Конденсатор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для скопления энергии электронного поля. Конденсатор является пассивным электрическим компонентом. Обычно состоит из 2-ух электродов в форме пластинок (именуемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сопоставлению с размерами обкладок.
История
В 1745 году в Лейдене германский физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук сделали 1-ый конденсатор — «лейденскую банку».
Характеристики конденсатораКонденсатор в цепи неизменного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд либо перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, потому что его обкладки разбиты диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока средством повторяющейся перезарядки конденсатора.
В определениях способа всеохватывающих амплитуд конденсатор обладает всеохватывающим импедансом
,
где 
— надуманная единица, 
— частота протекающего синусоидального тока, 
— ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: 
. Для неизменного тока частота равна нулю, как следует, реактивное сопротивление конденсатора нескончаемо (в безупречном случае).
При изменении частоты меняются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень воздействия паразитных характеристик — своей индуктивности и сопротивления утрат. На больших частотах хоть какой конденсатор есть возможность подвергать рассмотрению как поочередный колебательный контур, образуемый ёмкостью , своей индуктивностью 
и сопротивлением утрат 
.
Резонансная частота конденсатора равна
При 
f-p»> конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Как следует, конденсатор целенаправлено применять только на частотах <img class="tex" src="http://upload.wikimedia.org/math/4/d/a/4da2ea8f88aafcac60c3fdc0aa4f18a1.png" alt="~f , на которых его сопротивление носит ёмкостный нрав. Обычно наибольшая рабочая частота конденсатора приблизительно в 2-3 раза ниже резонансной.
Конденсатор может копить электронную энергию. Энергия заряженного конденсатора:
где 
— напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.
Обозначение конденсаторов на схемахВ Рф условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74 или интернациональному эталону IEEE 315-1975:
Обозначение
по ГОСТ 2.728-74Описание
Конденсатор неизменной ёмкости
Поляризованный конденсатор
Подстроечный конденсатор переменной ёмкости
На электронных принципных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, однако часто и в нанофарадах. При ёмкости менее 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при всем этом допустимо не указывать единицу измерения, т.е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикоФарад). Для электролитических конденсаторов, также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их наибольшее рабочее напряжение в вольтах (В) либо киловольтах (кВ). К примеру так: «10 мк x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон конфигурации ёмкости, к примеру так: «10 — 180». В текущее время делаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, т.е. на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтоб значения с подходящим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.
Свойства конденсаторов
Главные характеристики
ЁмкостьОсновной чертой конденсатора является его ёмкость. В обозначении конденсатора бытует значение номинальной ёмкости, в то время как настоящая ёмкость может существенно изменяться зависимо от многих причин. Настоящая ёмкость конденсатора определяет его электронные характеристики. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению меж обкладками (q = CU). Обычные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Но есть конденсаторы с ёмкостью до 10-ов фарад.
Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из 2-ух параллельных железных пластинок площадью 
любая, расположенных на расстоянии 
друг от друга, в системе СИ выражается формулой: 
, где 
— относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей место меж пластинами (эта формула справедлива, только когда много меньше линейных размеров пластинок).
Для получения огромных ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При всем этом напряжение меж обкладками всех конденсаторов идиентично. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.
либо 
В том случае у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние меж обкладками и характеристики диэлектрика схожи, то эти конденсаторы есть возможность представить как один большой конденсатор, разделённый на куски наименьшей площади.
При поочередном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов схожи. Общая ёмкость батареи поочередно соединённых конденсаторов равна
либо 
Эта ёмкость всегда меньше малой ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Но при поочередном соединении миниатюризируется возможность пробоя конденсаторов, потому что на каждый конденсатор приходится только часть различия потенциалов источника напряжения.
В том случае площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых поочередно, схожа, то эти конденсаторы есть возможность представить в виде 1-го огромного конденсатора, меж обкладками которого находится стопка из пластинок диэлектрика всех частей его конденсаторов.
Удельная ёмкостьКонденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (либо массе) диэлектрика. Наибольшее значение удельной ёмкости достигается при малой толщине диэлектрика, но при всем этом миниатюризируется его напряжение пробоя.
Номинальное напряжениеДругой, более принципиальной чертой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в данных критериях в направление срока службы с сохранением характеристик в допустимых границах.
Номинальное напряжение находится в зависимости от конструкции конденсатора и параметров используемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не обязано превосходить номинального. Для многих типов конденсаторов с повышением температуры допустимое напряжение понижается.
ПолярностьМногие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) работают только при корректной полярности напряжения из-за хим особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При оборотной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за хим разрушения диэлектрика с следующим повышением тока, вскипанием электролита снутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.
Взрывы электролитических конденсаторов — достаточно распространённое явление. Основной предпосылкой взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый почти всегда утечкой либо увеличением эквивалентного поочередного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан либо делают насечку на корпусе (нередко есть возможность увидеть её в форме буквы X, K либо Т на торце). При повышении внутреннего давления раскрывается клапан либо корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа, и давление спадает в отсутствие взрыва и осколков.
Паразитные параметрыРеальные конденсаторы, кроме ёмкости, владеют также своими сопротивлением и индуктивностью. С высочайшей степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора есть возможность представить последующим образом:
— собственная ёмкость конденсатора; 
— сопротивление изоляции конденсатора; 
— эквивалентное последовательное сопротивление; 
— эквивалентная поочередная индуктивность. Электронное сопротивление изоляции конденсатора — rСопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора неизменному току, определяемое соотношением r = U / Iут , где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки.
Эквивалентное последовательное сопротивление — RЭквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR) обосновано приемущественно электронным сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) меж ними, также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС растет с повышением частоты тока, протекающего через конденсатор.
Почти всегда этим параметром есть возможность пренебречь, однако время от времени (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) довольно маленькое его значение может быть актуально принципиальным для надёжности устройства (см., напр., Capacitor plague(англ.)).
Эквивалентная поочередная индуктивность — LЭквивалентная поочередная индуктивность обоснована, в главном, своей индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. На низких частотах (до единиц килогерц) обычно не учитывается в силу собственной незначительности.
Тангенс угла потерьТангенс угла утрат — отношение надуманной и вещественной части всеохватывающей диэлектрической проницаемости. 
Энергопотери в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока смещены на угол 
, где 
— угол диэлектрических утрат. При отсутствии утрат 
. Тангенс угла утрат определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, оборотная 
, именуется добротностью конденсатора. Определения добротности и тангенса угла утрат используются также для катушек индуктивности и трансформаторов.
Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)ТКЕ — относительное изменению емкости при изменении температуры среды на один градус Цельсия (Кельвина). Следовательно значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:
, где ΔT — повышение температуры в °C либо °К относительно обычных критерий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для свойства конденсаторов со значимой линейной зависимостью ёмкости от температуры. Но ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов. Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость емкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами емкости от воздействия температуры среды в обозначении имеют указание на относительное изменение емкости в рабочем спектре температур.
Диэлектрическое поглощениеЕсли заряженный конденсатор стремительно разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а потом снять нагрузку и следить за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медлительно увеличивается. Это явление получило заглавие диэлектрическое поглощение либо адсорбция электронного заряда. Конденсатор ведёт себя так, как будто параллельно ему подключено огромное количество поочередных RC-цепочек с различной неизменной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в главном от параметров диэлектрика конденсатора. Схожий эффект есть возможность следить и на большинстве электролитических конденсаторов, однако в их он является следствием хим реакций меж электролитом и обкладками. Минимальным диэлектрическим поглощением владеют конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.
Систематизация конденсаторовОсновная систематизация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Класс диэлектрика определяет главные электронные характеристики конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину утрат и др.
По виду диэлектрика различают:
Не считая того, конденсаторы различаются по способности конфигурации собственной ёмкости:
Зависимо от предназначения есть возможность условно поделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального предназначения. Конденсаторы общего предназначения употребляются фактически в большинстве видов и классов аппаратуры. Обычно к ним относят более распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особенные требования. Все другие конденсаторы являются особыми. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.
Применение конденсаторовКонденсаторы отыскивают применение фактически во всех областях электротехники.
Источники и наружные Полезные ссылки: