А переменный конденсатор это один тип конденсатора, который имеет переменное значение емкости. Этот конденсатор включает в себя две пластины, где площадь между этими пластинами просто регулируется для изменения емкости конденсатора. Эти конденсаторы доступны в двух типах: воздушный конденсатор и подстроечный конденсатор. Как правило, эти конденсаторы используются особенно в LC-цепи для настройки частоты в радио. Итак, в этой статье рассматривается обзор одного из типов переменных конденсаторов, таких как воздушный конденсатор - работа и ее приложения.
Что такое воздушный конденсатор?
Ан Определение воздушного конденсатора конденсатор, в котором в качестве диэлектрической среды используется воздух. Этот конденсатор может иметь фиксированную или переменную емкость. Тип фиксированной емкости не используется часто, потому что существуют разные типы конденсаторов доступны с превосходными характеристиками, тогда как переменная емкость используется чаще из-за их простой конструкции.
Воздушные конденсаторы обычно состоят из двух наборов полукруглых металлических пластин, разделенных воздушной прослойкой. диэлектрический материал . В этих металлических пластинах один набор является постоянным, а другой набор соединен с валом, который позволяет оператору поворачивать узел для изменения емкости при необходимости. Когда перекрытие между двумя металлическими пластинами больше, емкость выше. Таким образом, наивысшая емкость достигается, когда перекрытие между двумя наборами металлических пластин максимально, тогда как самая низкая емкость достигается, когда перекрытия нет. Для лучшего управления емкостью, более точной настройки и повышения точности используются редукторы.
Воздушные конденсаторы имеют небольшое значение емкости, которое колеблется от 100 пФ до 1 нФ, тогда как рабочее напряжение находится в диапазоне от 10 до 1000 В. Напряжение пробоя диэлектрика меньше, поэтому внутри конденсатора изменится электрический пробой, что может привести к неправильной работе воздушного конденсатора.
Конструкция воздушного конденсатора и его работа
Регулируемый конденсатор, такой как воздушный конденсатор, включает в себя ряд полукруглых вращающихся алюминиевых пластин на вершине центрального вала, расположенных между набором фиксированных алюминиевых пластин, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Этот конденсатор имеет просверленное отверстие в центре для пропуска управляющего стержня. Для управления этим стержнем соединены чередующиеся диски, чтобы он свободно проходил через другие, что означает, что набор дисков эффективно разделен на две группы, которые совместно образуют две пластинчатые области конденсатора.
Как только диски конденсатора приобретут полукруглую форму, поворот движущегося набора приведет к изменению степени перекрытия двух групп на всю площадь пластины. Когда емкость этого конденсатора зависит от всей площади его пластины, то изменение в пределах площади может вызвать эквивалентное изменение в емкости компонента, поэтому оператор может изменять значение компонента по своему желанию.
Когда движущиеся алюминиевые пластины вращаются, количество перекрытий между неподвижными и движущимися пластинами будет изменено. Воздух между этими наборами пластин работает как эффективный диэлектрик, который изолирует наборы друг от друга. Когда емкость конденсатора зависит от взаимного размера пластин, то эта регулировка просто позволяет регулировать значение воздушного конденсатора.
Цепь воздушного конденсатора
Схема простого воздушного конденсатора показана ниже. Этот конденсатор использует воздух в качестве диэлектрика и сконструирован с использованием двух металлизированных пластин из фольги или металлических пластин, соединенных параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Конденсаторы хранят энергию в форме электрического заряда на пластинах.
Когда к воздушному конденсатору приложено напряжение для измерения заряда на двух пластинах, отношение заряда «Q» к напряжению «V» даст значение емкости конденсатора, таким образом, оно задается как C = В/В. Это уравнение также можно записать, чтобы получить формулу для измерения количества заряда на двух пластинах, например Q = C x V.
Как только в конденсатор подается электрический ток, он заряжается, поэтому электростатическое поле становится очень сильным, потому что оно накапливает больше энергии между двумя пластинами.
Точно так же, когда ток течет из воздушного конденсатора, разность потенциалов между этими двумя пластинами будет уменьшаться, а электростатическое поле уменьшается, когда электрическая энергия уходит от пластин. Таким образом, емкость является одним из свойств конденсатора, который используется для хранения электрического заряда на двух его пластинах в форме электростатического поля.
Диэлектрическая проницаемость воздушного конденсатора
Диэлектрическая проницаемость может быть определена как свойство каждого материала, иначе среда, используемая для измерения сопротивления, создаваемого формированием электрического поля. Он обозначается греческой буквой «ϵ» (эпсилон), а единицей измерения является Ф/м или фарад на метр.
Если мы рассмотрим конденсатор, который включает в себя две пластины, разделенные расстоянием «d», между этими двумя пластинами используется диэлектрическая среда, такая как воздух. Между двумя пластинами конденсатора находятся молекулы, образующие электрические дипольные моменты. Электрический диполь означает пару противоположных и одинаковых зарядов. Например, отдельная молекула включает положительный заряд на одном конце и отрицательный заряд на другом конце, которые разделены некоторым расстоянием, как показано на следующем рисунке.
На следующей диаграмме молекулы обычно выстраиваются случайным образом внутри обкладок конденсатора. Как только мы прикладываем электрическое поле к этим пластинам извне, молекулы внутри конденсатора лучше выстраиваются в линию, что известно как поляризуемость. Итак, их дипольный момент порождает собственное электрическое поле. Это электрическое поле противостоит приложенному извне электрическому полю, таким образом, оно становится подобным полюсу двух магнитов, которые продолжают сопротивляться друг другу.
Когда молекулы выстраиваются в линию или поляризуются сильнее, они сопротивляются внешнему электрическому полю, что мы и назвали диэлектрической проницаемостью. Здесь диэлектрическая проницаемость измеряет сопротивление, оказываемое материалом или средой внешнему электрическому полю.
Если диэлектрическая проницаемость среды выше, то молекулы этой среды лучше поляризуются и, следовательно, оказывают большее сопротивление внешнему электрическому полю. Точно так же, если диэлектрическая проницаемость среды мала, молекулы слабо поляризуются, поэтому они оказывают меньшее сопротивление внешнему электрическому полю.
Диэлектрическая проницаемость не является постоянной, поэтому она зависит от различных факторов, таких как температура, влажность, тип среды, частота поля, напряженность электрического поля и т. д.
Диэлектрическая проницаемость играет важную роль в определении емкости конденсатора. Таким образом, емкость плоского конденсатора рассчитывается по формуле
C = ϵ x A/d
Где,
«А» — площадь одной пластины.
«d» — расстояние между двумя пластинами конденсатора.
«ϵ» — это диэлектрическая проницаемость среды между двумя пластинами конденсаторов.
Если вы наблюдаете следующие конденсаторы, диэлектрическая проницаемость может явно повлиять на емкость конденсатора.
В следующих двух конденсаторах диэлектрик, используемый в левом конденсаторе, представляет собой воздух. Таким образом, относительная диэлектрическая проницаемость этого воздушного конденсатора немного больше 1, т. е. 1,0006.
Точно так же во втором конденсаторе в качестве диэлектрика используется стекло. Таким образом, диэлектрическая проницаемость этого конденсатора составляет примерно от 4,9 до 7,5. Так, по сравнению с воздушным конденсатором, конденсатор со стеклянным диэлектриком имеет большую диэлектрическую проницаемость.
Таким образом, материал с меньшей диэлектрической проницаемостью обеспечивает меньшую емкость, а материал с более высокой диэлектрической проницаемостью обеспечивает большую емкость. Таким образом, диэлектрическая проницаемость играет важную роль в определении значения емкости.
Характеристики
Характеристики воздушного конденсатора включают следующее.
- Воздушные конденсаторы неполярны, что означает, что эти конденсаторы можно безопасно использовать в приложениях переменного тока до тех пор, пока не будет превышено максимальное номинальное напряжение.
- Эти конденсаторы имеют небольшую емкость, которая находится в диапазоне от 100 пФ до 1 нФ.
- Максимальное рабочее напряжение в основном зависит от физических размеров конденсатора.
- Высокое рабочее напряжение требует, чтобы пространство между двумя пластинами было достаточным, чтобы избежать электрического пробоя воздуха.
- Диэлектрическая прочность воздуха меньше, чем у многих других материалов, что делает эти конденсаторы непригодными для высоких напряжений.
Преимущества
Преимущества воздушных конденсаторов включая следующее.
- Он имеет меньший ток утечки, что означает, что рабочие потери в этом конденсаторе минимальны, особенно при невысокой влажности.
- Сопротивление изоляции высокое.
- Хорошая стабильность.
- Они имеют меньшее напряжение пробоя.
- Коэффициент рассеяния низкий.
недостатки воздушных конденсаторов включая следующее.
- Воздушные конденсаторы доступны в больших размерах.
- Эти конденсаторы имеют меньшую емкость.
- Это дорого.
- Он занимает больше места по сравнению с другими конденсаторами.
Приложения
применение воздушных конденсаторов включая следующее.
- Этот конденсатор обычно используется в резонансных LC-цепях, в которых требуется изменение емкости. Эти
- схемы включают радиотюнеры, частотные смесители и компоненты согласования импеданса для антенных тюнеров.
- Обычно они используются там, где необходима регулируемая емкость, например, в резонансных контурах.
- Этот конденсатор используется для настройки радиосхем, а также в схемах, где требуется меньше потерь.
Таким образом, это обзор воздушного конденсатор - рабочий с приложениями. Эти конденсаторы изготовлены из алюминия и хорошо работают в очень сильных магнитных полях. Вот вам вопрос, что такое диэлектрик в конденсаторе?
