Điện dung là thước đo khả năng tích trữ điện tích của tụ điện. Điện dung được đo bằng farads, được đặt tên theo thành viên danh dự của Đại học St.Petersburg, nhà vật lý người Anh Michael Faraday.
Nội dung
Công suất là gì?
Nếu bạn loại bỏ một vật dẫn điện ở xa vô hạn, loại trừ ảnh hưởng của các vật mang điện lên nhau, thì điện thế của vật dẫn điện ở xa sẽ trở nên tỷ lệ thuận với điện tích. Nhưng đối với các dây dẫn có kích thước khác nhau, điện thế không khớp.
Đơn vị SI của điện dung đối với tụ điện là farad. Hệ số tỷ lệ được ký hiệu bằng chữ C - đây là điện dung, bị ảnh hưởng bởi kích thước và cấu tạo bên ngoài của dây dẫn. Vật chất, trạng thái pha của chất làm điện cực không có vai trò - các điện tích phân bố trên bề mặt. Do đó, trong các quy tắc CGS quốc tế, điện dung không được đo bằng farads mà bằng cm.
Một quả cầu đơn độc có bán kính 9 triệu km (1400 bán kính Trái đất) chứa 1 farad.Một phần tử dẫn điện riêng biệt giữ điện tích với số lượng không đủ để sử dụng trong công nghệ. Công nghệ của thế kỷ 21 tạo ra điện dung của tụ điện có đơn vị đo trên 1 farad.
Một cấu trúc gồm ít nhất 2 điện cực và một chất điện môi ngăn cách có khả năng tích tụ lượng điện năng cần thiết cho hoạt động của mạch điện tử. Trong một thiết kế như vậy, các hạt tích cực và tiêu cực bị hút lẫn nhau và giữ chúng. Chất điện môi giữa cặp electron-positron không cho phép triệt tiêu. Trạng thái điện tích này được gọi là ràng buộc.
Trước đây, các thiết bị cồng kềnh có độ chính xác không cao được sử dụng để đo các đại lượng điện. Giờ đây, ngay cả một người nghiệp dư mới làm quen với đài phát thanh cũng biết cách đo điện dung bằng máy thử.
Dấu tụ điện
Cần biết các đặc tính của các thiết bị điện tử để vận hành chính xác và an toàn.
Xác định điện dung của tụ điện bao gồm đo giá trị bằng dụng cụ và đọc các ký hiệu trên vỏ. Các giá trị được chỉ ra và các giá trị thu được trong quá trình đo khác nhau. Điều này là do sự không hoàn hảo của công nghệ sản xuất và sự thay đổi hoạt động của các thông số (độ mòn, ảnh hưởng của nhiệt độ).
Các thông số điện dung và dung sai danh định được ghi trên vỏ máy. Trong các thiết bị gia dụng, các thiết bị có độ lệch tới 20% được sử dụng. Trong ngành công nghiệp vũ trụ, thiết bị quân sự và tự động hóa các vật thể nguy hiểm, mức độ lan truyền của các đặc tính là 5-10% được phép. Sơ đồ làm việc không chứa các giá trị dung sai.
Công suất danh định được mã hóa theo tiêu chuẩn IEC - Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế, tập hợp các tổ chức quốc gia theo tiêu chuẩn của 60 quốc gia.
Tiêu chuẩn IEC sử dụng ký hiệu:
- Bảng mã 3 chữ số. 2 ký tự ở đầu - số pF, ký tự thứ ba - số không, 9 ở cuối - giá trị nhỏ hơn 10 pF, 0 ở phía trước - không quá 1 pF. Mã 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF hoặc 33 nF, hoặc 0,033 uF. Để dễ đọc, dấu thập phân trong mã được thay thế bằng chữ "R". R8 \ u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 chữ số trong đánh dấu. Cuối cùng là số lượng các số không. 3 đầu tiên - giá trị tính bằng pF. 3353 - 335000pF, 335nF hoặc 0,335uF.
- Sử dụng các chữ cái trong mã. Chữ cái µ là uF, n là nanofarad, p là pF. 34p5 - 34,5 pF, 1µ5 - 1,5 µF.
- Sản phẩm gốm sứ Glider được đánh mã bằng chữ A-Z trong 2 thanh ghi và số chỉ công suất 10. K3 - 2400 pF.
- Các thiết bị SMD điện phân được đánh dấu theo 2 cách: số - điện dung danh định tính bằng pF và bên cạnh hoặc trong 2 dòng nếu có khoảng trống - giá trị của điện áp danh định; ký tự mã hóa điện áp và bên cạnh 3 chữ số, 2 xác định điện dung và cuối cùng - số lượng các số không. A205 có nghĩa là 10V và 2uF.
- Các sản phẩm giá đỡ bề mặt được đánh dấu bằng mã gồm các chữ cái và số: CA7 - 10 uF và 16 V.
- Mã hóa - màu cơ thể.
Các ký hiệu IEC, ký hiệu quốc gia và mã thương hiệu làm cho các mã ghi nhớ trở nên vô nghĩa. Các nhà thiết kế và sửa chữa phần cứng yêu cầu các nguồn tham khảo.
Công thức tính toán
Việc tính toán công suất danh định của phần tử được yêu cầu trong 2 trường hợp:
- Các nhà thiết kế thiết bị điện tử tính toán thông số khi tạo mạch.
- Các bậc thầy trong trường hợp không có tụ điện có công suất và công suất phù hợp sử dụng tính toán của phần tử để chọn từ các bộ phận có sẵn.
Mạch RC được tính toán bằng cách sử dụng giá trị trở kháng - điện trở phức (Z). Ra là tổn thất hiện tại để đốt nóng các thành phần tham gia mạch. Ri và Re - có tính đến ảnh hưởng của độ tự cảm và điện dung của các phần tử. Ở các đầu của biến trở trong đoạn mạch RC, hiệu điện thế Ur tỉ lệ nghịch với Z.
Điện trở nhiệt làm tăng điện thế ở tải và điện trở phản kháng làm giảm điện trở. Hoạt động của tụ điện ở tần số trên cộng hưởng, khi thành phần phản kháng của điện trở phức tạp tăng lên, dẫn đến tổn thất điện áp.
Tần số cộng hưởng tỷ lệ nghịch với khả năng tích trữ điện tích. Từ công thức xác định Fp, hãy tính các giá trị Sk (điện dung của tụ điện) cần thiết cho hoạt động của mạch.
Để tính toán mạch xung, hằng số thời gian của mạch được sử dụng, hằng số này xác định ảnh hưởng của RC đến cấu trúc xung. Nếu biết điện trở của mạch và thời gian tích điện của tụ điện thì điện dung được tính theo công thức hằng số thời gian. Sự thật của kết quả bị ảnh hưởng bởi yếu tố con người.
Các bậc thầy sử dụng kết nối song song và nối tiếp của tụ điện. Các công thức tính toán là nghịch đảo với các công thức cho điện trở.
Mắc nối tiếp làm cho điện dung nhỏ hơn trong mắc nối tiếp các phần tử, đoạn mạch song song tính tổng các giá trị.
Làm thế nào để đo điện dung của tụ điện bằng đồng hồ vạn năng?
Khi đo các thông số, tụ điện được phóng điện sơ bộ bằng cách đóng các dây dẫn bằng tuốc nơ vít có cách điện trên tay cầm. Nếu điều này không được thực hiện, đồng hồ vạn năng công suất thấp sẽ bị lỗi.
Câu trả lời cho câu hỏi về cách kiểm tra điện dung của tụ điện bằng đồng hồ vạn năng có chế độ "Cx" như sau:
- Bật chế độ "Cx" và chọn giới hạn đo - 2000 pF - 20 μF trong thiết bị tiêu chuẩn;
- Lắp tụ điện vào các ổ cắm trong thiết bị hoặc gắn các đầu dò vào các cực của tụ điện và xem giá trị trên thang đo của thiết bị.
Ampe kế hoặc đồng hồ vạn năng xác định sự hiện diện của ngắn mạch hoặc hở mạch bên trong vỏ máy.
Một tụ điện cực được bao gồm trong mạch của thiết bị, có tính đến chiều của dòng điện. Các nhà sản xuất đánh dấu các điện cực của sản phẩm. Tụ điện được thiết kế cho điện áp 1-3 V sẽ hỏng nếu dòng điện ngược cao hơn bình thường.
Trước khi đo các đặc tính, tụ điện phân cực không được bán từ bảng. Bật đồng hồ vạn năng để đo điện trở hoặc kiểm tra chất bán dẫn. Áp dụng các đầu dò vào các điện cực của tụ điện cực - cộng với cộng, trừ thành trừ. Điện dung tốt sẽ cho thấy điện trở tăng mượt. Khi dòng điện giảm, EMF tăng và đạt đến điện áp của nguồn điện.
Một tụ điện mở sẽ giống như một điện trở vô hạn trên đồng hồ vạn năng. Thiết bị sẽ không phản hồi hoặc con trỏ trên bản sao tương tự sẽ hầu như không di chuyển.
Khi phần tử bị sự cố, thông số đo được không tương ứng với giá trị danh định theo hướng thấp hơn, tương ứng với giá trị đánh thủng.
Nếu bạn tự hỏi mình làm thế nào để đo điện trở nối tiếp phức tạp hoặc tương đương (ESR của tụ điện) bằng đồng hồ vạn năng, thì sẽ có vấn đề khi thực hiện điều này mà không có tiền tố. Tụ điện thể hiện đặc tính phản kháng ở dòng điện tần số cao.
Các phương pháp đo lường khác
Máy đo điện dung tụ điện tự làm được lắp ráp theo sơ đồ của các thiết bị xung. Chuỗi mạch RC có điện trở thay đổi tạo ra một chuỗi tín hiệu ở đầu ra của sản phẩm với tần số thay đổi theo từng bước. Để thiết lập thiết bị, hãy sử dụng đồng hồ vạn năng mà tiền tố sẽ được sử dụng.
Một bộ tụ điện được thử nghiệm lần lượt được kết nối với cấu trúc và độ chính xác của hoạt động được điều chỉnh trong mỗi dải con.
Máy đo điện dung tự làm cho các tế bào điện phân cực được triển khai theo sơ đồ và được định cấu hình như một phần của tiền tố không có mạch dao động. Ở đầu ra, thay vì một điện áp xung, có một điện áp không đổi.
Trong các máy đo điện dung kỹ thuật số, nguồn điện có độ ổn định cao. Các thông số "nổi" của các phần tử mà từ đó mạch được lắp ráp sẽ cho một sai số không thể chấp nhận được đối với độ chính xác của phép đo.
Trên các phần tử logic, các nguồn của dòng xung xoay chiều được tạo ra để đo ESR.
Máy đo điện dung tụ điện không đắt tiền, chẳng hạn như thiết bị cầu RLC có thêm chức năng kiểm tra điện trở SMD, sạc điện chính và màn hình LCD, có kích thước bằng ngón tay. Chúng thực hiện các chức năng của một tổ hợp đo lường chuyên nghiệp. Có khả năng đóng vai trò như một máy đo điện dung cho tụ điện, cả cực và biến trở.
Các bài tương tự:
