Kondenzátory – Web o chemii, elektronice a programování

Kondenzátor je pasivní součástka, která se používá (nejen) k dočasnému uchovávání náboje. Moderní vysokokapacitní kondenzátory (superkondenzátory) mohou sloužit jako náhrada akumulátorů. Pokud kondenzátor zapojíme do obvodu střídavého proudu pozorujeme fázový posun mezi napětím a proudem o hodnotě π/2 (90°).

Průběh napětí a proudu u kondenzátoru v obvodu střídavého proudu. Zdroj: Ricardhyty/Commons

Obsah

Parametry kondenzátoru

Kapacita

Nejdůležitější vlastností kondenzátoru je kapacita, ta je dána vztahem:

$$C = \varepsilon\frac{S}{d} = \frac{Q}{U}$$

kde ε je permitivita dielektrika, S je povrch desek kondenzátoru, d je jejich vzdálenost, Q je elektrický náboj a U napětí. Jednotkou kapacity je Farad (F). Kapacita je schopnost kondenzátoru udržet elektrický náboj.

Dalšími důležitými parametry jsou jmenovité napětí a izolační odpor dielektrika, který umožňuje vysvětlit svodový proud kondenzátoru.

Náhradní schéma kondenzátoru

Permitivita

Permitivita je fyzikální veličina, která vyjadřuje schopnost materiálu odolávat pronikání elektrického pole. Její jednotkou je farad na metr, F.m^-1 (s⁴A²m^-3kg^-1). Je dána poměrem elektrické indukcea intenzity elektrického pole.

$$\epsilon = \frac{D}{E}$$

Relativní permitivita je bezrozměrná veličina, která vyjadřuje poměr permitivity materiálu (ε) ku permitivitě vakua (ε₀).

$$\epsilon_r = \frac{\epsilon}{\epsilon_0}$$

Materiál	ε_r
Vakuum	1,00000
Vzduch	1,00059
Polystyren	2,56
Papír	3,7
Křemen	3,78
Voda	80
SrTiO₃	233

Elektrická pevnost

Maximální přípustná hodnota stejnosměrného napětí.

Teplotní součinitel kapacity

Obdoba teplotního součinitele elektrického odporu, jde o změnu kapacity kondenzátoru s teplotou.

Spojování kondenzátorů

Při paralelním zapojení kondenzátorů je výsledná kapacita rovna součtu kapacit jednotlivých kondenzátorů:

$$C = \sum_{i=1}^n C_i= C_1 + C_2 + C_3 + \ldots$$

Napětí na všech kondenzátorech je stejné.

Při sériovém spojení kondenzátorů se napětí na kondenzátorech rozdělí:

$$U = U_1 + U_2 = \frac{Q}{C_1} + \frac{Q}{C_2} = Q(\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2})$$

Pro výslednou kapacitu pak platí:

$$\frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C _2}$$

$$C = \frac{C_1C_2}{C_1 + C_2}$$

Druhy kondenzátorů

Fóliové

Elektrody jsou tvořeny hliníkovou fólií srolovanou do válce, jako dielektrikum slouží kondenzátorový papír, který vyplňuje prostor mezi fóĺiemi.

Keramické

Jako dielektrikum slouží speciální keramika.

MLCC

MLCC (Multi-Layer Ceramic Capacitors) – sestávají z několika paralelně zapojených keramických kondenzátorů v jednom pouzdře. Najdeme je velmi často na základních deskách, grafikách, apod.

Elektrolytické

Tyto kondenzátory mají vysokou kapacitu a na rozdíl od předchozích typů je nelze přepólovat. Jsou použitelné pouze na poměrně nízké napětí, typy pro vysoké napětí mají podstatně větší rozměry. Elektrody jsou tvořeny speciálně upraveným hliníkem s vysokým měrným povrchem. Katoda je tvořena elektrolytem, který může být pevný i kapalný. Anoda je tvořena hliníkovou fólií s tenkou vrstvou aluminy (oxid hlinitý, Al₂O₃), příp. tantalem s vrstvou oxidu tantaličného (Ta₂O₅), tato elektroda tvoří dielektrikum kondenzátoru.

Další kapitoly

2 Replies to “Kondenzátory”