Qu'est-ce que la capacité électrique et comment est-elle mesurée
Définition
Pour les conducteurs, une capacité électrique est une valeur qui caractérise la capacité du corps à accumuler une charge électrique. Telle est sa signification physique. Il est désigné par la lettre latine C. Il est égal au rapport de la charge au potentiel, s'il est écrit sous forme de formule, on obtient:
C = q / f
La capacité électrique de tout objet dépend de sa forme et de ses dimensions géométriques. Si nous considérons un conducteur sous la forme d'une balle, par exemple, alors la formule pour calculer sa valeur ressemblera à:
Cette formule est valable pour un conducteur solitaire. Si vous placez deux conducteurs l'un à côté de l'autre et les séparez avec un diélectrique, vous obtenez un condensateur. À ce sujet un peu plus tard, regardons maintenant ce qui est mesuré la capacité électrique.
L'unité de mesure de la capacité électrique est le farad. Si vous le décomposez en composants selon la formule, alors:
1 farad = 1 C / 1 V
Historiquement, la dimension de cette unité n'a pas été choisie correctement. Le fait est qu'en pratique il faut travailler avec des capacités électriques: miles, micro, nano et picofarads. Ce qui équivaut aux fractions d'un farad, à savoir:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
Condensateurs
Un condensateur est constitué de deux plaques de matériau conducteur situées l'une en face de l'autre, entre lesquelles se trouve une couche diélectrique. A l'état chargé, les plaques ont des potentiels différents: l'une d'elles sera positive et la seconde négative. La capacité électrique du condensateur dépend de l'ampleur de la charge sur ses plaques et de la différence de potentiel, de la tension entre elles. Un champ électrostatique apparaît entre les plaques, qui maintient les charges sur les plaques. La formule de la capacité d'un condensateur dans le cas général:
C = q / U
En termes simples, la capacité du condensateur dépend de la surface des plaques et de la distance entre elles, ainsi que de la constante diélectrique relative du matériau situé entre elles. Ils se distinguent par le diélectrique utilisé:
- céramique;
- film;
- mica;
- papier métallique;
- électrolytique;
- tantale, etc.
Selon la forme des plaques:
- appartement;
- cylindrique;
- sphérique, etc.
Étant donné que la formule de l'aire d'une figure dépend de sa forme, la formule de la capacité sera différente pour chaque cas.
Pour un condensateur plat:
Pour deux sphères concentriques à centre commun:
Pour condensateur cylindrique:
Comme d'autres éléments du circuit électrique, dans ce cas, il existe deux façons principales de connecter des condensateurs: parallèle et série.
La capacité électrique finale du circuit résultant en dépend. Les calculs de la capacité de plusieurs condensateurs rappellent les calculs de la résistance des résistances dans différentes connexions, seules les formules des méthodes de connexion se situent au contraire, soit:
- Lorsqu'il est connecté en parallèle, la capacité électrique totale du circuit est la somme des capacités de chacun des éléments. Chaque prochain connecté augmente la capacité totale
Ctotal = C1 + C2 + C3
- Lorsqu'il est connecté en série, la capacité électrique du circuit diminue, comme une diminution de la résistance dans un circuit de résistances connectées en parallèle. C'est à dire:
Lit bébé = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Important! Dans un circuit parallèle, les tensions sur les plaques de chaque élément sont les mêmes. Ceci est utilisé pour obtenir de grandes capacités électriques. Dans la connexion en série de deux éléments de tension sur les plaques de chacun des condensateurs est la moitié de la tension totale. Pour trois, tiers et ainsi de suite.
Batteries et consommation d'énergie
Les principales caractéristiques des batteries sont:
- Tension nominale.
- Capacité.
- Courant de décharge maximum.
Dans ce cas, pour déterminer la caractéristique quantitative de la durée de fonctionnement ou, en termes simples, pour calculer la durée de vie de la batterie, la valeur de capacité est utilisée.
Dans les batteries rechargeables, les dimensions suivantes sont utilisées pour décrire la capacité électrique:
- Et * h - ampères-heures pour les grosses batteries, par exemple automobile.
- mAh - milliampère-heures, pour les batteries des appareils portables, tels que les smartphones, les quadricoptères et les cigarettes électroniques.
- W * heures - Watt heures.
Ces caractéristiques vous permettent de déterminer la durée de vie de la batterie sous une charge spécifique. Pour déterminer la capacité électrique de la batterie est mesurée en pendentifs (C). À son tour, le pendentif est égal à la quantité d'électricité transférée à la batterie à un courant de 1A pendant 1s. Ensuite, si vous traduisez en heures, alors à un courant de 1A pendant 1 heure, 3600 C sont transmis.
Une façon de mesurer la capacité de la batterie est de la décharger avec un courant connu, et vous devez mesurer le temps de décharge. Supposons que si la batterie est déchargée au niveau de tension minimum en 10 heures avec un courant de 5A, sa capacité est de 50 A * h
L'électricité est une quantité importante en électronique et en génie électrique. En pratique, les condensateurs sont utilisés dans presque tous les circuits d'un appareil électronique. Par exemple, dans les alimentations - pour atténuer les ondulations, réduire l'effet des surtensions à haute tension sur les interrupteurs d'alimentation. Pendant les circuits de synchronisation de divers circuits, ainsi que dans les contrôleurs PWM afin de régler la fréquence de fonctionnement. Les piles sont également couramment utilisées. En général, les tâches de stockage d'énergie et de déphasage sont très courantes.
La vidéo fournie aidera à étudier la question plus en détail:
Une brève explication est fournie dans ce didacticiel vidéo:
Vous savez maintenant ce qu'est une capacité électrique, dans quelles unités elle est mesurée et de quoi dépend cette quantité. Nous espérons que les informations fournies vous ont été utiles et compréhensibles!
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