Có một cửa hàng tụ điện tính phí?


9

Có một số khái niệm dễ dàng mà tôi không nhận được chính xác trong tâm trí của tôi. Tôi sợ rằng tôi đã nghiên cứu những thứ này trong hai năm về kỹ thuật của mình nhưng chúng vẫn làm phiền tôi. Tụ điện là một trong số đó. Ai đó có thể giải thích?

  • Một tụ điện làm gì? Có lưu trữ phí? Nếu vậy thì làm thế nào?

Tôi đã tìm kiếm nó trên Google và Yahoo nhưng không tìm thấy điều gì hữu ích ở đó (đối với tôi). Vì vậy, tôi sẽ rất vui nếu tôi giải quyết được vấn đề của mình ở đây.

Tái bút: Tôi hy vọng rằng câu hỏi sẽ không phải là một chủ đề lạc đề, vì nó luôn luôn như vậy và hơn nữa mọi người không đề xuất sau đó sẽ đi đâu. Đó là một điều thực sự buồn.


Chỉ hỏi một câu. Chúng cũng quá rộng.
Leon Heller

Tôi nghĩ đây là những chủ đề nhỏ để thảo luận, ít nhất là đối với tôi vì tôi chỉ cần những điều cơ bản cho chúng.
Syed Sahl

2
Khi một câu hỏi không có chủ đề ở đây, bạn không thể yêu cầu tôi biết nơi đặt câu hỏi - tôi không biết nhiều về các diễn đàn khác hơn bạn!
Wouter van Ooijen

2
Bạn đã đọc hai lượt truy cập hàng đầu của google howthingworks.com/capacitor.htmen.wikipedia.org/wiki/Capacitor ? Nếu có những điều khoản mà bạn không hiểu, bạn đã nghiên cứu chúng chưa?
pjc50

Đây thực sự vẫn là một câu hỏi quá rộng? Nó khá cơ bản, nhưng câu hỏi tương tự khác đã được đón nhận rất tốt (5+ upvotes) tại đây (cf Electronics.stackexchange.com/questions/8745Electronics.stackexchange.com/questions/4788 ). Chỉ vì súng cuộn có nhiều geek chic hơn tụ điện không có nghĩa là "Súng cuộn hoạt động như thế nào?" là một câu hỏi ổn trong khi "Làm thế nào một tụ điện hoạt động?" không phải.
us2012

Câu trả lời:


30

Nếu bởi chi phí bạn có nghĩa là chi phí điện , sau đó không có, một tụ điện không lưu trữ phí. Đây là một quan niệm sai lầm phổ biến, có thể do nhiều nghĩa của từ tính phí . Khi một số điện tích đi vào một cực của tụ điện, một lượng điện tích bằng nhau sẽ rời khỏi điện tích kia. Vì vậy, tổng điện tích trong tụ là không đổi.

Những gì tụ điện lưu trữ là năng lượng . Cụ thể, họ lưu trữ nó trong một điện trường. Tất cả các electron bị thu hút bởi tất cả các proton. Ở trạng thái cân bằng, có số lượng proton và electron bằng nhau trên mỗi bản của tụ điện, và không có năng lượng dự trữ, và không có điện áp trên tụ.

Nhưng, nếu bạn kết nối tụ điện với một cái gì đó giống như pin, thì một số electron sẽ bị kéo ra khỏi một tấm và một số lượng điện tử bằng nhau sẽ được đẩy sang tấm khác. Bây giờ một tấm có điện tích âm và tấm kia có điện tích dương. Điều này dẫn đến sự khác biệt về tiềm năng điện giữa các bản và điện trường ngày càng mạnh khi có nhiều điện tích được tách ra.

Điện trường tác dụng một lực lên các điện tích cố gắng đưa tụ trở lại trạng thái cân bằng, với các điện tích cân bằng trên mỗi bản. Miễn là tụ điện vẫn được kết nối với pin, lực này được cân bằng bởi lực của pin, và sự mất cân bằng vẫn còn.

Nếu pin bị tháo và chúng tôi để mạch mở, các lần sạc không thể di chuyển, do đó sự mất cân bằng sạc vẫn còn. Lĩnh vực này vẫn đang áp dụng một lực cho các khoản phí, nhưng chúng không thể di chuyển, như một quả bóng trên đỉnh đồi hoặc một con suối bị căng thẳng. Năng lượng được lưu trữ trong các tụ điện vẫn còn.

Nếu các cực của tụ điện được kết nối với một điện trở, thì các điện tích có thể di chuyển, do đó có một dòng điện. Năng lượng được lưu trữ trong tụ điện được chuyển đổi thành nhiệt trong điện trở, điện áp giảm, các điện tích trở nên ít mất cân bằng hơn và trường yếu đi.

Đọc thêm: KHIẾU NẠI NĂNG LỰC (1996 William J. Beaty)


Và nếu tôi gắn tụ điện với một tải (bất kỳ thiết bị nào) thì nó sẽ cung cấp cho thiết bị một DC?
Syed Sahl

@SyedSahl một điện trở là một tải đơn giản. Nó không quan trọng tải là gì; nếu có năng lượng dự trữ trong tụ điện thì có điện áp, và nếu điện tích có thể di chuyển thì sẽ có dòng điện.
Phil Frost

Tôi có nghĩa là loại hiện tại sẽ chảy? AC hay DC?
Syed Sahl

4
@SyedSahl nó phụ thuộc vào tải và cách bạn xác định AC và DC. Nếu tải hoàn toàn là điện trở, thì bạn sẽ có được điện áp và dòng điện phân rã theo cấp số nhân. Nếu tải là một dòng chìm, thì bạn git một điện áp phân rã tuyến tính và dòng điện không đổi. Nếu tải là một cuộn cảm, thì năng lượng lưu trữ bị dội qua lại giữa tụ điện và cuộn cảm và bạn nhận được AC cho đến khi một thứ gì đó (điện trở dây, bức xạ EM ...) hấp thụ năng lượng (mạch bể LC). Một tải chuyển đổi tăng sẽ vẽ dòng trong các xung có thể được coi là AC. Nó phụ thuộc vào tải.
Phil Frost

Mmmmh ... có lẽ đó là một loại "chia tóc", mặt khác: Có thực sự sai khi nói "Có, tụ điện có thể lưu trữ điện tích - điện tích dương trên một tấm và điện tích âm trên mặt khác. Trả lời câu hỏi, có thực sự cần thiết phải thêm - tự động - cả hai bên không?
LvW

1

Nói tóm lại, tụ điện là hai vật dẫn điện, thường là các bản nhỏ, cách nhau bởi một vật cách điện, được gọi là chất điện môi. Giống như sự tích tụ tĩnh xảy ra nếu bạn chà một quả bóng bay lên cánh tay và đặt nó lên tóc, các điện tích trái dấu tích tụ trên một trong hai tấm, cho phép nó lưu trữ năng lượng dưới dạng điện tích. Có 2 yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến hành vi tụ điện và làm cho chúng rất hữu ích. -Họ tính phí theo cấp số nhân, không tuyến tính. Nói rằng tôi sạc một tụ điện với một điện áp không đổi, và tôi đo điện áp trên tụ điện (tương ứng với điện tích được giữ trong nó) cứ sau 5 giây. Nó sẽ không đi lên, 0,1 cứ sau 5 giây. Thay vào đó, nó tăng theo tỷ lệ phần trăm đã đặtcủa tổng công suất trên mỗi đơn vị thời gian. Đây thực sự là nguyên tắc tương tự (ngoại trừ ngược lại) đối với sự phân rã phóng xạ - "chu kỳ bán rã" là một khái niệm trực quan, tương ứng với thời gian để số lượng giảm xuống 50% so với trước đây - nhưng không làm mất đi một lượng đã đặt (nghĩa là không phải 50 phân tử mỗi giây, là 50% mỗi giây). Nó trông giống như thế này: kiểm tra

Như bạn có thể thấy nó sạc nhanh khi bắt đầu, nhưng sau đó chậm lại khi tích lũy phí.

-Thứ hai là hậu quả của sự tích lũy phí này. Khi điện áp tăng, dòng điện "xuyên qua" tụ điện giảm xuống - dường như làm tăng điện trở của tụ điện. Tuy nhiên, nếu chúng ta đảo ngược cực tính của nguồn cung cấp năng lượng đầu vào, chuyển đổi chúng xung quanh, nó có tác dụng "giảm" điện trở - điện tích, thay vì bị nén vào tụ điện, có thể dễ dàng chảy ra và thực tế tăng cường hiệu quả điện áp hiệu dụng. Hậu quả chính của việc này là tụ điện chống lại DC, nhưng cho phép AC. Cụ thể hơn, tần số chuyển mạch phân cực điện áp (tức là AC) càng cao, tụ điện sẽ càng ít cản trở dòng điện trong mạch. Các tụ điện có thể được coi là một lò xo điện. Bạn ấn xuống nó, tượng trưng cho dòng điện chảy vào nó. Lúc đầu, nó cung cấp ít sức đề kháng. Tuy nhiên, khi bạn tiếp tục đẩy, lò xo đẩy lùi mạnh hơn, cho đến khi bạn có thể đẩy không hiệu quả nữa. Điều này tương đương với điện áp trên tụ điện (một lần nữa tương đương với điện tích được lưu trữ bên trong nó) gần với điện áp đầu vào - giống như lực hướng lên của lò xo cân bằng với trọng lượng của bạn. Bây giờ điều gì xảy ra nếu bạn đẩy theo hướng ngược lại? Công trình mùa xuânvới bạn thay vì chống lại bạn, tăng lực đầu ra vượt qua những gì bạn có thể hy vọng đạt được chỉ với cơ bắp và cân nặng của mình.

Vậy làm thế nào chúng ta có thể khai thác điều này? Có hai loại sử dụng tụ điện chính tùy thuộc vào cách chúng được sắp xếp trong một mạch - "khớp nối", trong đó tụ điện nối tiếp và "tách rời", tụ điện song song. Cả hai đều sử dụng các nguyên tắc nói trên.

Khớp nối được sử dụng trong việc chặn DC - điều này thường được tìm thấy trong xử lý tín hiệu và radio. Tụ điện càng nhỏ, tần số trở kháng càng cao (vì nó sạc nhanh hơn), do đó bằng cách điều chỉnh điện dung, chúng ta có thể điều chỉnh tần số bị chặn. Khi được sử dụng với một cuộn cảm (đường kính đối diện của tụ điện) - thuộc tính phù hợp nhất là chặn tần số CAO, chúng ta có thể hạn chế tín hiệu vào một "dải" tần số cụ thể - mạch "băng thông". Điều này là rất quan trọng trong radio để truyền hoặc nhận ở tần số mong muốn.

Các tụ điện ghép cũng được sử dụng trong các mạch thời gian - vì các bóng bán dẫn (công tắc điện tử) bật ở điện áp đã biết và tụ điện tích điện ở một tốc độ đã biết, chúng có thể được sử dụng để chỉ bật bóng bán dẫn tại một thời điểm (hoặc tần số) nhất định.

Tụ tách rời được sử dụng để lưu trữ năng lượng hoặc để "giảm xóc" điện. Một lần nữa, nó giúp suy nghĩ về nó trong một mùa xuân.

Một lò xo trong một viên đạn cho thấy sự lưu trữ năng lượng hoàn hảo. Lò xo được kéo lại, tương tự như tụ điện được tích điện, sau đó được giải phóng, cho phép nó xả năng lượng của nó vào một "tải" - nói một cách cơ học, viên đạn (hoặc các loại đạn khác), bằng điện, một thành phần, nói, một ánh sáng. Tụ điện rất lý tưởng cho các tình huống cần nhiều năng lượng trong một khoảng thời gian ngắn, vì chúng phóng điện cực nhanh - ví dụ, máy khử rung tim. Chỉ riêng pin không thể xả hết năng lượng cần thiết một cách nhanh chóng, vì vậy, tụ điện bên trong thay vào đó lưu trữ và giải phóng theo yêu cầu.

Đối với giảm xóc, tốt nhất nên nghĩ về sự tương tự tụ / lò xo như lò xo trong hệ thống treo xe. Hệ thống treo xe bảo vệ xe (và hành khách) khỏi bị hư hại bằng cách hấp thụ một phần năng lượng của chuyển động thẳng đứng của xe. Nếu một bánh xe được đẩy lên rất nhanh bằng cách đi qua một tảng đá lớn, phần còn lại của chiếc xe sẽ ít bị ảnh hưởng hơn nhờ hệ thống treo, giúp hấp thụ năng lượng sau đó giải phóng nó từ từ bằng cách đẩy xe lên. Theo cách tương tự, một tụ điện tách rời có thể "làm mịn" các tín hiệu điện hoặc xung. Tương tự như đá, đôi khi bản chất của phát điện, hoặc trục trặc, có thể gây ra điện áp "gai". Thậm chí gai điện áp rất ngắn có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho một số thiết bị. Các tụ tách rời có thể hấp thụ "cú sốc" này và giảm khả năng thiệt hại xảy ra. Ngoài ra,

Mong rằng sẽ giúp. Xin lỗi nếu nó hơi dài dòng, nhưng tôi hướng đến sự toàn diện.


1
"Giả sử tôi sạc một tụ điện với điện áp không đổi" - nếu bạn làm điều đó thì nó sẽ sạc ngay lập tức - nó không tăng theo cấp số nhân như bạn đã nói. Nó sạc theo cấp số nhân khi một điện trở mắc nối tiếp với nó và đạt được 63,2% phần trăm điện tích của nó trong thời gian = RC. Mũ sạc tuyến tính với một dòng không đổi được áp dụng. Thật sai lầm khi nói rằng họ tính phí theo cấp số nhân theo cách chung mà bạn có. Rất nhiều người dân "xem" mô hình cơ học của một cái mũ như bánh đà / khối lượng và dành một lò xo cho mô hình điện cảm - điều này tự nhiên đánh đồng dòng điện với lực mà tôi nghĩ là dễ hiểu hơn.
Andy aka

Bạn nói đúng, tôi nên đã được cụ thể hơn. Tôi thường đi theo giả định trong thế giới thực rằng sẽ luôn có một loại kháng cự nào đó và do đó người ta có thể thấy điện tích theo cấp số nhân, nhưng tôi đã quên dừng việc đó vì mục đích của một mô hình lý thuyết.
Alex Freeman
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.