Transcript Elektrická kapacita

10. listopadu 2012
VY_32_INOVACE_170205_Elektricka_kapacita_DUM
ELEKTRICKÁ KAPACITA
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.
Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.
Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,
registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.
1. Elektrická kapacita
2. Kondenzátory
3. Spojování kondenzátorů
Elektrická kapacita
Zkuste říci, co znamená slovo kapacita, případně vymyslete slovní
spojení s použitím slova kapacita.
Kapacita je schopnost něco
pojmout, akumulovat nebo
Odpověď
obsáhnout. Slovní spojení se slovem kapacita mohou být:
dopravní kapacita, ubytovací kapacita, vitální kapacita plic,
teplotní kapacita atd.
dále
Elektrická kapacita
Každé těleso pojme při určitém potenciálu jen určité
omezené množství elektronů (náboje).
Elektrická kapacita
• vyjadřuje schopnost vodiče přijmout při dané hodnotě potenciálu
určitý náboj
• čím větší je kapacita, tím více nábojů může být na vodiči
• je definována vztahem
C 
Q

C 
Q
U
dále
Elektrická kapacita
• jednotkou je [C . V-1] nebo častěji
[F] - farad
• jednotka byla pojmenována podle
Michaela Faradaye
• 1F je velká jednotka, a proto se
používají menší jednotky:
pF, μF, mF
Obr. 1
Michael Faraday na Wikipedii
dále
Elektrická kapacita
Elektrická kapacita
• důležitá elektrická vlastnost vodiče
• závisí na tvaru, rozměrech vodiče a na prostředí, které
ho obklopuje
• je pro daný vodič konstantní
Osamocený vodič má malou kapacitu. Izolovaný kulový
vodič o poloměru 10cm má kapacitu 1,1pF. Kulový vodič s
poloměrem Země by měl kapacitu asi jen 700μF.
dále
Elektrická kapacita
Kapacita osamělého kulového vodiče lze vypočítat ze
vztahu pro potenciál.
 
1
4  0  r

Q
r
Q
C 
1
4  0  r

Q
r
C  4  0  r  r
zpět na obsah
další kapitola
Kondenzátory
Kondenzátor:
• pasivní elektrotechnická součástka používaná v elektrických
obvodech
• technicky je určen vedle kapacity maximálním napětím a druhem
dielektrika (izolantem)
Princip kondenzátoru:
• skládá se ze dvou vodivých desek s izolantem mezi nimi
• na každou z desek se přivádí náboje opačné polarity
• izolant nedovolí, aby se náboje navzájem kontaktovaly
dále
Kondenzátory
Kapacita kondenzátoru
• závisí na ploše desek, na vzdálenosti mezi nimi a
permitivitě izolantu
C   0 r 
S
d
• platí pro deskový kondenzátor
ε0 – permitivita vakua
εr – relativní permitivita izolantu
dále
Kondenzátory
Druhy kondenzátorů
Leidenská láhev
Obr. 2
• historicky první kondenzátor
• autorem je Pieter von Musschenbroek,
který působil jako profesor na univerzitě
v Leidenu
• skleněná láhev s vodou, na jejíž vnější a
vnitřní straně jsou přilepeny kovové vrstvy
Jak lze vyrobit leidenskou láhev?
dále
Kondenzátory
Elektrolytický kondenzátor
• hliníková nádoba s elektrolytem (vodný roztok boraxu a
kyseliny borité), do kterého je ponořena hliníková
elektroda
Obr. 3
• s kapacitou řádově
10μF – 100mF
dále
Kondenzátory
Svitkový kondenzátor
• tenké hliníkové pásy
• mezi pásy je plastická fólie
• pásy jsou svinuty do svitku
Obr. 4
dále
Kondenzátory
Keramické kondenzátory
Obr. 5
• krátkodobé uchování náboje
• kapacita od pF do mF
Kondenzátory s měnitelnou
kapacitou
Obr. 6
• soustava pevných elektrod (stator) a elektrod
na ose (rotor), které se zasouvají mezi
elektrody statoru
• použití v ladících obvodech
dále
Kondenzátory
Použití kondenzátorů
• rozsáhlé použití v elektrotechnice a v elektronice
• v přístrojích (přijímače, zesilovače apod.)
• oddělování obvodů stejnosměrného a střídavého
proudu
• v oscilačních obvodech (vysílače, mobilní telefony,
elektronické hudební nástroje)
zpět na obsah
další kapitola
Spojování kondenzátorů
Sériové zapojení
Napětí se rozdělí na:
C1
C2
C3
Q

C
U
Celková kapacita je dána vztahem:
1
C
Q

C1
 U

1
1
C1
Q
C2
 U

2
Q

C3
 U
1
C2

3
1
C3
Tato kombinace slouží jako dělič napětí. Celková kapacita bude vždy
menší než nejmenší z jednotlivých kapacit. Náboj je ale na všech
prvcích stejný.
dále
Spojování kondenzátorů
Paralelní zapojení
C1
C2
C3
Všechny tři kondenzátory se
nabijí na napětí zdroje.
Q  Q1  Q 2  Q3
UC  UC
1
 UC
2
 UC
Celková kapacita je dána vztahem:
C  C1  C2  C3
Celková kapacita je větší než libovolná kapacita.
zpět na obsah
konec
3
POUŽITÁ LITERATURA
ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus,
2003. ISBN 80-7196-223-6
CITACE ZDROJŮ
Obr.1 TAGISHSIMON. Soubor:Michael Faraday - Project Gutenberg eText 13103.jpg: Wikimedia
Commons [online]. 8 June 2006 [cit. 2012-11-10]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9c/Michael_Faraday__Project_Gutenberg_eText_13103.jpg
Obr. 2 PYSZ, Wojciech. Soubor:Rotary capacitor Pionier.JPG: Wikimedia Commons [online]. 22
October 2000 [cit.2012-11-10]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Rotary_capacitor_Pionier.JPG
Obr. 3 WILLTRON. File:Condensador ceramico.jpg: Wikimedia Commons [online]. 9 October 2005
[cit. 2012-11-10]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Condensador_ceramico.jpg
Obr. 4 BOTH, Jens. File:GTO-P1180590b.JPG: Wikimedia Commons [online]. 13 February 2010
[cit. 2012-11-10]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/83/GTO-P1180590b.JPG
Obr. 5 SOUBOR:CAPACITORS ELECTROLYTIC.JPG. Soubor:Capacitors electrolytic.jpg:
Wikimedia Commons [online]. 26 June 2006 [cit. 2012-11-10]. Dostupné pod licencí Creative
Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/Capacitors_electrolytic.jpg
Obr. 6 ALFVANBEEM. File:Electricity storage in bottles.JPG: Wikimedia Commons [online]. 20
December 2011 [cit. 2012-11-10]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Electricity_storage_in_bottles.JPG
Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.
Děkuji za pozornost.
Miroslava Víchová