Последовательное и параллельное соединения конденсаторов: применение, формулы расчёта ёмкости и напряжения
Выйти из сложившегося положения можно, используя несколько элементов, а необходимые характеристики получают, применяя параллельное и последовательное соединения конденсаторов между собой.
Конденсатор — пассивный электронный компонент, с переменной или постоянной величиной ёмкости, которое предназначено для накопления заряда и энергии электрического поля.
При выборе этих электронных компонентов руководствуются двумя основными характеристиками:
Условное обозначение неполярного постоянного конденсатора на схеме, показано на рис. 1, а. Для полярного электронного компонента дополнительно отмечают положительный вывод — рис. 1, б.
Последовательное и параллельное соединения конденсаторов: применение, формулы расчёта ёмкости и напряжения • Мир электрики
Способы соединения конденсаторов
Составление батарей конденсаторов позволяет изменить суммарную ёмкость или рабочее напряжение. Для этого могут применяться такие способы соединения:
Последовательное соединение
Суммарная ёмкость последовательно соединённых элементов можно рассчитать по формуле, которая для трёх компонентов будет иметь вид, показанный на рис. 1, е.
После преобразования в более привычную для нас форму, формула примет вид рис. 1, ж.
Максимально упростить расчёты последовательно соединённых компонентов, позволяет использование онлайн-калькуляторов, которые без проблем можно найти в сети.
Параллельное подключение
Параллельное подключение конденсаторов показано на рис. 1, г. При таком соединении рабочее напряжение не изменяется, а ёмкости складываются. Поэтому для получения батарей большой ёмкости, используют параллельное соединение конденсаторов. Калькулятор для расчёта суммарной ёмкости не понадобится, так как формула имеет простейший вид:
Смешанное включение
Смешанное подключение конденсаторов — это сочетание параллельного и последовательного соединений.
Схематически такая цепочка может выглядеть по-разному. В качестве примера рассмотрим схему, изображённую на рис. 1, д. Батарея состоит из шести элементов, из которых С1, С2, С3, соединены параллельно, а С4, С5, С6 — последовательно.
Для определения суммарной ёмкости, схему разбивают на участки с одинаковым соединением элементов, производят расчёт для этих участков, после чего определяют общую величину.
Для нашей схемы последовательность вычислений следующая:
- Определяем ёмкость параллельно соединённых элементов и обозначаем её С 1-3.
- Рассчитываем ёмкость последовательно соединённых элементов С 4-6.
- На этом этапе можно начертить упрощённую эквивалентную схему, в которой вместо шести элементов изображаются два — С 1-3 и С 4-6. Эти элементы схемы соединены последовательно. Остаётся произвести расчёт такого соединения и мы получим искомую.
В жизни подробные знания о смешанном соединении могут только пригодится радиолюбителям.
Лекция № 3 Соединение конденсаторов
Существующие виды соединения конденсаторов показаны на рисунке 1.
Если группа конденсаторов включена в цепь таким образом, что к точкам включения непосредственно присоединены пластины всех конденсаторов, то такое соединение называется параллельным соединением конденсаторов (рисунок 2.).
Тогда общая емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей всех соединенных конденсаторов.
Обозначим суммарную емкость соединенных в батарею конденсаторов буквой С общ , емкость первого конденсатора С1 емкость второго С2 и емкость третьего С3. Тогда для параллельного соединения конденсаторов будет справедлива следующая формула:
Последний знак + и многоточие указывают на то, что этой формулой можно пользоваться при четырех, пяти и вообще при любом числе конденсаторов.
Если же соединение конденсаторов в батарею производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последовательным (рисунок 3).
Рисунок 2. Последовательное соединение конденсаторов.
Напряжения на различных конденсаторах будут, вообще говоря, различными, так как для заряда одним и тем же количеством электричества конденсаторов различной емкости всегда требуются различные напряжения. Чем меньше емкость конденсатора, тем большее напряжение необходимо для того, чтобы зарядить этот конденсатор требуемым количеством электричества, и наоборот.
Таким образом, при заряде группы конденсаторов, соединенных последовательно, на конденсаторах малой емкости напряжения будут больше, а на конденсаторах большой емкости — меньше.
Аналогично предыдущему случаю можно рассматривать всю группу конденсаторов, соединенных последовательно, как один эквивалентный конденсатор, между пластинами которого существует напряжение, равное сумме напряжений на всех конденсаторах группы, а заряд которого равен заряду любого из конденсаторов группы.
Для вычисления общей емкости при последовательном соединении конденсаторов удобнее всего пользоваться следующей формулой:
Для частного случая двух последовательно соединенных конденсаторов формула для вычисления их общей емкости будет иметь вид:
Последовательно-параллельным соединением конденса-торов называется цепь имеющая в своем составе участки, как с параллельным, так и с последовательным соединением конденсаторов.
Формулы. Параллельное, последовательное соединение подключение конденсаторов. Ёмкость.
Параллельное и последовательное соединение конденсаторов
Проиллюстрируем данные подключения на примере двух конденсаторов (рис. 1).
Кроме того, напряжение на последовательно соединённой батареи конденсаторов есть сумма напряжений на каждом из элементов (аналог последовательного сопротивления проводников).
Часть задач школьной физики касается поиска общей электроёмкости участка цепи, логика такого поиска: найти такую электроёмкость, которым можно заменить цепь, чтобы параметры напряжения и заряда остались неизменными (рис. 2). Пусть заряд на обоих конденсаторах — (помним, что они одинаковы), электроёмкости — , и соответствующие напряжения — и .
Памятуя о том, что конденсаторы соединены последовательно, получаем:
Параллельное подключение конденсаторов представлено на рисунке 3. При внесении электрона в систему, у него есть выбор: пойти на верхний или нижний конденсатор. При большом количестве электронов заполнение обкладок конденсатора происходит прямо пропорционально электроёмкости конденсаторов.
Рис. 4. Параллельное соединение конденсаторов. Поиск полной электроёмкости
Опять попробуем решить задачу по поиску полной ёмкости конденсаторов (рис. 4). Помним, что при параллельном подключении напряжения на элементах одинаковы, тогда:
Определить эквивалентные емкость С, заряд Q батареи конденсаторов и энергию W, накопленную батареей? Физика
Как изменится энергия этого конденсатора если напряжение уменьшить в 2 раза?
Емкость конденсатора 20мкф он раассчитан на 300 в напряжения.
Какова величина электрического заряда на его обкладках?
По скольку по закону ома I = U / R, а сопративление равно сумме всех R т. К. послед соединение и в итоге I = 36 / 8 = 4. 5.
Найдём сначала общее сопротивление. Так как одинаковое сопротивление на параллельном участке, то справедлива формула R(общ) = R / 2. R(общ) = 15 / 2 = 7, 5 Ом ; Далее пишем закон Ома ; I = U / R ; I = 12 / 7, 5 = 1, 6 А — это общая сила тока в цепи..
Согласно определения, момент силы это произведения силы на длину плеча. Всё в системе СИ : M = F * l M = 3 * 2 = 6 (H * m).
Vср = So / to So = 2600 + 900 + 1200 = 4700 м to = 12 + 1 + 4 = 16 мин Vср = 4700 / 16 = 293, 75 м / мин.
Вспомнил косяк, сейчас подредактирую : ). Хотя если ответ есть, то зачем, а этот удалить надо. Чертёж неверен. Но текстом напишу, а то неочень оставлять такое. Убрать не можем так как произойдёт разрыв цепи, а так нельзя, можно рассоеденить центр..
