kondenzátorov sa používa v prípadoch, keď je potrebné zvýšiť napätie schopné odolávať zariadeniam alebo znížiť ich kapacitu. V tomto variante sú elementy spojené podľa nasledujúcej schémy: začiatok jedného s koncom druhého, tj "plus" jedného s mínus druhého. Kapacita ekvivalentná kondenzátor v tomto prípade sa vypočíta podľa tohto vzorca:. 1 / C eq = 1 / C1 + 1 / C2 + ... Z tým, že obaja kondenzátory C eq = C1 * C2 / (C1 + C2), a preto, kapacita batérie bude menej ako je minimálna kapacita, ktorá sa v ňom používa.

Kondenzátorová banka často poskytuje kombinovanú (zmiešanú)
pripojiť. Pre výpočet kapacity takého zariadenia, v ktorom je aplikovaná paralelné a sériové zapojenie kondenzátorov, obvod rozdelený do sekcií, potom sa postupne vypočíta kapacita každého z nich. Takto sa vypočíta kapacita C12 = C1 + C2 a potom sa vypočíta = C12 * C3 / (C12 + C3).

Vďaka vývoju kondenzátorových bánk s rôznymi konfiguráciami a obvodmi
pripojenie, môžete vyzdvihnúť akúkoľvek kapacitu pre akékoľvek napätie záujmu. kondenzátory, ako aj kombinované, sa používa v mnohých pripravených rádioamatérskych obvodoch. Je potrebné vziať do úvahy, že každý kondenzátor má veľmi dôležitý individuálny parameter - zvodový prúd, môže vyvážiť napätie pri paralelnom pripojení a kapacitu v sérii. Je veľmi dôležité vybrať potrebnú odporovú skrat.

Pri práci s kondenzátormi a elektronikou nezabúdajte na pravidlá osobnej bezpečnosti a riziko úrazu elektrickým prúdom.