Послідовне з'єднання конденсаторів: формула

Під послідовним з'єднанням увазі випадки, коли два або більше елемента мають вигляд ланцюга, при цьому кожен з них з'єднується з іншим тільки в одній точці. Навіщо конденсатори так розміщуються? Як це правильно зробити? Що необхідно знати? Які особливості послідовне з'єднання конденсаторів має на практиці? Яка формула результату?

Що необхідно знати для правильного з'єднання?

На жаль, але тут не все так легко зробити, як може здатися. Багато новачків думають, що якщо на схематичному малюнку написано, що необхідний елемент на 49 микрофарад, то достатньо його просто взяти і встановити (або замінити рівнозначним). Але необхідні параметри підібрати складно навіть у фаховій майстерні. І що робити, якщо немає потрібних елементів? Припустимо, є така ситуація: необхідний конденсатор на 100 микрофарад, а є кілька штук на 47. Поставити його не завжди можна. Їхати на радіоринок за одним конденсатором? Не обов'язково. Досить буде з'єднати пару елементів. Існує два основних способи: послідовне і паралельне з'єднання конденсаторів. Ось про перший ми і поговоримо. Але якщо говорити про послідовне з'єднання котушки і конденсатора, то тут особливих проблем немає.

Навіщо так роблять?

Коли з ними проводяться такі маніпуляції, то електричні заряди на обкладках окремих елементів будуть рівні: КЕ=К 1 =До 2 =До 3 . КЕ – кінцева ємність, До – пропускаемое значення конденсатора. Чому так? Коли заряди надходять від джерела живлення на зовнішні обкладки, то на внутрішніх може бути здійснено перенесення величини, яка є значенням елемента з найменшими параметрами. Тобто якщо взяти конденсатор на 3 мкФ, а після нього під'єднати на 1 мкФ – то кінцевий результат буде 1 мкФ. Звичайно, на першому можна буде спостерігати значення в 3 мкФ. Але другий елемент не зможе стільки пропустити, і він буде зрізати все, що більше необхідного значення, залишаючи велику ємність на початковому конденсаторі. Давайте розглянемо, що потрібно розрахувати, коли робиться послідовне з'єднання конденсаторів. Формула:

Н=КЕ/ОЕК

Е – загальна ємність;

Н – напруга;

КЕ – кінцева ємність.

Що ще необхідно знати, щоб правильно поєднати конденсатори?

Для початку не забувайте, що крім ємності вони ще мають номінальною напругою. Чому? Коли здійснюється послідовне з'єднання, то напруга розподіляється назад пропорційно їх ємностей між ними самими. Тому використовувати такий підхід має сенс тільки в тих випадках, коли будь-конденсатор зможе надати мінімально необхідні параметри роботи. Якщо використовуються елементи, у яких однакова місткість, то напруга між ними буде поділений порівну. Також невелике застереження щодо електролітичних конденсаторів: при роботі з ними завжди уважно контролюйте їх полярність. Бо при ігноруванні цього фактора послідовне з'єднання конденсаторів може дати ряд небажаних ефектів. І добре, якщо все обмежиться тільки пробоєм даних елементів. Пам'ятайте, що конденсатори збирають струм, і якщо щось піде не так, залежно від схеми може статися прецедент, у результаті якого з ладу вийдуть інші складові схеми.

Струм при послідовному з'єднанні

З-за того, що у нього існує тільки один можливий шлях протікання, він буде мати одне значення для всіх конденсаторів. При цьому кількість накопиченого заряду скрізь має однакове значення. Від ємності це не залежить. Подивіться на будь-яку схему послідовного з'єднання конденсаторів. Права обкладка першого з'єднана з лівої другого і так далі. Якщо використовується більше 1 елемента, то частина з них буде ізольованою від загальної ланцюга. Таким чином, ефективна площа обкладок стає меншою і дорівнює параметрами самого маленького конденсатора. Яке фізичне явище лежить в основі цього процесу? Справа в тому, що як тільки конденсатор наповнюється електричним зарядом, то він перестає пропускати струм. І він тоді не може протікати по всій ланцюга. Інші конденсатори в такому випадку теж не зможуть заряджатися.

Падіння напруженості і загальна ємність

Кожен елемент потроху розсіює напруга. Враховуючи, що місткість йому назад пропорційна, то чим вона менша, тим більшим буде падіння. Як вже згадувалося раніше, послідовно з'єднані конденсатори мають однаковий електричний заряд. Тому при розподілі всіх виразів на загальне значення можна отримати рівняння, яке покаже всю ємність. У цьому послідовне і паралельне з'єднання конденсаторів сильно різняться.

Приклад № 1

Давайте скористаємося представленими у статті формулами і розрахуємо кілька практичних завдань. Отже, у нас є три конденсатора. Їх ємність становить: С1 = 25 мкФ, С2 = 30 мкФ і С3 = 20 мкФ. Вони з'єднані послідовно. Необхідно знайти їх загальну ємність. Використовуємо відповідне рівняння 1/З: 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 = 1/25 + 1/30 + 1/20 = 37/300. Переводимо в микрофаради, і загальна ємність конденсатора при послідовному з'єднанні (а група в даному випадку вважається як один елемент) становить приблизно 811 мкФ.

Приклад № 2

Давайте, щоб закріпити напрацювання, вирішимо ще одне завдання. Є 100 конденсаторів. Ємність кожного елемента становить 2 мкФ. Необхідно визначити їх загальну ємність. Потрібно їх кількість помножити на характеристику: 100*2=200 мкФ. Отже, загальна ємність конденсатора при послідовному з'єднанні становить 200 микрофарад. Як бачите, нічого складного.

Висновок

Отже, ми опрацювали теоретичні аспекти, розібрали формули та особливості правильного з'єднання конденсаторів (послідовно) і навіть вирішили кілька завдань. Хочеться нагадати, щоб читачі не упускали з уваги вплив номінального напруги. Також бажано, щоб підбиралися елементи одного типу (слюдяні, керамічні, металлобумажние, плівкові). Тоді послідовне з'єднання конденсаторів зможе дати нам найбільший корисний ефект.