Конденсатор накапливает электрический заряд

Само название «конденсатор» означает «накопитель».

Что он накапливает? Конденсатор накапливает электрический заряд и хранит его некоторое время (до нескольких десятков часов). В этом отношении конденсатор можно сравнить с аккумулятором — тот так же сперва собирает заряд, а потом отдает его по мере надобности.



На электрических схемах конденсатор изображается в виде двух параллельных линий, которые перпендикулярны проводнику.






В аккумуляторе накопление энергии происходит за счет сложных химических реакций, а в конденсаторе ничего подобного нет. В прямом смысле лучший конденсатор — это токопроводящие пластины в вакууме. Но поскольку добиться идеальной пустоты (вакуума) сложно, самым простым конденсатором является устройство, состоящее из двух металлических пластин и воздушного слоя между ними. Если пластины подключить к источнику питания, конденсатор накопит заряд. Затем, если вместо источника подсоединить, например, электрическую лампу, то она какое-то время будет светиться за счет запасенного в конденсаторе электричества. В настоящее время вместо воздуха в конденсаторах используют твердые диэлектрики (вещества, не проводящие электрический ток).



Отметим одно из важных свойств конденсатора — он не пропускает постоянный ток. Переменный ток может проходить через конденсатор условно.

Почему так происходит? Попробуем разобраться.

При включении разряженного конденсатора в электрическую цепь постоянного тока он сразу же начнет заряжаться. В цепи потечет ток, носители заряда будут скапливаться на пластинах конденсатора. При этом частицам на обкладках становится «тесно», количество частиц, дополнительно попадающих на обкладки, уменьшается. То же происходит и с током в цепи. Как только «все места» на обкладках будут «заняты», ток прекратится.


Этот процесс можно сравнить с заполнением пустого автобуса на конечной остановке — открываются двери и внутрь врывается толпа пассажиров. Но вот все сиденья и свободные места уже заняты, и теперь больше никто не протиснется внутрь, хотя людей на остановке еще много. Так же и в нашей цепи — несмотря на то, что она подключена к источнику, тока в ней после зарядки конденсатора не будет.



В рассматриваемой цепи течет переменный ток, меняющий направление. В процессе зарядки конденсатора в определенный момент направление тока меняется и начинается разрядка, а затем конденсатор снова получает заряд, но уже противоположной полярности. Такие колебания происходят до тех пор, пока в цепи работает источник переменного тока. Таким образом, в цепи с переменным током и конденсатором постоянно наблюдается движение электронов, то есть течет ток.




Это свойство конденсатора позволяет использовать его, например, для отделения постоянной составляющей электрического тока от переменной.

Основная характеристика конденсатора — емкость. Как и любая другая емкость (например, канистра), она синонимична вместимости, то есть чем больше емкость конденсатора, тем больше энергии он сможет запасти.

Измеряется емкость в фарадах, однако, один фарад — это очень большая емкость, поэтому чаще используют производные величины.

Единицы емкости:

• 1 мкФ = 0,000 001 Ф (один микрофарад, pF = одна миллионная фарада)
• 1 нФ = 0,001 мкФ (один нанофарад, nF = одна тысячная микрофарада, pF)
• 1 пФ = 0,000 001 мкФ (один пикофарад, pF = одна миллионная микрофарада, pF)

В автомобильной аудиотехнике применяются специальные конденсаторы с емкостью в единицы (до 15) фарад, позволяющие компенсировать провалы напряжения питания при высоком уровне громкости.

Конденсаторы бывают полярными и неполярными.

Первые требуют соблюдения полярности подключения: вывод, отмеченный плюсом, необходимо подключить именно к плюсу, а не к минусу. Что произойдет в противном случае? Конденсатор выйдет из строя. Причем «заявит» об этом громким хлопком и разбрызгиванием своего содержимого во все стороны. Поэтому обращайте внимание на маркировку на корпусе конденсатора и печатной плате (на всех платах в местах установки полярных конденсаторов указана полярность подключения).




Неполярный конденсатор избавлен от этого недостатка, его можно включать в цепь, не задумываясь о соблюдении полярности.



Но отказаться от полярных конденсаторов полностью невозможно, так как все конденсаторы большой емкости — исключительно полярные.

Второй важный параметр конденсатора — рабочее напряжение. Поскольку между обкладками (пластинами) конденсатора находится тонкий слой диэлектрика, то превышение указанного напряжения может привести к электрическому пробою (короткому замыканию) внутри конденсатора и выходу его из строя.

Неправильно выбранное рабочее напряжение конденсатора приводит к выходу его из строя или даже взрыву!

При выборе номинального напряжения конденсатора следует делать некоторый запас, то есть для цепи 12 В подойдет конденсатор, на котором написано, допустим, 16 В. Для этой же цепи можно взять конденсатор и на 25 В, но он обычно дороже и крупнее.

На полярных конденсаторах непосредственно на корпусе указываются напряжение и полярность подключения, на неполярных — как правило, только емкость.

Конденсаторы в электронике используются как составная часть электрических фильтров, резонансных контуров и разделительных элементов в усилительных каскадах. Вместе с сопротивлением они применяются как времязадающая цепь в генераторах и таймерах.

При монтаже автомобильных охранных систем, например, конденсатор обеспечивает задержку срабатывания или отпускания реле. Он может использоваться и при подключении цепей контроля запуска двигателя для отсеивания постоянной составляющей тока от переменной.