Jak víte z kurzu fyziky v 11. třídě, kondenzátor jsou dva vodiče umístěné v těsné blízkosti a oddělené dielektrikem. Kondenzátor je důležitou součástí mnoha elektronických obvodů, zejména těch, které pracují se střídavým proudem. Pojďme si krátce promluvit o mechanismu činnosti kondenzátoru a jeho roli v obvodech střídavého proudu.
Kondenzátorové zařízení
Kondenzátor se skládá ze dvou vodivých povrchů oddělených dielektrickou vrstvou. Obvykle jsou tyto povrchy vyrobeny z tenké měděné nebo hliníkové fólie, někdy svinuté do role. Jako dielektrika se používá papír, keramika a některé druhy plastů. Z každé z vodivých ploch (nazývají se desky) je vyveden elektrický kontakt – svorka. Celá konstrukce je umístěna v pouzdře, které zajišťuje mechanickou pevnost.
Činnost kondenzátoru
Zdálo by se, že z hlediska elektrického proudu představuje kondenzátor otevřený obvod. Není to však tak úplně pravda. Pokud na jedné z desek kondenzátoru vytvoříte přebytek volných nosičů elektrického náboje, začnou volné nosiče stejného znaménka opouštět druhou desku a nosiče opačného znaménka se na ní budou naopak hromadit. To znamená, že nosiče na druhé desce se začnou pohybovat.
Ukazuje se, že kondenzátor není úplným přerušením elektrického obvodu. Pokud se změny náboje na první desce provádějí střídavě, pak v jednom směru, pak v druhém směru (přivedením střídavého proudu na desku), pak se na druhé desce budou náboje také střídavě pohybovat.
Kondenzátor je schopen přenášet střídavý proud, stejně jako jakékoli změny proudu obecně. Je to otevřený obvod pouze pro stejnosměrný proud.
Kapacita kondenzátoru
Hlavní charakteristikou kondenzátoru je jeho elektrická kapacita (často se vynechává předpona „elektro-“). Čím větší je kapacita kondenzátoru, tím méně práce je třeba vykonat, aby se na jeho deskách vytvořily náboje.
Ale vytvořením náboje na jedné z desek vytváříme, jak je ukázáno výše, pohyb nosičů na druhé desce. Ukazuje se, že čím větší je kapacita kondenzátoru, tím snazší je vytvořit takový pohyb.
Kapacita kondenzátoru v obvodu střídavého proudu tedy hraje roli odporu. Tento odpor přímo závisí na velikosti kapacity, proto se u kondenzátoru nazývá „kapacitní“.
Přes kapacitu se neuvolňuje žádná energie. To se děje proto, že energie vynaložená na nabíjení kondenzátoru se vrací do obvodu, když je následně vybit.
Dalším důležitým faktorem ovlivňujícím tento odpor je frekvence střídavého proudu. Při vysokých frekvencích totiž akumulace náboje na deskách kondenzátoru netrvá dlouho a velmi brzy je nahrazena výbojem. Maximální nabití kondenzátoru bude malé, nebude těžké ho vytvořit. Pokud je frekvence elektrického proudu nízká, pak nabití kondenzátoru vydrží dlouho, dosáhne větších hodnot a bude třeba vykonat více práce. Proto bude kapacita při nízké frekvenci větší.
Kapacita je označena symbolem $X_c$ a k jejímu určení se používá vzorec:
- $C$ je elektrická kapacita kondenzátoru (Ф);
- $omega$ — frekvence kruhového proudu (rad/s);
- $nu$ — aktuální frekvence (Hz).
co jsme se naučili?
Kondenzátor v obvodu střídavého proudu hraje roli odporu, který se nazývá kapacitní. Přes takový odpor se neuvolňuje žádná síla. Kondenzátor je také schopen přenášet jakékoli změny proudu. Pro stejnosměrný proud je to otevřený obvod.
