Конденсаторы

Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать» или от лат. condensatio — «накопление») — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости[1] и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах.

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов

Отдельные конденсаторы могут быть соединены друг с другом различным образом. При этом во всех случаях можно найти емкость некоторого равнозначного конденсатора, который может заменить ряд соединенных между собой конденсаторов. 

Параллельное соединение конденсаторов

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

На рис. 1 изображено параллельное соединение нескольких конденсаторов. В этом случае напряжения, подводимые к отдельным конденсаторам, одинаковы: U1 = U2 = U3 = U. Заряды на обкладках отдельных конденсаторов: Q1 = C1U, Q2 = C2U, Q3 = C3U, а заряд, полученный от источника Q = Q1 + Q2 + Q3. 

Рис. 1. Схема параллельного соединения конденсаторов 

Общая емкость равнозначного (эквивалентного) конденсатора:

C = Q / U = (Q1 + Q2 + Q3) / U = C1 + C2 + C3,

т.е. при параллельном соединении конденсаторов общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов (рис. 2) на обкладках отдельных конденсаторов электрические заряды по величине равны: Q1 = Q2 = Q3 = Q

Действительно, от источника питания заряды поступают лишь на внешние обкладки цепи конденсаторов, а на соединенных между собой внутренних обкладках смежных конденсаторов происходит лишь перенос такого же по величине заряда с одной обкладки на другую (наблюдается электростатическая индукция), поэтому и на них появляются равные и разноименые электрические заряды. 

Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения. U1 = Q/C1, U1 = Q/C2, U1 = Q/C3, а общее напряжение U = U1 + U2 + U3

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов. C = Q / U = Q / (U1 + U2 + U3).

Рис. 2. Схема последовательного соединения конденсаторов

Картинки по запросу конденсаторов последовательное
{\displaystyle {\tfrac {1}{C}}={\tfrac {1}{C_{1}}}+{\tfrac {1}{C_{2}}}+\ldots +{\tfrac {1}{C_{n}}}.}

Электроемкость конденсатора — это величина, которая зависит то размеров и устройства конденсатора.

Пример 2. 10 конденсаторов емкостью каждый 5 мкф соединены параллельно. Общая емкость С = 50 мкф.  U — будет неизменной величиной. Но если они разные 30В, 100В 63В и т.д то смотрим на минимальное напряжение в донном примере 30В это придел.

Пример 1. Три конденсатора, емкости которых C1 = 20 мкф, С2 = 25 мкф и С3 = 30 мкф, соединяются последовательно, необходимо определить общую емкость. 

Общая емкость определяется из выражения С =1/( 1/С1 + 1/С2 + 1/С3) = 1/(1/20 + 1/25 + 1/30) = 1/( 0,05+0,04+0,03) = 1/0,12 откуда С = 8,3 мкф.

Картинки по запросу конденсаторов последовательное соединение  формула

Эта формула более понятна.

Вот с напряжением немного посложнее

[Емкость последовательно соединенных конденсаторов, нФ] = 1 / (1 / [Емкость первого конденсатора, нФ] + 1 / [Емкость второго конденсатора, нФ])

Эта формула может быть легко получена исходя из того, что ток, прошедший через конденсатор в течение периода времени, заряжает его до напряжения, обратнопропорционального его емкости. Если в полученном выражении сократить время, силу тока и напряжение, то получится приведенная формула.

[Напряжение на первом конденсаторе, В] = [Напряжение на соединенных последовательно конденсаторах, В] * [Емкость второго конденсатора, нФ] / ([Емкость второго конденсатора, нФ] + [Емкость первого конденсатора, нФ])

[Напряжение на втором конденсаторе, В] = [Напряжение на соединенных последовательно конденсаторах, В] * [Емкость первого конденсатора, нФ] / ([Емкость второго конденсатора, нФ] + [Емкость первого конденсатора, нФ])

Получается, что из двух конденсаторов на 1000 нФ на 200 В можно сделать один на 500 нФ, 400 В.

При разных конденсаторах получатся разные на них напряжения.