Stredná odborná škola automobilová Moldavská cesta 2, Košice Učíme efektívne a moderne – inovácia vyučovacieho procesu v súlade s modernizáciou ŠkVP Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ. Moderné vzdelávanie pre modernú spoločnosť.

Sériové a paralelné zapojenie kondenzátorov, meranie kapacity Magdaléna Nikházyová

Kondenzátor Kondenzátor je elektronická súčiastka, ktorej základnou vlastnosťou je kapacita, je to schopnosť zhromažďovať (akumulovať) elektrický náboj. Jednotkou kapacity je farad. 1F je veľká jednotka a v praxi sa používajú menšie jednotky 1 pF =10-12 F, alebo1 nF=10-9 F. Súčiastky, ktoré majú danú kapacitu nazývame kondenzátory Kondenzátory majú široké uplatnenie v oznamovacej a prístrojovej technike. Väčšina kondenzátorov má hodnoty kapacít stále. Potrebné hodnoty kapacít dosahujeme rôznym spájaním kondenzátorov. Spojenia kondenzátorov sú paralelné spojenie (spojenie vedľa seba), sériové spojenie (spojenie za sebou), alebo kombinované spojenie.

Paralelné zapojenie kondenzátorov Pri paralelnom spojení kondenzátorov s kapacitami C1, C2, C3 vzniká vlastne kondenzátor s väčšou plochou platní. Kondenzátory sa nabijú na napätie zdroja U. Na dosky kondenzátorov sa musí priviesť celkový náboj Q. Paralelným zapojením dosiahneme väčšiu kapacitu ako je kapacita ľubovoľného z použitých kondenzátorov.

Paralelné zapojenie kondenzátorov Obidva kondenzátory sa nabijú na napätie zdroja U. Na dosky obidvoch kondenzátorov sa musí priviesť celkový náboj Q Sústava sa správa ako jeden kondenzátor s kapacitou C = C1 + C2 +...+ Cn

Príklad Kondenzátory s kapacitou C1 = 2.10-6F a C2 = 3.10-6F sú pripojené paralelne. Na kondenzátore s kapacitou C1 je náboj Q1 = 6.10-6C. Aké napätie a náboj je na druhom kondenzátore?

Sériové zapojenie kondenzátorov Pri sériovom zapojení kondenzátorov s kapacitami C1 , C2 majú náboje na kondenzátoroch rovnakú veľkosť. Q = C1. U1 = C2. U2, kde U1 a U2 sú napätia medzi platňami kondenzátorov. Keď nabijeme platňu prvého kondenzátora nábojom +Q, indukuje sa na jeho druhej platni rovnako veľký náboj – Q a na platniach druhého kondenzátora rovnako veľké náboje + Q a – Q. Celkové napätie U = U1 + U2. Po dosadení za jednotlivé napätia dostaneme. Sústava sa správa ako jeden kondenzátor s kapacitou C, pre ktorú platí: Výsledná kapacita C je menšia ako kapacita ľubovoľného kondenzátora C1, C2.

Príklad Tri kondenzátory s kapacitami C1 = 2.10-6F,  C2 = 3.10-6F,  C3 = 6.10-6F spojíme sériovo. Aká je výsledné kapacita tohto spojenia? Aké napätie bude na jednotlivých kondenzátoroch, ak celá batéria je pripojená na napätie 200 V?

Úloha: Určite výslednú kapacitu troch kondenzátorov s kapacitami 20 pF, 30 pF, 50 pF spojených : a) paralelne b) sériovo.

Meranie kapacity kondenzátora porovnaním nábojov ÚLOHA: Nabite kondenzátory jednosmerným napätím a určite, ako sa bude daný kondenzátor vybíjať, ak k nemu pripojíte: vybitý kondenzátor rôzne hodnoty odporov Popíšte proces vybíjania a nabíjania kondenzátora.

Teoretický rozbor: Kondenzátor : je elektrotechnická súčiastka, ktorá má dve vodivé dosky oddelené nevodivým dielektrikom. Preto kladie kondenzátor prechodu elektrickému prúdu nekonečný odpor. Nabíjanie a vybíjanie kondenzátora je jav prenosu náboja, ktorý spôsobuje jeho polarizáciu. Vybitý kondenzátor : na jeho doskách je nulový náboj (napätie na kondenzátore Uc =0). Pripojením vonkajšieho napätia začne dochádzať ku prenosu náboja na dosky kondenzátora. Kondenzátor sa nabíja. Nabíjanie kondenzátora : (kondenzátor je považovaný za spotrebič elektrickej energie). Elektrickým obvodom tečie nabíjací prúd, až kým sa kondenzátor nenabije na rovnako veľké napätie ako má zdroj (Uc =U). Nabíjacím prúdom sa zväčšuje náboj na kondenzátore.

Nabitý kondenzátor Nabitý kondenzátor : ak je zapojený do elektrického obvodu, je zdrojom elektrickej energie. Obvodom netečie elektrický prúd a napätie na kondenzátore Uc je rovné napätiu zdroja U (kondenzátor sa nabil na rovnako veľké napätie, ako je napätie zdroja). Nabitý kondenzátor predstavuje pre jednosmerné napätie stav naprázdno. Energia dodaná zo zdroja je potrebná na spolarizovanie dielektrika a ostáva v ňom vo forme elektrostatického poľa.

Vybíjanie kondenzátora : Nabitý kondenzátor sa správa ako zdroj a po zapojení do elektrického obvodu pretláča elektrickým obvodom vybíjací prúd opačného smeru ako je smer nabíjacieho prúdu. Čas vybíjania kondenzátora je tým väčší, čím je väčšia hodnota odporu v ňom zapojená. Priebeh prúdu ic pri nabíjaní a vybíjaní kondenzátora sa nazýva Diracov impulz a jeho maximálna hodnota je tým vyššia, čím má kondenzátor väčšiu kapacitu..

Schéma zapojenia pre meranie kapacity kondenzátora porovnaním nábojov:

Schéma zapojenia pre meranie nabíjania a vybíjania kondenzátora:

Tabuľka pre meranie kapacity kondenzátora metódou rozdelenia nábojov : CN CX CXS CXRLC V   

Tabuľka pre nabíjanie kondenzátora pomocou rezistora CN R1 t V   s  

Tabuľka pre vybíjanie kondenzátora pomocou rezistora CN R1 t V   s  

Ukážky kondenzátorov

© SOŠA Košice www.sosake.sk Apríl 2011