zapojování kondenzátorů Mgr. Kamil Kučera

ANOTACE Kód EVM: K_INOVACE_1.FY.39 Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.28/01.0050 Vytvořeno: červenec 2014 Ročník: 3. ročník – čtyřleté gymnázium, 7. ročník – osmileté gymnázium (RVP-G), Anotace: Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Elektrický náboj a elektrické pole Materiál slouží k zopakování kapacity vodiče. Materiál se zabývá především kondenzátory, jejich druhy a možnostmi jejich zapojení. Učivo je ověřeno závěrečným testem. Materiál se využije v průběhu hodiny. Pomůcky: interaktivní tabule.

Kapacita vodiče kapacita vodiče C skalární veličina schopnost vodiče přijmout při dané hodnotě potenciálu určitý náboj Q Vodič má kapacitu 1 F, jestliže se nábojem 1 C nabije na elektrický potenciál 1 V. Kapacita koule o poloměru r v prostředí o relativní permitivitě εr [1]

kondenzátor – soustava tvořená dvojicí navzájem izolovaných, obvykle plošných vodičů v malé vzdálenosti druhy kondenzátorů: podle dielektrika: plastový skleněný keramický slídový papírový elektrolytický podle tvaru: deskové válcové kulové svitkové podle kapacity: s neměnitelnou kapacitou s měnitelnou kapacitou [5] [3] [2] [4]

Využití kondenzátorů Fotografický blesk Ladicí součástka v přijímači Defibrilátor Odrušovací kondenzátor Počítačová paměť Odstranění stejnosměrné složky elektrického proudu Stabilizační prvek v elektrických obvodech Časovače [6] [7] [9] [8]

Leidenská láhev historicky první kondenzátor sloužil zásobník elektrického náboje při experimentech s elektřinou název podle univerzity v Leidenu v Nizozemsku, kde s ní v 18. století prováděli experimenty jedná se o skleněnou nádobu, na jejíž vnější i vnitřní straně jsou přilepeny (příp. napařeny) kovové vrstvy (sklo nadále sloužilo jako dielektrikum, které oba polepy oddělovalo, z vnitřního polepu vedl hrdlem láhve ven vodič, zakončený kovovou koulí) původně se jednalo o skleněnou nádobu naplněnou vodou, do níž byl zaveden kovový drát procházející zátkou (voda tvořila jednu elektrodu kondenzátoru, druhou elektrodou byla ruka držící láhev při experimentech, sklo sloužilo jako dielektrikum) [11] [10]

Deskový kondenzátor bez dielektrika tvořen dvěma rovnoběžnými deskami o obsahu S ve vzájemné vzdálenosti d oddělené vakuem v praxi místo vakua vzduch S d S - obsah aktivní plochy ε0 - permitivita vakua d - vzdálenost desek [12]

Deskový kondenzátor s dielektrikem tvořen dvěma rovnoběžnými deskami o obsahu S ve vzájemné vzdálenosti d oddělené dielektrikem dielektrikum – látka, která nevede elektrický proud každé dielektrikum charakterizováno relativní permitivitou εr (εr >1) S - obsah aktivní plochy ε0 - permitivita vakua εr – relativní permitivita d - vzdálenost desek S r [13] [14]

Zapojování kondenzátorů Kondenzátory se vyrábějí v řadách s určitými hodnotami kapacit. Požadovanou hodnotu kapacity dostaneme vhodným zapojením. Druhy zapojení kondenzátorů: paralelní sériové kombinované

Výsledná kapacita zapojení se zvětší. Paralelní zapojení Uvažujme dva (resp. tři) kondenzátory o kapacitách C1, C2, (C3) a zapojíme je paralelně (vedle sebe). Výslednou kapacitu po zapojení kondenzátorů označme C. C1 C2 C1 C2 C3 Výsledná kapacita zapojení se zvětší.

Výsledná kapacita zapojení se zmenší. Sériové zapojení Uvažujme dva (resp. tři) kondenzátory o kapacitách C1, C2, (C3) a zapojíme je sériově (za sebou). Výslednou kapacitu po zapojení kondenzátorů označíme C. Výsledná kapacita zapojení se zmenší. C1 C2 C1 C2 C3

Kombinované zapojení Kondenzátory můžeme zapojit kombinací paralelního a sériového zapojení. Ukázky možného zapojení 3 kondenzátorů. C´ C´ C1 C2 C3 C1 C2 C3

Příklady na zapojení kondenzátorů (1. část) Př. Vypočítejte výslednou kapacitu tří kondenzátorů zapojených podle schémat:

Příklady na zapojení kondenzátorů (2. část)

Trocha opakování 1. Vysvětlete, co je to kondenzátor. 2. Popište Leidenskou láhev a k čemu se používala? 3. Vysvětlete pojem kapacita vodiče. 4. Popište deskový kondenzátor s dielektrikem. 5. Vypočtete výslednou kapacitu kondenzátorů zapojených podle schémat:

Zdroje a použitá literatura [1] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Faraday.jpg?uselang=cs [2] PETRUS. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kondenz%C3%A1tor#mediaviewer/Soubor:ZnackaKondenzatoru.jpg [3] OMEGATRON. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kondenz%C3%A1tor#mediaviewer/Soubor:Capacitors_electrolytic.jpg [4] JULO. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kondenz%C3%A1tor#mediaviewer/Soubor:Kondensatory-rozne.jpg [5] PYSZ, Wojciech. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kondenz%C3%A1tor#mediaviewer/Soubor:Rotary_capacitor_Pionier.JPG [6] RAMA. wikipedia [online]. cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Canon_flashes#mediaviewer/File:Canon_G11_img [7] SNOWDOG. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/Defibrillator#mediaviewer/File:Street-defibrillator.jpg [8] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektronick%C3%A1_pam%C4%9B%C5%A5#mediaviewer/Soubor:DDR2_ram_mounted.jpg [9] STAHLKOCHER. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8Casova%C4%8D#mediaviewer/Soubor:Digitale_Zeitschaltuhr.jpg [10] NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leyden_jar_showing_construction.png?uselang=cs [11] GORDON, James Edward Henry. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leyden_jar.png?uselang=cs [12] PAJS. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kondenzator_deskovy_schema.svg?uselang=cs [13] FABIAN_R. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plate_CapacitorII.svg?uselang=cs [14]CEPHEIDEN. wikipedia [online]. [cit. 2.7.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plate_Capacitor_DE.svg?uselang=cs schémata zapojení kondenzátorů byla vyrobena ve freewarovém programu Curcuit Diagram 2.0 SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: SPN, 1990, ISBN 80-04-22435-0