ELEKTRICKÁ KAPACITA

10. listopadu 2012 VY_32_INOVACE_170205_Elektricka_kapacita_DUM

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

Zkuste říci, co znamená slovo kapacita, případně vymyslete slovní spojení s použitím slova kapacita.

Elektrická kapacita

dále

OdpověďKapacita je schopnost něco pojmout, akumulovat nebo obsáhnout. Slovní spojení se slovem kapacita mohou být: dopravní kapacita, ubytovací kapacita, vitální kapacita plic, teplotní kapacita atd.

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

Elektrická kapacita

dále

Q

C U

QC

• 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

Elektrická kapacita

dále

Michael Faraday na Wikipedii

Obr. 1

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.

Elektrická kapacita

dále

Kapacita osamělého kulového vodiče lze vypočítat ze vztahu pro potenciál.

Elektrická kapacita

další kapitolazpět na obsah

r4C r0

r

Q

4

1

r0

rQ

41Q

C

r0

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

Kondenzátory

dále

Kapacita kondenzátoru

• závisí na ploše desek, na vzdálenosti mezi nimi a permitivitě izolantu

• platí pro deskový kondenzátorε0 – permitivita vakuaεr – relativní permitivita izolantu

Kondenzátory

dále

d

SC r0

Druhy kondenzátorů

Leidenská láhev

• 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

Kondenzátory

dále

Jak lze vyrobit leidenskou láhev?

Obr. 2

Elektrolytický kondenzátor

• hliníková nádoba s elektrolytem (vodný roztok boraxu a kyseliny borité), do kterého je ponořena hliníková elektroda

• s kapacitou řádově 10μF – 100mF

Kondenzátory

dále

Obr. 3

Svitkový kondenzátor

• tenké hliníkové pásy• mezi pásy je plastická fólie• pásy jsou svinuty do svitku

Kondenzátory

dále

Obr. 4

Keramické kondenzátory

• krátkodobé uchování náboje• kapacita od pF do mF

Kondenzátory s měnitelnou kapacitou• soustava pevných elektrod (stator) a elektrod

na ose (rotor), které se zasouvají mezi elektrody statoru

• použití v ladících obvodech

Kondenzátory

dále

Obr. 5

Obr. 6

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)

Kondenzátory

další kapitolazpět na obsah

Sériové zapojeníNapětí se rozdělí na:

Celková kapacita je dána vztahem:

Tato kombinace slouží jako dělič napětí. Celková kapacita bude vždy menší než nejmenší z jednotlivých kapacit. Náboj je ale na všech prvcích stejný.

Spojování kondenzátorů

dále

321 UUUU

321 C

1

C

1

C

1

C

1

321 C

Q

C

Q

C

Q

C

Q

C1 C2 C3

Paralelní zapojení

Všechny tři kondenzátory se nabijí na napětí zdroje.

Celková kapacita je dána vztahem:

Celková kapacita je větší než libovolná kapacita.

Spojování kondenzátorů

koneczpět na obsah

321 QQQQ

321 UCUCUCUC

321 CCCC

C1

C2

C3

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