Конденсаторы

Конденсаторы или как в народе говорят, кондеры, образуются от латинского "condensatus", что означает как "уплотненный, сгущенный". Интересное название, не правда ли? Но теперь вопрос ставится ребром: " А что уплотняется или сгущается в кондере?"  А сгущается в кондере электрический заряд. Кондер  - это своеобразный аккумулятор, но прикол в нем такой, что он готов сразу отдать весь заряд за доли секунды.  Главное отличие от аккумулятора в том, что внутри него нету источника ЭДС.

В свое время, еще в школе, мы развлекались тем, что брали кондер типа МБГЧ, емкостью побольше, на долю секунды вставляли его в розетку и потом шваркали друг друга этим кондером. Ощущения  были очень "приятными" :-)  Чем больше емкость, тем ярче ощущения))).

Но, как говорится, времена идут, а кондер остается кондером.  И используется он теперь не только, для того, чтобы гонять друг друга, но  также широко используется и в радиоэлектронике. Скорее всего, последняя фраза даже более правдивая, чем первая :-). Как  же устроен конденсатор?

Любой кондер состоит из двух обкладок и эти обкладки изолированы друг от друга и не прикасаются с друг другом. Представим себе блин:

намажем его сгущенкой

 и сверху положим точно такой же блин

Должно выполняться условие: эти два блина не должны прикасаться  друг  с другом. То есть верхний блин должен лежать на сгущенке и не прикасаться с нижним блином. Тут, думаю, все понятно. Перед Вами типичный "блинный конденсатор" :-). Вот таким образом устроены все конденсаторы, только вместо блинов используются тонкие металлические пластины, а вместо сгущенки разный диэлектрик. К каждой металлической пластине присоединен проводок - это и есть выводы конденсатора. Как я уже сказал, кондер способен накапливать электрический заряд. Эту способность называют емкостью кондера. И чем больше емкость, тем больше кондер сможет накопить электрического заряда. Емкость кондера измеряется в Фарадах (Ф или  зарубежный (буржуйский) вариант F). В радиоэлектронной и электротехнической промышленности используются кондеры абсолютно разных номиналов. Емкость кондера зависит от площади "блинов", толщины "сгущенки" намазанной между ними, а также от состава сгущенки :-).  Чем больше площадь "блинов" и тоньше "сгущенка", тем больше емкость кондера.

А вот и кондеры, которые похожи на блинчики,  но эти блинчики могут также быть и квадратной формы:

        Для того, чтобы уменьшить габариты  кондера, можно завернуть его в трубочку, как и наш тортик из двух блинов со сгущенкой:

В результате у нас получатся  малые габариты, но большой объемчик. Это не беда! Ведь свернуть в трубочку можно очень большие "блины", если "сгущенка" между ними намазана очень тонким слоем. Этот принцип используется в цилиндрических конденсаторах.

В них как раз намотан вот такой "рулончик". На фото разобранный цилиндрический кондер.

Как видите, здесь две ленты алюминиевой фольги, а между ними тонкая светло-коричневая бумага - диэлектрик. Такие кондеры обладают большой емкостью, так как у них площадь пластин, как вы видите, очень приличная.

Есть также  особый класс конденсаторов - ионисторы. Иногда их еще называют суперконденсаторами или золотыми кондерами. Нет, не потому, что  там есть золото. Сам принцип работы ионистора ценее, чем золото. Мы теперь знаем как увеличить или уменьшить емкость кондера.  Для того, чтобы получить максимальную емкость мы должны намазать "сгущенку" (диэлектрик)  тонким слоем или увеличить площадь блинов (металлических пластин). Так как без конца увеличивать слой блинов очень затратно,  разработчики решили уменьшить слой диэлектрика. Так как диэлектрический слой между обкладками ионистора , то есть "слой сгущенки", составляет 5-10 нанометров, то и емкость ионистора ого-го! Вы только представьте, какой заряд может накопить такой суперконденсатор! Емкость таких конденсаторов может достигать до десятка фарад. Поверьте, это очень много. Ионисторы выглядят, как обычные таблетки, а  также могуть выглядеть как цилиндрические конденсаторы. Для того, чтобы различить их от конденсаторов, достаточно взглянуть на емкость, которая на них указана. Если там единицы Фарад, то это однозначно ионистор!

В настоящее время ионисторы стали очень широко применяться в электронике и электротехнике. Они заменяют маленькие батарейки с малым напряжением, потому что ионистор конструктитвно пока что не могут сделать на напряжение более нескольких Вольт. Но можно соединить их последовательно и набрать нужное напряжение. Но удовольствие это не дешевое :-). Они также очень быстро заряжаются, так как их сопротивление ограничено только их выводами.  А исходя из Закона Ома, чем меньше сопротивление проводника, тем большая Сила тока течет по нему и следовательно тем быстрее заряжается ионистор. Заряжать и разряжать ионисторы можно туеву кучу раз).

Имейте также ввиду, что конденсаторы и их виды очень чувствительны к нагреву и могут менят свою емкость под воздействием температуры. Так что, при проектировании старайтесь распределять их на плате подальше от  разного рода нагревашек:  радиаторов, трасформаторов и мощных резисторов.

Все кондеры на схемах обозначаются буковкой "С". Простые кондеры делятся на два вида: полярные и неполярные. Неполярные кондеры очень распространены и занимают значительную часть радиоаппаратуры:

а также к ним относятся маленькие SMD конденсаторы вот такого типа:

на схемах неполярные кондеры обозначаются  вот таким образом:

К полярным кондерам относятся электролитические кондеры

и SMD полярные конденсаторы:

и на схемах обозначаются вот так, то есть у них есть плюсовый вывод, который в цепи должен быть соединен  с положительным потенциалом схемы.

По аналогии с Резисторами, есть на свете и  конденсаторы переменной емкости (КПЕ):

 на схемах обозначаются как-то вот так:

 ну и, конечно же, подстроечные кондеры:

 а вот и их схемное обозначение:

При последовательном соединении  кондеров

общая емкость вычисляется по формуле

 а при параллельном соединении

их общая емкость будет вычислятся по формуле:

Про то, как проверить кондер на работоспособность, можете  узнать, прочитав  эту статью.

Конденсаторы - это огромная тема в радиоэлектронике.  В этой статье я затронул  только основные понятия.  В настоящее время ни одно устройство не обходится без этих радиоэлементов. При выборе кондера обязательно смотрите, на какое напряжение он рассчитан.  Если он будет использоваться в цепях с высоким напряжением, то он может либо сгореть и даже взорваться.  Если, например, я собираюсь использовать кондер в цепях с напряжением в 36 Вольт, то я должен взять кондер хотя бы минимум на 50 Вольт и больше, но не меньше! Всегда обращайте внимание на этот параметр. Будьте осторожны с конденсаторами большой емкости.  Прежде, чем взять его в руки, убедитесь, что он разряжен. Желательно разряжать такие конденсаторы через сопротивление от 1 КилоОма. Для этого припаяйте к изолированному проводу резистор одним концом. Далее другим концом резистора задеваете один вывод конденсатора, а другим концом провода другой вывод. Считаете до 3 и все ОК ;-). Кондер разряжен!

Читайте также