Почему конденсатор взорвался: Почему взрываются конденсаторы, пути решения проблемы.

Содержание

Почему взрываются конденсаторы, пути решения проблемы.

Теория

Очень часто при ремонте компьютеров и  компьютерной техники – в блоках питания, материнской плате компьютера, видеокарте, мониторах, принтерах и других устройствах – можно обнаружить испорченные вздутые конденсаторы, в которых вытек электролит, а  их корпус разрушен.

Конденсаторы – это рулоны (или стопки) фольги, разделенные диэлектриком. В электролитических конденсаторах одним электродом (анодом) является фольга, а другим (катодом)- электролит. В качестве диэлектрика выступает тонкая оксидная пленка, нанесенная на анод. Чтобы разобраться с причиной, по которой конденсаторы выходят из строя, составим примерную эквивалентную схему конденсатора.

Таким образом, у конденсатора есть и активное сопротивление r (эквивалентное последовательное сопротивление или по-научному ESR), и сопротивление утечки R, и индуктивность L из-за свернутого спиралью сэндвича. Условность схемы в том, что на самом деле схема представляет собой “длинную линию”, расчет которой чрезвычайно сложен.

Почему возникает взрыв конденсатора

Дело в том, что эти конденсаторы стоят в цепи импульсной схемы питания и служат для сглаживания пульсаций частотой в десятки килогерц. В принципе, уже из-за пульсаций через конденсаторы течет переменный ток, который немного нагревает внутреннее сопротивление. На малой частоте этот нагрев мал и конденсатор холодный. Закипание возникает тогда, когда выделяемая мощность больше мощности рассеивания. Так почему же происходит нагрев из-за которого электролит закипает и происходит взрыв и какую роль в нагревании играет индуктивность?

В импульсных схемах, если посмотреть осциллографом, то можно увидеть, что в момент переключения транзисторов возникает затухающий колебательный процесс, причем амплитуда перерегулирования очень значительная, а частота колебательного процесса высокая. Высокочастотная составляющая хорошо пропускается емкостью, она же и является основной причиной нагрева конденсатора. Причем же здесь индуктивность? А индуктивность и является причиной колебаний, т.к. она является частью колебательного контура LC. Поэтому, чем больше паразитная индуктивность конденсатора, тем больше энергия высокочастотной колебательной составляющей выделяется внутри конденсатора. Во избежание взрыва на корпусе конденсатора наносятся насечки, позволяющие выпустить пар кипящего электролита.

Как выбирать конденсаторы для замены

1. Нужно брать качественные изделия с малым ESR и индуктивностью. Они дороже, но греются меньше и взрываются значительно реже. К тому же, есть понятие “реактивная мощность конденсатора” – мощность, которую конденсатор способен выдержать, пропустив через себя, и которая зависит тангенса потерь диэлектрика и размеров конденсатора. Т.е., чем больше размер конденсатора, тем больше рассеивание и выше реактивная мощность.

2. Можно параллельно электролитическим конденсаторам поставить керамические небольшой емкости.

3. Если выбросы напряжения заходят в отрицательную область, то поможет обратный диод, который не даст обратному току “спалить” полярный конденсатор при приложении обратного напряжения.

Срок жизни электролитических конденсаторов ограничен из-за химических изменений в диэлектрике и зависит от того, как близко выбрано рабочее напряжение к максимальному. Другими словами, чем выше мы выберем максимальное напряжение конденсатора, тем дольше он будет служить.

Перепайка конденсаторов на материнской плате в нашем компьютерном центре обычно стоит 1000 руб вместе с работой по разборке и сборке компьютера.

 Правда о конденсаторах

Однако самой правдоподобной версией массового выхода из строя электролитических конденсаторов является другая – технологическая. В пользу этой версии говорит тот факт, что взрываются в основном конденсаторы, произведенные конкретными китайскими фирмами.

История вопроса. Некоторые китайские фирмы не захотели покупать патенты на производство электролитических конденсаторов и разработали свою технологию, в частности, формулу электролита. Однако, формула оказалась нестабильной. Через несколько лет их электролит под воздействием рабочих факторов (одни из важнейших – повышенная рабочая температура и напряжение) изменяет свои электрические параметры, в частности, сопротивление. В результате через несколько лет конденсаторы вспучивались из-за вскипания электролита.

Поэтому самое главное при замене конденсаторов – это заменять их на качественные конденсаторы, произведенные надежной фирмой.

 

 

 

Как заменить конденсатор в электронной аппаратуре

Самая распространённая поломка современной электроники — это неисправность электролитических конденсаторов. Если вы после разбора корпуса электронного устройства замечали, что на печатной плате имеются конденсаторы с деформированным, вздутым корпусом, из которого сочится ядовитый электролит, то самое время разобраться, как распознать поломку или дефект в конденсаторе и подобрать адекватную замену. Располагая профессиональным флюсом для пайки, припоем, паяльной станцией, набором новых конденсаторов, вы без особого труда «оживите» любой электронный прибор своими руками.

Что такое конденсатор

По сути, конденсатор — радиоэлектронный компонент, основная цель которого — это накопление и отдача электроэнергии с целью фильтрации, сглаживания и генерации переменных электрических колебаний. Любой конденсатор имеет два важнейших электрических параметра: ёмкость и максимальное постоянное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору без его пробоя или разрушения. Ёмкость, как правило, определяет, какое количество электрической энергии может вобрать в себя конденсатор, если приложить к его обкладкам постоянное напряжение, не превышающее заданного лимита. Ёмкость измеряется в Фарадах. Наибольшее распространение получили конденсаторы, ёмкость которых исчисляется в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пкФ) и нанофарадах (нФ). Во многих случаях рекомендуется заменять неисправный конденсатор на исправный, имеющий аналогичные ёмкостные характеристики. Однако в ремонтной практике бытует мнение о том, что в схемах блоков питания можно ставить конденсатор, несколько превышающий по ёмкости фабричные параметры. К примеру, если мы хотим заменить разорвавшийся электролит на 100мкФ 12Вольт в блоке питания, который призван сгладить колебания после диодного выпрямительного моста, можно смело устанавливать ёмкость даже на 470мкФ 25В. Во-первых, повышенная ёмкость конденсатора только уменьшит пульсации, что само по себе неплохо для блока питания. Во-вторых, повышенное предельное напряжение только повысит общую надёжность схемы. Главное, чтобы отведённое под установку конденсатора место подходило.вздувшиеся конденсаторы

Почему взрываются конденсаторы электролитического типа

Самая частая причина, по которой происходит взрыв электролитического конденсатора — это превышение напряжения межу обкладками конденсатора. Не секрет, что во многих приборах китайского производства параметр максимального напряжения точно соответствует приложенному напряжению. По своей задумке производители конденсаторов не предусматривали, что в штатном включении конденсатора в состав электросхемы на его контакты будет подаваться именно максимальное напряжение. К примеру, если на конденсаторе написано 16В 100мкФ, то не стоит его подключать в схему, где на него будет постоянно подаваться 15 или 16В. Безусловно, он выдержит какое-то время такое издевательство, но запас прочности будет практически равен нолю. Гораздо лучше устанавливать такие конденсаторы в цепь с напряжением 10–12В., чтобы был какой-то запас по напряжению.

Полярность подключения электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы имеют отрицательный и положительный электроды. Как правило, отрицательный электрод определяется по маркировке на корпусе (белая продольная полоса за значками «-»), а положительная обкладка никак не промаркирована. Исключение – отечественные конденсаторы, где, напротив, положительный терминал промаркирован значком «+». При замене конденсаторов необходимо сопоставить и проверить, соответствует ли полярность подключения конденсатора маркировке на печатной плате (кружок, где имеется заштрихованный сегмент). Сопоставив минусовую полосу с заштрихованным сегментом, вы безошибочно вставите конденсатор. Остаётся лишь обрезать ножки конденсатора, обработать места пайки и качественно припаять. Если случайно перепутать полярность подключения, то даже абсолютно новый и вполне исправный конденсатор просто-напросто разорвётся, измазав попутно все соседние компоненты и печатную плату токопроводящим электролитом.

Немного о безопасности

Не секрет, что замена низковольтных конденсаторов может принести вред здоровью лишь в случае ошибки подключения полярности. При первом включении конденсатор взорвётся. Вторая опасность, которую стоит ожидать от конденсаторов, заключается в напряжении между его обкладками. Если вы когда-нибудь разбирали блоки питания от компьютеров, то вы, вероятно, замечали огромные электролиты на 200В. Именно в этих конденсаторах остаётся опасное высокое напряжение, которое может серьёзно травмировать вас. Перед заменой конденсаторов блоков питания рекомендуем полностью его разрядить либо резистором, либо неоновой лампочкой на 220В.

Полезный совет: такие конденсаторы очень не любят разряжаться через короткое замыкание, поэтому не замыкайте их выводы отвёрткой с целью разряда.

Почему взрываются конденсаторы в блоке питания

Теория

Очень часто при ремонте компьютеров и компьютерной техники – в блоках питания, материнской плате компьютера, видеокарте, мониторах, принтерах и других устройствах – можно обнаружить испорченные вздутые конденсаторы, в которых вытек электролит, а их корпус разрушен.

Конденсаторы – это рулоны (или стопки) фольги, разделенные диэлектриком. В электролитических конденсаторах одним электродом (анодом) является фольга, а другим (катодом)- электролит. В качестве диэлектрика выступает тонкая оксидная пленка, нанесенная на анод. Чтобы разобраться с причиной, по которой конденсаторы выходят из строя, составим примерную эквивалентную схему конденсатора.

Таким образом, у конденсатора есть и активное сопротивление r (эквивалентное последовательное сопротивление или по-научному ESR), и сопротивление утечки R, и индуктивность L из-за свернутого спиралью сэндвича. Условность схемы в том, что на самом деле схема представляет собой “длинную линию”, расчет которой чрезвычайно сложен.

Почему возникает взрыв конденсатора

Дело в том, что эти конденсаторы стоят в цепи импульсной схемы питания и служат для сглаживания пульсаций частотой в десятки килогерц. В принципе, уже из-за пульсаций через конденсаторы течет переменный ток, который немного нагревает внутреннее сопротивление. На малой частоте этот нагрев мал и конденсатор холодный. Закипание возникает тогда, когда выделяемая мощность больше мощности рассеивания. Так почему же происходит нагрев из-за которого электролит закипает и происходит взрыв и какую роль в нагревании играет индуктивность?

В импульсных схемах, если посмотреть осциллографом, то можно увидеть, что в момент переключения транзисторов возникает затухающий колебательный процесс, причем амплитуда перерегулирования очень значительная, а частота колебательного процесса высокая. Высокочастотная составляющая хорошо пропускается емкостью, она же и является основной причиной нагрева конденсатора. Причем же здесь индуктивность? А индуктивность и является причиной колебаний, т.к. она является частью колебательного контура LC. Поэтому, чем больше паразитная индуктивность конденсатора, тем больше энергия высокочастотной колебательной составляющей выделяется внутри конденсатора. Во избежание взрыва на корпусе конденсатора наносятся насечки, позволяющие выпустить пар кипящего электролита.

Как выбирать конденсаторы для замены

1. Нужно брать качественные изделия с малым ESR и индуктивностью. Они дороже, но греются меньше и взрываются значительно реже. К тому же, есть понятие “реактивная мощность конденсатора” – мощность, которую конденсатор способен выдержать, пропустив через себя, и которая зависит тангенса потерь диэлектрика и размеров конденсатора. Т.е., чем больше размер конденсатора, тем больше рассеивание и выше реактивная мощность.

2. Можно параллельно электролитическим конденсаторам поставить керамические небольшой емкости.

3. Если выбросы напряжения заходят в отрицательную область, то поможет обратный диод, который не даст обратному току “спалить” полярный конденсатор при приложении обратного напряжения.

Срок жизни электролитических конденсаторов ограничен из-за химических изменений в диэлектрике и зависит от того, как близко выбрано рабочее напряжение к максимальному. Другими словами, чем выше мы выберем максимальное напряжение конденсатора, тем дольше он будет служить.

Перепайка конденсаторов на материнской плате в нашем компьютерном центре обычно стоит 1000 руб вместе с работой по разборке и сборке компьютера.

Правда о конденсаторах

Однако самой правдоподобной версией массового выхода из строя электролитических конденсаторов является другая – технологическая. В пользу этой версии говорит тот факт, что взрываются в основном конденсаторы, произведенные конкретными китайскими фирмами.

История вопроса. Некоторые китайские фирмы не захотели покупать патенты на производство электролитических конденсаторов и разработали свою технологию, в частности, формулу электролита. Однако, формула оказалась нестабильной. Через несколько лет их электролит под воздействием рабочих факторов (одни из важнейших – повышенная рабочая температура и напряжение) изменяет свои электрические параметры, в частности, сопротивление. В результате через несколько лет конденсаторы вспучивались из-за вскипания электролита.

Поэтому самое главное при замене конденсаторов – это заменять их на качественные конденсаторы, произведенные надежной фирмой.

Теория

Очень часто при ремонте компьютеров и компьютерной техники – в блоках питания, материнской плате компьютера, видеокарте, мониторах, принтерах и других устройствах – можно обнаружить испорченные вздутые конденсаторы, в которых вытек электролит, а их корпус разрушен.

Конденсаторы – это рулоны (или стопки) фольги, разделенные диэлектриком. В электролитических конденсаторах одним электродом (анодом) является фольга, а другим (катодом)- электролит. В качестве диэлектрика выступает тонкая оксидная пленка, нанесенная на анод. Чтобы разобраться с причиной, по которой конденсаторы выходят из строя, составим примерную эквивалентную схему конденсатора.

Таким образом, у конденсатора есть и активное сопротивление r (эквивалентное последовательное сопротивление или по-научному ESR), и сопротивление утечки R, и индуктивность L из-за свернутого спиралью сэндвича. Условность схемы в том, что на самом деле схема представляет собой “длинную линию”, расчет которой чрезвычайно сложен.

Почему возникает взрыв конденсатора

Дело в том, что эти конденсаторы стоят в цепи импульсной схемы питания и служат для сглаживания пульсаций частотой в десятки килогерц. В принципе, уже из-за пульсаций через конденсаторы течет переменный ток, который немного нагревает внутреннее сопротивление. На малой частоте этот нагрев мал и конденсатор холодный. Закипание возникает тогда, когда выделяемая мощность больше мощности рассеивания. Так почему же происходит нагрев из-за которого электролит закипает и происходит взрыв и какую роль в нагревании играет индуктивность?

В импульсных схемах, если посмотреть осциллографом, то можно увидеть, что в момент переключения транзисторов возникает затухающий колебательный процесс, причем амплитуда перерегулирования очень значительная, а частота колебательного процесса высокая. Высокочастотная составляющая хорошо пропускается емкостью, она же и является основной причиной нагрева конденсатора. Причем же здесь индуктивность? А индуктивность и является причиной колебаний, т.к. она является частью колебательного контура LC. Поэтому, чем больше паразитная индуктивность конденсатора, тем больше энергия высокочастотной колебательной составляющей выделяется внутри конденсатора. Во избежание взрыва на корпусе конденсатора наносятся насечки, позволяющие выпустить пар кипящего электролита.

Как выбирать конденсаторы для замены

1. Нужно брать качественные изделия с малым ESR и индуктивностью. Они дороже, но греются меньше и взрываются значительно реже. К тому же, есть понятие “реактивная мощность конденсатора” – мощность, которую конденсатор способен выдержать, пропустив через себя, и которая зависит тангенса потерь диэлектрика и размеров конденсатора. Т.е., чем больше размер конденсатора, тем больше рассеивание и выше реактивная мощность.

2. Можно параллельно электролитическим конденсаторам поставить керамические небольшой емкости.

3. Если выбросы напряжения заходят в отрицательную область, то поможет обратный диод, который не даст обратному току “спалить” полярный конденсатор при приложении обратного напряжения.

Срок жизни электролитических конденсаторов ограничен из-за химических изменений в диэлектрике и зависит от того, как близко выбрано рабочее напряжение к максимальному. Другими словами, чем выше мы выберем максимальное напряжение конденсатора, тем дольше он будет служить.

Перепайка конденсаторов на материнской плате в нашем компьютерном центре обычно стоит 1000 руб вместе с работой по разборке и сборке компьютера.

Правда о конденсаторах

Однако самой правдоподобной версией массового выхода из строя электролитических конденсаторов является другая – технологическая. В пользу этой версии говорит тот факт, что взрываются в основном конденсаторы, произведенные конкретными китайскими фирмами.

История вопроса. Некоторые китайские фирмы не захотели покупать патенты на производство электролитических конденсаторов и разработали свою технологию, в частности, формулу электролита. Однако, формула оказалась нестабильной. Через несколько лет их электролит под воздействием рабочих факторов (одни из важнейших – повышенная рабочая температура и напряжение) изменяет свои электрические параметры, в частности, сопротивление. В результате через несколько лет конденсаторы вспучивались из-за вскипания электролита.

Поэтому самое главное при замене конденсаторов – это заменять их на качественные конденсаторы, произведенные надежной фирмой.

Самая распространённая поломка современной электроники — это неисправность электролитических конденсаторов. Если вы после разбора корпуса электронного устройства замечали, что на печатной плате имеются конденсаторы с деформированным, вздутым корпусом, из которого сочится ядовитый электролит, то самое время разобраться, как распознать поломку или дефект в конденсаторе и подобрать адекватную замену. Располагая профессиональным флюсом для пайки, припоем, паяльной станцией, набором новых конденсаторов, вы без особого труда «оживите» любой электронный прибор своими руками.

Что такое конденсатор

По сути, конденсатор — радиоэлектронный компонент, основная цель которого — это накопление и отдача электроэнергии с целью фильтрации, сглаживания и генерации переменных электрических колебаний. Любой конденсатор имеет два важнейших электрических параметра: ёмкость и максимальное постоянное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору без его пробоя или разрушения. Ёмкость, как правило, определяет, какое количество электрической энергии может вобрать в себя конденсатор, если приложить к его обкладкам постоянное напряжение, не превышающее заданного лимита. Ёмкость измеряется в Фарадах. Наибольшее распространение получили конденсаторы, ёмкость которых исчисляется в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пкФ) и нанофарадах (нФ). Во многих случаях рекомендуется заменять неисправный конденсатор на исправный, имеющий аналогичные ёмкостные характеристики. Однако в ремонтной практике бытует мнение о том, что в схемах блоков питания можно ставить конденсатор, несколько превышающий по ёмкости фабричные параметры. К примеру, если мы хотим заменить разорвавшийся электролит на 100мкФ 12Вольт в блоке питания, который призван сгладить колебания после диодного выпрямительного моста, можно смело устанавливать ёмкость даже на 470мкФ 25В. Во-первых, повышенная ёмкость конденсатора только уменьшит пульсации, что само по себе неплохо для блока питания. Во-вторых, повышенное предельное напряжение только повысит общую надёжность схемы. Главное, чтобы отведённое под установку конденсатора место подходило.

Почему взрываются конденсаторы электролитического типа

Самая частая причина, по которой происходит взрыв электролитического конденсатора — это превышение напряжения межу обкладками конденсатора. Не секрет, что во многих приборах китайского производства параметр максимального напряжения точно соответствует приложенному напряжению. По своей задумке производители конденсаторов не предусматривали, что в штатном включении конденсатора в состав электросхемы на его контакты будет подаваться именно максимальное напряжение. К примеру, если на конденсаторе написано 16В 100мкФ, то не стоит его подключать в схему, где на него будет постоянно подаваться 15 или 16В. Безусловно, он выдержит какое-то время такое издевательство, но запас прочности будет практически равен нолю. Гораздо лучше устанавливать такие конденсаторы в цепь с напряжением 10–12В., чтобы был какой-то запас по напряжению.

Полярность подключения электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы имеют отрицательный и положительный электроды. Как правило, отрицательный электрод определяется по маркировке на корпусе (белая продольная полоса за значками «-»), а положительная обкладка никак не промаркирована. Исключение – отечественные конденсаторы, где, напротив, положительный терминал промаркирован значком «+». При замене конденсаторов необходимо сопоставить и проверить, соответствует ли полярность подключения конденсатора маркировке на печатной плате (кружок, где имеется заштрихованный сегмент). Сопоставив минусовую полосу с заштрихованным сегментом, вы безошибочно вставите конденсатор. Остаётся лишь обрезать ножки конденсатора, обработать места пайки и качественно припаять. Если случайно перепутать полярность подключения, то даже абсолютно новый и вполне исправный конденсатор просто-напросто разорвётся, измазав попутно все соседние компоненты и печатную плату токопроводящим электролитом.

Немного о безопасности

Не секрет, что замена низковольтных конденсаторов может принести вред здоровью лишь в случае ошибки подключения полярности. При первом включении конденсатор взорвётся. Вторая опасность, которую стоит ожидать от конденсаторов, заключается в напряжении между его обкладками. Если вы когда-нибудь разбирали блоки питания от компьютеров, то вы, вероятно, замечали огромные электролиты на 200В. Именно в этих конденсаторах остаётся опасное высокое напряжение, которое может серьёзно травмировать вас. Перед заменой конденсаторов блоков питания рекомендуем полностью его разрядить либо резистором, либо неоновой лампочкой на 220В.

Полезный совет: такие конденсаторы очень не любят разряжаться через короткое замыкание, поэтому не замыкайте их выводы отвёрткой с целью разряда.

За что отвечают конденсаторы на материнской плате. Вздутый конденсатор. Причины выхода из строя конденсаторов и их замена

Наконец-то нашел в себе силы и немного времени, чтобы выдавить из себя пару статей на сайт. Ноябрь выдался очень «жарким» и Сеоскоп — последнее о чем бы я вспомнил в конце тяжелого рабочего дня. Тем не менее, это не помешало вечером получить очередную работенку на дом в виде нескольких нерабочих компьютерных комплектующих.

Ремонт компьютеров своими руками

Несмотря на броский заголовок, в этой статье вы не найдете руководства на все случаи жизни, но кое-что вы вполне можете сделать сами в домашних условиях. По мере поступления случаев я, конечно, постараюсь их описания сюда публиковать, если будет время.

Сказать, что разнообразие поломок компьютера велико — ничего не сказать, однако можно выделить несколько «болевых» точек у электроники. Эти самые «болячки» чаще всего дают о себе знать и нередко являются причиной выбрасывания на помойку техники, которая еще может вам послужить. Речь пойдет о конденсаторах.

Конденсаторы на печатных платах

Из курса физики вы знаете, что конденсаторы — устройство накопления заряда, то есть энергии электрического поля. Самое простое устройство конденсатора — две пластины, разделенные диэлектриком толщина которого меньше чем у пластин.

Роль конденсаторов различна: от фильтрации колебаний сигнала до применения в качестве элемента памяти. Фильтрация, я полагаю, наиболее очевидна, так как конденсаторы в устройствах способны выровнять электрический ток, который меняется другими устройствами.

Видов конденсаторов существует несколько, и речь пойдет о самых популярных — электролитических конденсаторах. Их очень часто можно увидеть практически на любой печатной плате — алюминиевые «банки» на двух ножках со знаком мерседеса с торца (насечки на верхушке). Чтобы понимать, почему они ломаются давайте заглянем внутрь такого конденсатора.

В качестве пластин у таких конденсаторов применяется металлическая лента, смотанная в рулон. Отсюда и цилиндрическая форма. От каждой пластины идет электрод (ножка-провод), который по совместительству выступает в роли крепления, припаиваясь к печатной плате. Между двумя лентами находится жидкий диэлектрик — электролит.

Почему взрываются конденсаторы

Я сам ни одного взрыва не видел, но со слов моих ослепших товарищей… Шутка! Современные конденсаторы снабжены противовзрывным клапаном — его-то мы и видим с торца. При перегрузках, которые возникают в следствии естественного старения или неправильного питания, или еще по какой причине, клапан вышибает, предотвращая глобальное разрушение конденсатора, и вероятность возникновения кратера на месте, где стоял компьютер, крайне мала (еще шутка! Да я сегодня жгу…).

В интернете много данных о причинах выхода из строя конденсаторов. Упоминаются и низкое качество изготовления (ну куда же без него?!) и даже испарение электролита и замыкание пластин. Среди причин и перегрев (вот это уже куда ближе к истине), ведь перегрев — нередкое явление в компьютерах, которые пылятся на полу, и их хозяин совсем не заботится о предоставлении компьютеру законных условий труда.

Диагностика неисправных конденсаторов

При выходе из строя конденсатора мы можем заметить вздутие конденсатора с торца, где насечка мерседеса. Нередко остатки электролита вытекают при вздутии и окисляют металл, поэтому неисправность становится еще заметнее. Совсем редко в моей практике конденсатор вздувался снизу, когда прорывало днище. При этом внешне очень сложно заметить неисправность, при отсутствии окислов.

Если вы не часто разбираете свою (или чужую) электротехнику, то наверняка выход из строя конденсатора сможете заметить, когда устройство перестанет работать. Очень часто такое устройство оказывается в мусорном контейнере или на столе в сервисном центре.

Самые популярные в списках неисправных устройств при разрушении конденсаторов — различные блоки питания, будь они в системном блоке, мониторе или роутере. На втором месте идут материнские платы и видеокарты.

В моем случае на этот раз оказались две видеокарты (nVidia GeForce 6200 и 7600GS) и системная плата (EP-8RDA3). Со слов клиента — «перестало работать». Действительно, если некоторым устройствам подавать неправильное питание — может произойти поломка более серьезная и дорогая.

Так как конденсаторы очень часто выходят из строя в устройствах от 3 лет и старше, то я при неисправности устройства в первую очередь проверяю неисправность его конденсаторов. Можно даже попробовать сформулировать признаки неисправности конденсаторов:

  • Устройство не включается.
    Ну тут все понятно, не включилось — проверяем все, начиная с блока питания на кривые кондёры. Частый случай. В этом случае уже есть вероятность, что неисправные конденсаторы вызвали неисправность других устройств на плате.
  • Включается с запозданием.
    В некоторых случаях блоки питания с неисправными конденсаторами не сразу готовы подавать рабочее напряжение на устройства. Бывает, что после какого-то время устройство включается как ни в чем не бывало, и так каждый раз.
  • Писк.
    Все верно, не каждый вышедший из строя конденсатор сразу приведет к неработающему устройству, но при этом выходящий электролит может издавать звуки, похожие на писк. Вот прямо сейчас я слышу, как пищит мой монитор, но я жду, когда он уже загнется и не разбираю его в поисках того самого кривого конденсатора в блоке питания (18.08.2016: моя «лыжа» на прошлой неделе наконец-таки склеила ласты… Работала с 2009 года — не дурно. Починил, придется терпеть ее ужасную цветопередачу еще десяток лет:/).
  • Нестабильная работа устройства.
    Непредвиденные самопроизвольные зависания или перезагрузка компьютера может говорить о его неправильной работе, в том числе и при условии сбоя питания в результате «дохлого» конденсатора.
  • Запах.
    Бывает, что вонь идет от неисправного устройства. Этот запах может быть вызван перегревом при неправильном, опять же, питании или при испарении электролита.

Среди характеристик, которые нам понадобятся при их замене, стоит отметить три наиболее важные:

  1. Напряжение.
    На конденсаторах эта характеристика (ее номинал) отмечен в вольтах, вроде 16V или 6.3V. Это то номинальное напряжение, которое соответствует требованиям эксплуатации устройства, гарантирующих его нормальную работу.
  2. Емкость.
    Если конденсатор накапливает заряд, значит есть некий предел этого заряда.
  3. Форм-фактор.
    Многие упускают из виду этот параметр, но нужно понимать, что размеры конденсатора влияют на компоновку деталей на печатной плате. Если вы заменяете рядом стоящие конденсаторы, то есть вероятность, что более толстый представитель этих устройств попросту не влезет на свое место и тогда надо ухищряться лепить его на длинных ножках (и такое бывает).

Ну кроме этих характеристик нельзя не упомянуть полярность
, но она нам пригодится уже во время пайки.

Где найти конденсаторы

С недавних пор я стал покупать конденсаторы в специализированных магазинах радиодеталей. В городе, где я жил раньше, их можно было только заказать через интернет и еще долго ждать доставки и переплачивать за нее. Все изменилось, когда я переехал в другой город.

Еще конденсаторы можно брать с других устройств — доноров. Раньше для меня это был самый приемлемый вариант. Вот только нужно понимать, что для этого донор должен быть безнадежен в плане рентабельности его восстановления, чтобы не испортить хорошее устройство, выдернув из него кондёры. Еще нужно осознавать, что и качество б/у конденсаторов может не оправдать ваших ожиданий, а после перепайки есть шанс получить все так же неработающее устройство (вообще, такой шанс сохраняется в любом случае).

Как выбрать конденсаторы

Конденсаторы стоит выбир

Почему взрываются электролитические конденсаторы?

Если вы хотите узнать, почему взрывается электролитический конденсатор, сначала вы должны узнать, что такое электролитический конденсатор. Электролитический конденсатор — это своего рода емкость, металлическая фольга — это положительный электрод (алюминий или тантал), а оксидная пленка (оксид алюминия или оксид тантала), которая плотно прилегает к металлу, является диэлектриком. Катод состоит из проводящего материала, электролита (который может быть жидким или твердым) и других материалов.Поскольку электролит является основной частью катода, электролитический конденсатор получил свое название. При этом емкость электролитического конденсатора не может быть подключена неправильно.

Why Do Electrolytic Capacitors Explode?

Танталовый электролитический конденсатор в основном состоит из спекаемого твердого тела, твердого тела с фольгированной обмоткой, спекающей жидкости и т. Д. Спеченные твердые частицы составляют более 95% текущего производства, которые в основном состоят из неметаллической герметичной смолы.

Алюминиевый электролитический конденсатор можно разделить на четыре типа: алюминиевый электролитический конденсатор свинцового типа; тип рога алюминиевый электролитический конденсатор; алюминиевый электролитический конденсатор на болтах; твердый алюминиевый электролитический конденсатор.

Возможные причины взрыва конденсатора следующие:

  1. Выход из строя внутренних компонентов конденсатора в основном связан с некачественным производственным процессом.
  2. Повреждение изоляции оболочки конденсатором. Сторона высокого напряжения конденсатора сделана из тонкого стального листа, и край будет неровным с заусенцами или серьезно изогнут, если производственный процесс некачественный, то кончик которого склонен генерировать коронный разряд, вызывающий пробой масла, расширение корпуса и капля масла.Кроме того, когда крышка закрыта, внутренняя изоляция сгорает и выделяет масло и газ, что приводит к значительному падению напряжения и повреждению, если время сварки слишком велико.
  3. Плохое уплотнение и утечка масла. Сопротивление изоляции снижается из-за плохой герметизации монтажного корпуса. Или поверхность масла упала из-за разлива нефти, что привело к сильному выбросу в направлении оболочки или поломке компонентов.
  4. Живот и внутренняя диссоциация. Из-за внутренней короны, пробивного разряда и серьезной диссоциации начальное свободное напряжение элемента снижается до напряженности рабочего электрического поля под действием перенапряжения, что вызывает физические, химические и электрические эффекты, ускоряющие старение и разложение изоляция, которая будет выделять газ и образовывать замкнутый круг, а позже давление в корпусе увеличивается и барабан взрывается.
  5. Конденсатор взрывается электрическим зарядом. Запрещается заряжать все конденсаторы с номинальным напряжением. Каждый раз при повторном включении конденсаторной батареи конденсатор должен разряжаться в течение 3 минут после отключения переключателя. В противном случае полярность напряжения замыкающего момента может быть вызвана противоположной полярностью остаточного заряда конденсатора.

Кроме того, причиной может быть высокая температура, плохая вентиляция, высокое рабочее напряжение, чрезмерная гармоническая составляющая напряжения или рабочее перенапряжение и т. Д.

.

Как работают конденсаторы | HowStuffWorks

Конденсатор чем-то похож на батарею. Хотя они работают совершенно по-разному, конденсаторы и батареи хранят электрическую энергию . Если вы читали «Как работают батареи», то знаете, что у батареи есть две клеммы. Внутри батареи химические реакции производят электроны на одном выводе и поглощают электроны на другом выводе. Конденсатор намного проще, чем батарея, поскольку он не может производить новые электроны — он только сохраняет их.

В этой статье мы точно узнаем, что такое конденсатор, для чего он нужен и как он используется в электронике. Мы также рассмотрим историю конденсатора и то, как несколько человек помогли сформировать его развитие.

Объявление

Внутри конденсатора клеммы соединяются с двумя металлическими пластинами , разделенными непроводящим веществом, или диэлектриком . Конденсатор легко сделать из двух кусков алюминиевой фольги и листа бумаги.С точки зрения емкости накопителя это не будет особенно хороший конденсатор, но он будет работать.

Теоретически диэлектриком может быть любое непроводящее вещество. Однако для практического применения используются специальные материалы, которые лучше всего подходят для функции конденсатора. Слюда, керамика, целлюлоза, фарфор, майлар, тефлон и даже воздух — вот некоторые из используемых непроводящих материалов. Диэлектрик определяет, какой это конденсатор и для чего он лучше всего подходит. В зависимости от размера и типа диэлектрика, некоторые конденсаторы лучше подходят для высокочастотных применений, а некоторые — для высоковольтных приложений.Конденсаторы могут изготавливаться для любых целей, от самого маленького пластикового конденсатора в вашем калькуляторе до сверхконденсатора, который может питать пригородный автобус. НАСА использует стеклянные конденсаторы, чтобы помочь разбудить схемы космического шаттла и помочь развернуть космические зонды. Вот некоторые из различных типов конденсаторов и способы их использования.

  • Воздух — Часто используется в схемах настройки радио
  • Майлар — Чаще всего используется для схем таймера, таких как часы, будильники и счетчики
  • Стекло — Подходит для приложений высокого напряжения
  • Керамика — Используется для высокочастотных целей, таких как антенны, рентгеновские лучи и МРТ
  • Суперконденсатор — Питание электрических и гибридных автомобилей

В следующем разделе мы подробнее рассмотрим, как именно работают конденсаторы.

.

Почему конденсаторный блок пропускает постоянный ток? Электрические технологии

Почему конденсатор допускает переменный ток и блокирует постоянный ток?

Один из наиболее частых вопросов, которые студенты-электрики снова и снова задают: почему конденсаторы блокируют постоянный ток и допускают переменный ток ?. Чтобы узнать точную причину, давайте узнаем, что такое конденсатор и как он работает при подключении к источнику постоянного, а затем переменного тока. Why Does A Capacitor Block DC But Pass AC Why Does A Capacitor Block DC But Pass AC

Что такое конденсатор?

Конденсатор (также известный как конденсатор) представляет собой устройство из двух металлических пластин, разделенных изолирующей средой, такой как фольга, ламинированная бумага, воздух и т. Д.Он накапливает энергию в виде электростатического поля и выделяется в цепь при необходимости в случае переменного тока. Его способность к хранению измеряется в Фарадах. Для конденсаторов малой емкости используются единицы «мкФ» или «нФ». Имейте в виду, что конденсатор действует как разомкнутая цепь при постоянном токе, т.е. он работает только при переменном напряжении.

What is a Capacitor What is a Capacitor

Разница между переменным током и постоянным током

Постоянный ток является постоянным значением, т.е. он не меняет полярность (направление) и величину, в то время как переменный ток постоянно меняет свое направление и амплитуду в зависимости от своей частоты, как показано на рисунке ниже .

demonstration of ac and dc demonstration of ac and dc

Теперь давайте подключим конденсатор к постоянному, а затем переменному току и посмотрим, что произойдет?

Почему конденсаторный блок постоянного тока?

Имейте в виду, что конденсатор действует как короткое замыкание на начальной стадии, а полностью заряженный конденсатор ведет себя как разомкнутая цепь. Конденсаторы сопротивляются изменениям напряжения , в то время как катушки индуктивности сопротивляются изменению тока и действуют как короткое замыкание в постоянном токе .

На начальном этапе, когда мы подключаем конденсатор к источнику постоянного тока, будет возникать небольшой ток, пока пластины не станут насыщенными.Другими словами, положительный вывод источника питания постоянного тока будет всасывать электроны с одного вывода и подталкивать электроны ко второму выводу, пока первая пластина не станет заряжаться положительно, а вторая — отрицательно, как показано на рис. На этом этапе приложенное напряжение, равное напряжению на конденсаторе и обкладках конденсатора, становится насыщенным, и ток больше не протекает. На этом этапе конденсатор ведет себя как разомкнутая цепь, и если мы увеличим значение приложенного постоянного напряжения, конденсатор может повредиться и взорваться.

Why Does a Capacitor Block DC Why Does a Capacitor Block DC

Давайте посмотрим на решенном примере конденсатора, подключенного к постоянному току.

Мы знаем, что в источнике постоянного тока нет частоты, т.е. частоты 0 Гц.

Если мы положим частоту « f = 0» в формулу индуктивного реактивного сопротивления (которое является сопротивлением переменного тока в емкостной цепи).

X C = 1 / 2π f C

Положим f = 0

X C = 1 / 2π 0 C

X C = 1/0 = Infinity

Это означает Теоретически конденсатор будет обеспечивать бесконечное сопротивление протеканию тока в соответствии со своим номиналом.Следовательно, ток не будет протекать, поскольку ток в емкостных цепях равен:

I = V / X C

Если мы положим X C как бесконечность, значение тока будет равно нулю.

I = 0 A

Это точная причина, по которой конденсаторный блок постоянного тока.

Почему конденсатор проходит переменный ток?

Когда мы подключаем конденсатор к источнику питания переменного тока, он начинает заряжаться и разряжаться непрерывно из-за постоянного изменения напряжения питания.Это происходит из-за изменений напряжения переменного тока, т.е. переменный ток положительный в начальном цикле для «t = 1» и отрицательный во втором цикле «t = 2», как показано на рисунке ниже.

На рис. 2 (а) происходит то же самое, что и в конденсаторе, подключенном по постоянному току, на начальной стадии, то есть положительный вывод источника всасывает электроны из подключенной пластины конденсатора и проталкивается обратно ко второму выводу. Первая пластина становится положительной, а другая отрицательной из-за большого количества электронов. Этот процесс известен как зарядка конденсатора i.е. он хранит энергию в виде электрического поля.

Why Does a Capacitor Pass AC Why Does a Capacitor Pass AC

Заряд конденсатора определяется по формуле:

В C = V S (1− e (−t / RC) )

или

В C = В S (1 — e -t / τ )

Где:

  • В C = Напряжение на конденсаторе
  • В S = Источник или приложенное напряжение
  • e = 2,718 ( Экспоненциальная i.e основание натурального логарифма)
  • τ = R / C = постоянная времени «тау» в секундах

Теперь полярность приложенного напряжения меняется на противоположную, т.е. положительное становится отрицательным и наоборот, как показано на рис. 2 (b) . Теперь отрицательный вывод источника притягивается к дыркам и отталкивает электроны к дыркам в противоположном направлении. Процесс остается непрерывным, и ток течет из-за непрерывного потока электронов. Этот процесс известен как разряд конденсатора, то есть он восстанавливает накопленную энергию в цепи.

Разрядка конденсатора определяется по формуле:

В C = В S x e (−t / RC) )

Почему тогда конденсатор рассчитан на постоянный ток?

Мы знаем, что существуют разные конденсаторы с разной маркировкой на паспортных табличках, то есть 400 В постоянного тока или 400 В переменного тока. Если конденсатор блокирует постоянный ток, почему номинал указан в постоянном токе?

Ну, это не значит, что мы не можем использовать конденсаторы в цепях постоянного тока (вы их уже видели). Значение постоянного тока, указанное на паспортной табличке конденсатора, является максимальным значением постоянного напряжения, которое может быть безопасно подключено к нему.Имейте в виду, что это не значение емкости зарядки. Поляризованные конденсаторы в основном используются в цепях постоянного тока, а неполяризованные — в цепях переменного тока.

Как показывает опыт;

  • Конденсаторы с маркировкой AC могут использоваться на постоянном токе.
  • Конденсаторы с маркировкой DC не могут использоваться с переменным током.

Потому что напряжения переменного тока показывают среднеквадратичное значение, где пиковое значение переменного тока в 1,414 раза больше, чем постоянного тока.

Связанное сообщение: AC или DC — что более опасно и почему?

Применение конденсаторов в постоянном токе
  • Фильтры
  • Выпрямители (преобразование переменного тока в постоянный)
  • Кондиционирование питания
  • Конденсатор связи и конденсатор развязки и т. Д.
Применение конденсаторов в сети переменного тока

Связанные сообщения:

.

Как работают конденсаторы? — Объясни этот материал

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 июля 2020 г.

Смотрите в небо большую часть времени, и вы увидите огромные конденсаторы
парит над твоей головой. Конденсаторы (иногда называемые конденсаторами)
устройства хранения энергии, которые широко используются в телевизорах,
радиоприемники и другое электронное оборудование. Настройте радио на
станции, сделайте снимок со вспышкой цифровым
камеру или щелкни
каналы на вашем HDTV, и вы хорошо
использование конденсаторов.В
конденсаторы, которые дрейфуют по небу, более известны как облака и,
хотя они совершенно гигантские по сравнению с конденсаторами, которые мы используем
в электронике они точно так же хранят энергию. Давайте принимать
подробнее рассмотрим конденсаторы и как они работают!

Фотография: Типичный конденсатор, используемый в электронных схемах.
Этот называется электролитическим конденсатором и рассчитан на 4,7 мкФ (4,7 мкФ).
с рабочим напряжением 350 вольт (350 В).

Что такое конденсатор?

Фото: Маленький конденсатор в транзисторной радиосхеме.

Возьмем два электрических проводника (то, что пропускает электричество
через них) и разделите изолятором (материал
который
не пропускает электричество очень хорошо), и вы делаете конденсатор:
то, что может хранить электрическую энергию.
Добавление электроэнергии
конденсатору называется зарядка ; высвобождая энергию из
Конденсатор известен как разрядный .

Конденсатор немного похож на батарею,
но у него другая работа
делать.В батарее используются химические вещества для хранения электрической энергии и высвобождения
это очень медленно через цепь; иногда (в случае кварца
смотреть) это может занять несколько лет. Конденсатор обычно высвобождает
его
энергии гораздо быстрее — часто за секунды или меньше. Если вы берете
снимок со вспышкой, например, вам понадобится камера, чтобы
огромная вспышка света за долю секунды. Конденсатор прилагается
к вспышке заряжается в течение нескольких секунд, используя энергию вашего
аккумуляторы камеры. (Для зарядки конденсатора требуется время, и это
почему вам обычно приходится немного подождать.)
Когда конденсатор полностью заряжен, он может высвободить всю эту энергию.
в мгновение ока через ксеноновую лампочку. Зап!

Конденсаторы

бывают всех форм и размеров, но обычно они
те же основные компоненты. Есть два проводника (известные как пластины , ,
в основном по историческим причинам) и есть изолятор между
их (называемый диэлектриком ). Две пластины внутри конденсатора
подключены к двум электрическим
соединения снаружи называются клеммами , которые похожи на
тонкие металлические ножки можно подключить в электрическую цепь.

Фото: Внутри электролитический конденсатор немного похож на швейцарский рулет. «Пластины» — это два очень тонких листа металла; диэлектрик — маслянистая пластиковая пленка между ними. Все это упаковано в компактный цилиндр и покрыто металлическим защитным футляром. ВНИМАНИЕ! Открытие конденсаторов может быть опасным. Во-первых, они могут выдерживать очень высокое напряжение. Во-вторых, диэлектрик иногда состоит из токсичных или едких химикатов, которые могут обжечь кожу.

Изображение: Как электролитический конденсатор изготавливается путем скатывания листов алюминиевой фольги (серого цвета) и диэлектрического материала (в данном случае бумаги или тонкой марли, пропитанной кислотой или другим органическим химическим веществом).Листы фольги подключаются к клеммам (синим) наверху, чтобы конденсатор можно было подключить к цепи. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 2089683: Электрический конденсатор Фрэнка Кларка, General Electric, 10 августа 1937 г.

Вы можете зарядить конденсатор, просто подключив его к
электрическая цепь. При включении питания электрический заряд
постепенно накапливается на пластинах. Одна пластина получает положительный заряд
а другая пластина получает равный и противоположный (отрицательный) заряд.Если
вы отключаете питание, конденсатор держит заряд
(хотя со временем он может медленно вытекать). Но если подключить
конденсатор ко второй цепи, содержащей что-то вроде электрического
двигателя или лампочки-вспышки, заряд будет стекать с конденсатора через
двигатель или лампу, пока на пластинах не останется ничего.

Хотя конденсаторы фактически выполняют только одну работу (хранение
заряда), их можно использовать для самых разных целей в электрических
схемы. Их можно использовать как устройства отсчета времени (потому что для этого требуется
определенное предсказуемое количество времени для их зарядки), как фильтры
(схемы, которые пропускают только определенные сигналы), для сглаживания
напряжение в цепях, для настройки (в радиоприемниках и телевизорах), и для
множество других целей.Большие суперконденсаторы также могут быть
используется вместо батареек.

Что такое емкость?

Количество электрической энергии, которую может хранить конденсатор, зависит от
его емкость . Емкость конденсатора немного похожа на
размер ведра: чем больше ведро, тем больше воды оно может вместить;
чем больше емкость, тем больше электричества может конденсатор
хранить. Есть три способа увеличить емкость
конденсатор. Один — увеличить размер тарелок.Другой —
сдвиньте пластины ближе друг к другу. Третий способ — сделать
диэлектрик как можно лучше изолятор. Конденсаторы используют
диэлектрики из всевозможных материалов. В транзисторных радиоприемниках
настройка осуществляется большим переменным конденсатором , который
между пластинами нет ничего, кроме воздуха. В большинстве электронных схем
конденсаторы представляют собой герметичные компоненты с диэлектриками из керамики
такие как слюда и стекло, бумага, пропитанная маслом,
или пластмассы, такие как
майлар.

Фото: Этот переменный конденсатор прикреплен к главной шкале настройки в транзисторном радиоприемнике.Когда вы поворачиваете циферблат пальцем, вы поворачиваете ось, проходящую через конденсатор. Это вращает набор тонких металлических пластин, так что они перекрываются в большей или меньшей степени с другим набором пластин, продетых между ними. Степень перекрытия пластин изменяет емкость, и именно это настраивает радио на определенную станцию.

Как измерить емкость?

Размер конденсатора измеряется в единицах, называемых фарады
(F), названный в честь английского пионера электротехники Майкла Фарадея (1791–1867).Один
фарад — это огромная емкость
так что на практике большинство конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся, просто
доли фарада — обычно микрофарады (миллионные доли фарада, пишется мкФ),
нанофарады (тысячные доли фарада, записанные нФ), и
пикофарады (миллионные доли фарада, написано пФ).
Суперконденсаторы хранят гораздо большие заряды,
иногда оценивается в тысячи фарадов.

Почему конденсаторы накапливают энергию?

Если вы находите конденсаторы загадочными и странными, и они на самом деле не имеют для вас смысла,
вместо этого попробуйте подумать о гравитации.Предположим, вы стоите у подножия ступенек
и вы решили начать восхождение. Вы должны поднять свое тело против земного притяжения,
которая является притягивающей (тянущей) силой. Как говорят физики, чтобы подняться, нужно «работать».
лестница (работать против силы тяжести) и использовать энергию. Энергия, которую вы используете, не теряется,
но хранится в вашем теле в виде гравитационной потенциальной энергии, которую вы можете использовать для других целей
(например, спуск по горке на уровень земли).

То, что вы делаете, когда поднимаетесь по ступеням, лестницам, горам или чему-либо еще, работает против Земли.
гравитационное поле.Очень похожая вещь происходит с конденсатором. Если у вас положительный
электрический заряд и отрицательный электрический заряд, они притягиваются друг к другу как противоположное
полюса двух магнитов — или как ваше тело и Земля. Если вы их разделите, вам придется «поработать» против этого электростатического заряда.
сила. Опять же, как и при подъеме по ступенькам, энергия, которую вы используете, не теряется, а накапливается зарядами, когда они
отдельный. На этот раз он называется , электрическая потенциальная энергия . И это, если вы не догадались
к настоящему времени это энергия, которую хранит конденсатор.Две его пластины содержат противоположные заряды и
разделение между ними создает электрическое поле.
Вот почему конденсатор накапливает энергию.

Почему у конденсаторов две пластины?

Фото: Очень необычный регулируемый конденсатор с параллельными пластинами, который Эдвард Беннетт Роза и Ноа Эрнест Дорси из Национального бюро стандартов (NBS) использовали для измерения скорости света в 1907 году. Точное расстояние между ними.
пластины можно регулировать (и измерять) с помощью микрометрического винта.Фото любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий цифровых коллекций, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.

Как мы уже видели, конденсаторы имеют две проводящие пластины.
разделены изолятором. Чем больше тарелки, тем ближе они
являются, и чем лучше изолятор между ними, тем больше заряд
конденсатор можно хранить. Но почему все это правда? Почему бы не
у конденсаторов только одна большая пластина? Попробуем найти простой и
удовлетворительное объяснение.

Предположим, у вас есть большой металлический шар, установленный на изоляционном
деревянная подставка.Вы можете хранить определенное количество электрического заряда на
сфера; чем он больше (чем больше радиус), тем больше заряда
вы можете хранить, и чем больше заряда вы храните, тем больше
потенциал (напряжение) сферы. Однако в конце концов вы достигнете
точка, в которой, если вы добавите хотя бы один дополнительный электрон (
наименьшая возможная единица заряда), конденсатор перестанет работать.
Воздух вокруг него разрушится, превратившись из изолятора в
проводник: заряд будет лететь по воздуху на Землю (землю) или
другой ближайший проводник в виде искры — электрического тока — в мини
заряд молнии.Максимальный заряд, который вы можете хранить на
сфера — это то, что мы подразумеваем под ее емкостью. Напряжение (В), заряд
(Q), а емкость связаны очень простым уравнением:

C = Q / V

Таким образом, чем больше заряда вы можете сохранить при данном напряжении, не вызывая
воздух для разрушения и искры, тем выше емкость. Если бы ты мог
как-то хранить больше заряда на сфере, не доходя до точки
там, где вы создали искру, вы бы эффективно увеличили ее
емкость. Как ты мог это сделать?

Забудьте о сфере.Предположим, у вас есть плоская металлическая пластина с
максимально возможный заряд, хранящийся на нем, и вы обнаружите, что пластина находится на
определенное напряжение. Если вы поднесете вторую идентичную тарелку близко к
это, вы обнаружите, что можете хранить гораздо больше заряда на первой пластине для
такое же напряжение. Это потому, что первая пластина создает электрический
поле вокруг него, которое «индуцирует» равный и противоположный заряд
на второй тарелке. Вторая пластина поэтому снижает напряжение
первой пластины. Теперь мы можем хранить больше заряда на первой пластине
не вызывая искры.Мы можем продолжать делать это, пока не достигнем
исходное напряжение. С большим зарядом (Q) точно такой же
напряжение (В), уравнение C & равно; Q / V сообщает нам, что мы увеличили
емкость нашего устройства накопления заряда, добавив вторую пластину,
и именно поэтому конденсаторы имеют две пластины, а не одну.
На практике дополнительная пластина дает огромную разницу в , что
Вот почему все конденсаторы имеют две пластины.

Как увеличить емкость?

Интуитивно очевидно, что если вы сделаете тарелки больше, вы сможете хранить
больше заряда (как если бы вы сделали шкаф больше, вы можете набить больше
вещи внутри него).Так что увеличение площади пластин также
увеличивает емкость. Менее очевидно, если мы уменьшим расстояние
между пластинами, что также увеличивает емкость. Это
ведь чем короче расстояние между пластинами, тем больше эффект
пластины располагаются одна на другой. Вторая тарелка, будучи ближе,
еще больше снижает потенциал первой пластины, и это
увеличивает емкость.

Изображение: диэлектрик увеличивает емкость конденсатора за счет уменьшения электрического
поле между пластинами, что снижает потенциал (напряжение) каждой пластины.Это означает, что вы можете хранить больше
заряжают пластины при одинаковом напряжении. Электрическое поле в этом конденсаторе исходит от положительной пластины.
слева к отрицательной пластине справа. Поскольку противоположные заряды притягиваются, полярные молекулы (серые) диэлектрика выстраиваются в линию в противоположном направлении — и это то, что уменьшает поле.

Последнее, что мы можем сделать, чтобы увеличить емкость, это
изменить диэлектрик (материал между пластинами). Воздух работает неплохо, но
другие материалы даже лучше.Стекло как минимум в 5 раз больше
эффективнее воздуха, поэтому первые конденсаторы (Leyden
банки, используя обычное стекло в качестве диэлектрика) работали так хорошо, но
он тяжелый, непрактичный и его трудно втиснуть в небольшие помещения. Вощеный
бумага примерно в 4 раза лучше воздуха, очень тонкая, дешевая, легко
изготавливать крупными кусками и легко скатывать, что делает его отличным,
практический диэлектрик. Лучшие диэлектрические материалы сделаны из полярных
молекулы (с более положительным электрическим зарядом с одной стороны и
с другой стороны, больше отрицательного электрического заряда).Когда они сидят в
электрическое поле между двумя пластинами конденсатора, они совпадают со своими
заряды направлены напротив поля, что эффективно его уменьшает.
Это снижает потенциал на пластинах и, как и раньше, увеличивает
их емкость. Теоретически вода, состоящая из крошечных
полярные молекулы, будут отличным диэлектриком, примерно в 80 раз
лучше воздуха. Однако на практике все не так хорошо (протекает и
высыхает и превращается из жидкости в лед или пар при относительно
умеренные температуры), поэтому в реальных конденсаторах он не используется.

Диаграмма: Различные материалы делают диэлектрики лучше или хуже в зависимости от того, насколько хорошо они изолируют пространство между пластинами конденсатора и уменьшают электрическое поле между ними. Измерение, называемое относительной диэлектрической проницаемостью, говорит нам, насколько хорошим будет диэлектрик. Вакуум является наихудшим диэлектриком, и его относительная диэлектрическая проницаемость равна 1. Другие диэлектрики измеряются относительно (путем их сравнения) с вакуумом. Воздух примерно такой же. Бумага примерно в 3 раза лучше.Спирт и вода, имеющие полярные молекулы, являются особенно хорошими диэлектриками.

.