Apakah kapasiti dalam kejuruteraan elektrik

Kapasiti elektrik mencirikan sifat badan konduktif untuk mengecas di bawah pengaruh medan elektrik, dan juga untuk mengumpul tenaga elektrik dalam medan badan ini.

Analogi kapasiti elektrik dalam bidang hidrostatik boleh menjadi kapasiti khusus kapal per unit ketinggian, yang secara berangka sama dengan luas bahagian mendatar kapal.

Bayangkan sebuah tangki yang tinggi. Jumlah cecair (jumlah elektrik pada badan) yang boleh disimpan di dalam tangki bergantung kepada ketinggian pengisiannya (potensi badan) serta isipadu cecair per unit ketinggian tangki (kapasiti badan). Jumlah cecair ini, seterusnya, bergantung pada luas bahagian mendatar tangki - pada diameternya.

Lebih besar diameter ini, dan oleh itu isipadu per unit ketinggian, lebih besar kapasitans spesifik setiap ketinggian tangki (kapasiti elektrik antara kedua-dua plat adalah berkadar dengan luas plat, lihat — Apakah yang menentukan kemuatan kapasitor?).Sehubungan itu, ia bergantung kepada nilai isipadu cecair per unit ketinggian dan kerja yang mesti dibelanjakan untuk mengisi tangki.

Katakan terdapat dua bola tembaga yang sama saiz (merah dan biru) terletak pada jarak tertentu antara satu sama lain di angkasa. Ambil bateri 9 volt dan sambungkannya dengan kutub bertentangan dengan kedua-dua bola ini supaya «+» disambungkan kepada satu bola (ke biru) dan «-» ke satu lagi (ke merah). Beza keupayaan elektrik sama dengan voltan bateri V = 9 volt akan muncul di antara bebola.

Keadaan elektrik kedua-dua bola tembaga ini serta-merta menjadi berbeza daripada sebelum bateri disambungkan, kerana kini terdapat cas elektrik yang bertentangan pada bola yang berinteraksi, mengalami daya tarikan antara satu sama lain.

Kita boleh mengatakan bahawa bateri telah memindahkan cas positif + q dari bola kiri ke kanan dan oleh itu beza potensi antara bola telah menjadi V = 9 volt. Kini bola kiri bercas negatif -q.

Jika kita menambah satu lagi bateri jenis yang sama ke litar secara bersiri, maka beza potensi antara bola akan menjadi dua kali lebih besar, voltan di antara mereka tidak lagi menjadi 9 volt, tetapi 18 volt, dan cas akan bergerak dari bola ke bola juga akan berganda (ia akan menjadi 2q) serta voltan. Tetapi apakah magnitud cas q ini yang bergerak setiap kali voltan meningkat sebanyak 9 volt?

Jelas sekali, magnitud caj ini adalah berkadar dengan beza potensi yang dicipta antara bola. Tetapi dalam nisbah berangka tepat apakah cas dan beza keupayaan? Di sini kita perlu memperkenalkan ciri konduktor seperti kapasiti elektrik C.

Kapasitans ialah ukuran keupayaan konduktor untuk menyimpan cas elektrik. Ia juga penting untuk memahami bahawa apabila wayar pertama dicas, kekuatan medan elektrik di sekelilingnya meningkat. Sehubungan itu, kesan wayar pertama yang dicas pada wayar yang dicas kedua akan meningkat, terutamanya jika mereka mula mendekati satu sama lain.

Daya interaksi antara wayar bercas menjadi lebih besar jika jarak antara wayar menjadi lebih kecil. Di samping itu, bergantung pada parameter medium antara wayar, kekuatan interaksi mereka juga boleh berbeza.

Jadi jika terdapat vakum di antara wayar, maka daya tarikan antara cas mereka akan menjadi satu, tetapi jika nilon diletakkan di antara wayar dan bukannya vakum, maka daya interaksi elektrostatik akan menjadi tiga kali ganda, kerana nilon melepasi satu medan elektrik melalui dirinya sendiri 3 kali lebih baik daripada udara dan sebenarnya disebabkan oleh medan elektrik, wayar bercas berinteraksi antara satu sama lain.

Jika wayar yang dicas mula merebak antara satu sama lain dalam arah yang berbeza, maka mereka akan berinteraksi kurang, perbezaan potensi akan lebih besar untuk caj yang sama, iaitu kapasiti sistem sedemikian akan berkurangan dengan pemisahan wayar. Kerja ini berdasarkan idea kapasiti elektrik kapasitor.

Kapasitor

Sifat konduktor bercas untuk berinteraksi secara elektrostatik antara satu sama lain melalui medan elektrik satu sama lain yang dipisahkan oleh dielektrik digunakan dalam kapasitor.

Secara struktur, kapasitor ialah dua plat yang dipanggil plat. Plat dipisahkan oleh dielektrik.Untuk mendapatkan kapasiti yang paling besar, plat perlu mempunyai permukaan yang besar dan jarak antara mereka adalah minimum.

Kapasitor dalam kejuruteraan elektrik berfungsi sebagai penumpuk tenaga elektrik dalam medan elektrik yang tertumpu dalam isipadu dielektrik yang diletakkan di antara plat kapasitor, yang menyebabkan cas terkumpul atau dikeluarkan (dalam bentuk arus elektrik).

Dua plat diletakkan pada jarak yang dekat di dalam perumah tertutup. Seramik, polipropilena, elektrolitik, tantalum, dll. — kapasitor berbeza dalam jenis dielektrik antara plat.

Kapasitor adalah voltan tinggi dan voltan rendah, bergantung kepada kekuatan dielektrik.

Bergantung pada luas plat dan pemalar dielektrik dielektrik yang digunakan, terdapat kapasitor dengan kapasiti besar, mencapai ratusan farad (supercapacitors), dan kapasiti kecil - unit picofarads.

Penggunaan kapasiti elektrik dalam kejuruteraan elektrik

Sifat sistem kapasitif digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik dalam teknologi arus ulang-alik, terutamanya dalam bidang frekuensi tinggi dan ultratinggi.

Dalam teknologi DC, kemuatan digunakan dalam peranti pengmagnetan magnet kekal, untuk kimpalan elektrik berdenyut, ujian pecahan dielektrik berdenyut, pelicinan lengkung semasa dalam penerus, dsb.

Kapasiti mana-mana sistem badan pengalir terpencil, yang tidak boleh dikurangkan sepenuhnya kepada sifar, boleh dalam beberapa kes mempunyai kesan yang tidak diingini pada ciri-ciri peranti elektrik (dalam bentuk gangguan, kebocoran kapasitif, dll.).

Anda boleh menyingkirkan pengaruh sedemikian atau dengan mengimbangi kesannya dengan sewajarnya (biasanya menggunakan induktansi), atau dengan mewujudkan keadaan sedemikian di mana potensi badan tertentu sistem berkenaan dengan objek sekeliling mempunyai nilai minimum (contohnya, pembumian salah satu badan).