Короче говоря, конденсаторы - это два проводящих объекта, часто маленькие пластины, разделенные чем-то изолирующим, известным как диэлектрик. Подобно накоплению статического электричества, которое происходит, если вы потираете воздушный шар на руке и прикладываете его к волосам, на каждой пластине накапливаются противоположные заряды, позволяя аккумулировать энергию в форме заряда. Есть 2 других ключевых фактора, которые влияют на поведение конденсаторов и делают их такими полезными. -Они заряжают экспоненциально, а не линейно. Скажем, я заряжаю конденсатор постоянным напряжением и измеряю напряжение на конденсаторе (которое соответствует заряду, удерживаемому внутри него), скажем, каждые 5 секунд. Это не будет расти, скажем, 0,1 каждые 5 секунд. Вместо этого он увеличивается на определенный процентот общей мощности в единицу времени. По сути, это тот же принцип (за исключением обратного), что и при радиоактивном распаде: «период полураспада» - это интуитивно понятное понятие, соответствующее времени, которое требуется для уменьшения суммы до 50% от того, что было, но не для потери установленное количество (т.е. это не 50 молекул в секунду, это 50% в секунду). Это выглядит примерно так:
Как вы видите, он заряжается быстро в начале, но затем замедляется по мере накопления заряда.
Во-вторых, последствия этого накопления заряда. По мере увеличения напряжения ток, проходящий через конденсатор, падает, очевидно увеличивая электрическое сопротивление конденсатора. Однако, если бы мы изменили полярность входного источника питания, переключив их, это имеет эффект «уменьшения» сопротивления - заряд, вместо того, чтобы быть зажатым в конденсаторе, может легко вытекать и фактически эффективно повышает эффективное напряжение. Основным следствием этого является то, что конденсатор сопротивляется постоянному току, но допускает переменный ток. Более конкретно, чем выше частота переключения полярности напряжения (то есть переменного тока), тем меньше конденсатор будет препятствовать протеканию тока в цепи. Конденсатор можно рассматривать как электрическую пружину. Вы нажимаете на него, символизируя текущий ток в него. Сначала это оказывает небольшое сопротивление. Однако, когда вы продолжаете толкать, пружина толкает назад сильнее, пока вы не сможете эффективно толкать больше. Это эквивалентно тому, что напряжение на конденсаторе (опять-таки эквивалентно заряду, накопленному в нем) приближается к входному напряжению - например, сила пружины, направленная вверх, уравновешивается против вашего веса. Что произойдет, если вы нажмете в противоположном направлении? Весенние работыс вами, а не против вас, увеличивая выходную силу, превышающую то, что вы могли бы надеяться достичь только своими мышцами и весом.
Итак, как мы можем использовать это? Существует два основных типа использования конденсаторов в зависимости от того, как они расположены в цепи - «соединение», когда конденсатор включен последовательно, и «разъединение», конденсатор параллельно. Оба используют эти вышеупомянутые принципы.
Муфты используются при блокировке постоянного тока - это чаще всего встречается при обработке сигналов и радио. Чем меньше конденсатор, тем выше частота, которой он препятствует (поскольку он заряжается быстрее), поэтому, регулируя емкость, мы можем регулировать заблокированные частоты. При использовании с индуктором (диаметральная противоположность конденсатора), наиболее важным свойством которого является блокировка ВЫСОКИХ частот, мы можем ограничивать сигналы в определенной «полосе» частот - схеме «полосовой пропуск». Это важно для радиостанций для передачи или приема на желаемой частоте.
Конденсаторы связи также используются в схемах синхронизации - поскольку транзисторы (электронные переключатели) включаются при известном напряжении, а конденсаторы заряжаются с известной скоростью, их можно использовать для включения транзистора только в определенное время (или частоту).
Разъединяющие конденсаторы используются либо для накопления энергии, либо для электрического "демпфирования". Опять же, это помогает думать об этом с точки зрения весны.
Пружина в пулемете прекрасно показывает запас энергии. Пружина отводится назад, аналогично заряжаемому конденсатору, а затем освобождается, позволяя ему разряжать свою энергию в «нагрузку» - механически говоря, гранула (или другие боеприпасы), электрически, компонент, скажем, свет. Конденсаторы идеально подходят для ситуаций, когда требуется много энергии за короткий период времени, поскольку они разряжаются очень быстро, например, дефибриллятор. Одна батарея не может разряжать всю необходимую энергию так быстро, поэтому внутренний конденсатор вместо этого сохраняет ее и разряжает по мере необходимости.
Для демпфирования лучше представить аналогию конденсатор / пружина как пружину в подвеске автомобиля. Автомобильная подвеска защищает автомобиль (и пассажиров) от повреждений, поглощая часть энергии вертикального движения автомобиля. Если колесо очень быстро поднимается при движении по большому камню, остальная часть автомобиля менее подвержена влиянию подвески, которая поглощает энергию, а затем медленно высвобождает ее, толкая автомобиль вверх. Таким же образом развязывающий конденсатор может «сгладить» электрические сигналы или импульсы. По аналогии с камнем, иногда природа электрического генерирования или неисправности могут вызвать «скачки» напряжения. Даже очень короткие скачки напряжения могут привести к серьезному повреждению оборудования. Разъединяющий конденсатор способен поглощать этот «удар» и уменьшать вероятность повреждения. К тому же,
Надеюсь, это поможет. Извините, если это немного многословно, но я стремлюсь быть всеобъемлющим.