У паперового конденсатора діелектриком, що розділяє фольговані обкладання, є спеціальна конденсаторна папір. В електроніці паперові конденсатори можуть застосовуватися як в ланцюгах низької частоти, так і в високочастотних ланцюгах.
Гарною якістю електричної ізоляції і підвищеної питомою ємністю володіють герметичні металопаперові конденсатори, у яких замість фольги (як в паперових конденсаторах) використовується вакуумне напилення металу на паперовий діелектрик.
Паперовий конденсатор не має велику механічну міцність, тому його начинку поміщають в металевий корпус, службовець механічної основою його конструкції.
електролітичні конденсатори
В електролітичних конденсаторах, на відміну від паперових, діелектриком є тонкий шар оксиду металу, утворений електрохімічним на позитивній обкладинці з того ж металу.
Другу обкладинку являє собою рідкий або сухий електроліт. Матеріалом, що створює металевий електрод в електролітичному конденсаторі, може бути, зокрема, алюміній і тантал. Традиційно, на технічному жаргоні «електролітом» називають алюмінієві конденсатори з рідким електролітом.
Але, насправді, до електролітичним також відносяться і танталові конденсатори з твердим електролітом (рідше зустрічаються з рідким електролітом). Майже всі електролітичні конденсатори поляризовані, і тому вони можуть працювати тільки в ланцюгах з постійною напругою з дотриманням полярності.
У разі інверсії полярності, може статися необоротна хімічна реакція всередині конденсатора, яка веде до руйнування конденсатора, аж до його вибуху через який виділяється всередині нього газу.
До електролітичним конденсаторам так само відноситься, так звані, суперконденсатори (іоністори) володіють електроємна, яка доходить часом до кількох тисяч Фарад.
Алюмінієві електролітичні конденсатори
В якості позитивного електрода використовується алюміній. Діелектрик являє собою тонкий шар триоксида алюмінію (Al2O3),
властивості:
працюють коректно тільки на малих частотах;
мають велику ємність.
Характеризуються високим співвідношенням ємності до розміру: електролітичні конденсатори зазвичай мають великі розміри, але конденсатори іншого типу, однаковою ємності і напругою пробою були б набагато більше за розміром.
Характеризуються високими струмами витоку, мають помірно низький опір і індуктивність.
Танталові електролітичні конденсатори
Це вид електролітичного конденсатора, в якому металевий електрод виконаний з танталу, а діелектричний шар утворений з пентаоксиду танталу (Ta2O5).
властивості:
висока стійкість до зовнішнього впливу;
компактний розмір: для невеликих (від декількох сотень микрофарад), розмір можна порівняти або менше, ніж у алюмінієвих конденсаторів з таким же максимальною напругою пробою;
менший струм витоку в порівнянні з алюмінієвими конденсаторами.
полімерні конденсатори
На відміну від звичайних електролітичних конденсаторів, сучасні твердотільні конденсатори замість оксидної плівки, використовуваної в якості роздільника обкладок, мають діелектрик з полімеру. Такий вид конденсатора не схильний до роздування і витоку заряду.
Фізичні властивості полімеру сприяють тому, що такі конденсатори відрізняються великим імпульсним струмом, низьким еквівалентним опором і стабільним температурним коефіцієнтом навіть при низьких температурах.
Полімерні конденсатори можуть замінювати електролітичні або танталові конденсатори в багатьох схемах, наприклад, в фільтрах для імпульсних блоків живлення, або в перетворювачах DC-DC.
плівкові конденсатори
В даному виді конденсатора діелектриком є плівка із пластику, наприклад, поліестер (KT, MKT, MFT), поліпропілен (KP, MKP, MFP) або полікарбонат (KC, MKC).
плівковий вид конденсатора
Електроди можуть бути напиленням на цю плівку (MKT, MKP, MKC) або виготовлені у вигляді окремої металевої фольги, змотують в рулон або спресованої разом з плівкою діелектрика (KT, KP, KC). Сучасним матеріалом для плівки конденсаторів є поліфеніленсульфід (PPS).
Загальні властивості плівкових конденсаторів (для всіх видів діелектриків):
працюють справно при великому струмі;
мають високу міцність на розтягнення;
мають відносно невелику ємність;
мінімальний струм витоку;
використовується в резонансних ланцюгах і в RC-снабберах.
Окремі види плівки відрізняються:
температурними властивостями (в тому числі зі знаком температурного коефіцієнта ємності, який є негативним для поліпропілену і полістиролу, і позитивним для поліестеру і полікарбонату)
максимальною робочою температурою (від 125 ° C, для поліестеру і полікарбонату, до 100 ° C для поліпропілену і 70 ° С для полістиролу)
стійкістю до електричного пробою, і отже максимальною напругою, яке можна прикласти до певної товщині плівки без пробою.
Дано:
tt = 5 мин = 300 с
mm = 0.2 кг
T_1T
1
= 14°C
T_2T
2
= 100°C -- температура кипения воды
II = 2 А
cc = 4200 Дж/(кг·°С) -- удельная теплоемкость воды
Найти:
U=?U=?
Чтобы нагреть воду массой mm от температуры T_1T
1
до температуры T_2T
2
необходимо затратить количество теплоты равное:
Q = mc \Delta T = mc(T_2 - T_1)Q=mcΔT=mc(T
2
−T
1
) .
С другой стороны, по закону Джоуля-Ленца при прохождении тока II в электрокипятельнике за время tt выделяется следующее количество теплоты:
Q = IUtQ=IUt .
Приравняв полученные выражения можем выразить необходимое напряжение:
\begin{lgathered}mc(T_2 - T_1) = IUt\\ U = \dfrac{mc(T_2 - T_1)}{It}\end{lgathered}
mc(T
2
−T
1
)=IUt
U=
It
mc(T
2
−T
1
)
Проведем численный расчет:
U = \dfrac{0.2 \cdot 4200 \cdot (100-14)}{2 \cdot 300} = \dfrac{72240}{600} =120.4 \; \text{B}U=
2⋅300
0.2⋅4200⋅(100−14)
=
600
72240
=120.4B
ответ: 120.4 В.
Паперові та металопаперові конденсатори
У паперового конденсатора діелектриком, що розділяє фольговані обкладання, є спеціальна конденсаторна папір. В електроніці паперові конденсатори можуть застосовуватися як в ланцюгах низької частоти, так і в високочастотних ланцюгах.
Гарною якістю електричної ізоляції і підвищеної питомою ємністю володіють герметичні металопаперові конденсатори, у яких замість фольги (як в паперових конденсаторах) використовується вакуумне напилення металу на паперовий діелектрик.
Паперовий конденсатор не має велику механічну міцність, тому його начинку поміщають в металевий корпус, службовець механічної основою його конструкції.
електролітичні конденсатори
В електролітичних конденсаторах, на відміну від паперових, діелектриком є тонкий шар оксиду металу, утворений електрохімічним на позитивній обкладинці з того ж металу.
Другу обкладинку являє собою рідкий або сухий електроліт. Матеріалом, що створює металевий електрод в електролітичному конденсаторі, може бути, зокрема, алюміній і тантал. Традиційно, на технічному жаргоні «електролітом» називають алюмінієві конденсатори з рідким електролітом.
Але, насправді, до електролітичним також відносяться і танталові конденсатори з твердим електролітом (рідше зустрічаються з рідким електролітом). Майже всі електролітичні конденсатори поляризовані, і тому вони можуть працювати тільки в ланцюгах з постійною напругою з дотриманням полярності.
У разі інверсії полярності, може статися необоротна хімічна реакція всередині конденсатора, яка веде до руйнування конденсатора, аж до його вибуху через який виділяється всередині нього газу.
До електролітичним конденсаторам так само відноситься, так звані, суперконденсатори (іоністори) володіють електроємна, яка доходить часом до кількох тисяч Фарад.
Алюмінієві електролітичні конденсатори
В якості позитивного електрода використовується алюміній. Діелектрик являє собою тонкий шар триоксида алюмінію (Al2O3),
властивості:
працюють коректно тільки на малих частотах;
мають велику ємність.
Характеризуються високим співвідношенням ємності до розміру: електролітичні конденсатори зазвичай мають великі розміри, але конденсатори іншого типу, однаковою ємності і напругою пробою були б набагато більше за розміром.
Характеризуються високими струмами витоку, мають помірно низький опір і індуктивність.
Танталові електролітичні конденсатори
Це вид електролітичного конденсатора, в якому металевий електрод виконаний з танталу, а діелектричний шар утворений з пентаоксиду танталу (Ta2O5).
властивості:
висока стійкість до зовнішнього впливу;
компактний розмір: для невеликих (від декількох сотень микрофарад), розмір можна порівняти або менше, ніж у алюмінієвих конденсаторів з таким же максимальною напругою пробою;
менший струм витоку в порівнянні з алюмінієвими конденсаторами.
полімерні конденсатори
На відміну від звичайних електролітичних конденсаторів, сучасні твердотільні конденсатори замість оксидної плівки, використовуваної в якості роздільника обкладок, мають діелектрик з полімеру. Такий вид конденсатора не схильний до роздування і витоку заряду.
Фізичні властивості полімеру сприяють тому, що такі конденсатори відрізняються великим імпульсним струмом, низьким еквівалентним опором і стабільним температурним коефіцієнтом навіть при низьких температурах.
Полімерні конденсатори можуть замінювати електролітичні або танталові конденсатори в багатьох схемах, наприклад, в фільтрах для імпульсних блоків живлення, або в перетворювачах DC-DC.
плівкові конденсатори
В даному виді конденсатора діелектриком є плівка із пластику, наприклад, поліестер (KT, MKT, MFT), поліпропілен (KP, MKP, MFP) або полікарбонат (KC, MKC).
плівковий вид конденсатора
Електроди можуть бути напиленням на цю плівку (MKT, MKP, MKC) або виготовлені у вигляді окремої металевої фольги, змотують в рулон або спресованої разом з плівкою діелектрика (KT, KP, KC). Сучасним матеріалом для плівки конденсаторів є поліфеніленсульфід (PPS).
Загальні властивості плівкових конденсаторів (для всіх видів діелектриків):
працюють справно при великому струмі;
мають високу міцність на розтягнення;
мають відносно невелику ємність;
мінімальний струм витоку;
використовується в резонансних ланцюгах і в RC-снабберах.
Окремі види плівки відрізняються:
температурними властивостями (в тому числі зі знаком температурного коефіцієнта ємності, який є негативним для поліпропілену і полістиролу, і позитивним для поліестеру і полікарбонату)
максимальною робочою температурою (від 125 ° C, для поліестеру і полікарбонату, до 100 ° C для поліпропілену і 70 ° С для полістиролу)
стійкістю до електричного пробою, і отже максимальною напругою, яке можна прикласти до певної товщині плівки без пробою.