A 'Tuigsinn Mar a tha Capacitor ag obair: Dàibheadh ​​​​domhainn a-steach gu Gnìomhachd, Tagraidhean, agus Buaidh

Tha capacitors uile-làthaireach ann an saoghal eileagtronaigeach, bunaiteach airson obrachadh innealan agus siostaman gun àireamh. Tha iad sìmplidh nan dealbhadh ach gu math sùbailte nan tagraidhean. Gus luach a thoirt dha-rìribh air àite capacitors ann an teicneòlas an latha an-diugh, tha e riatanach sgrùdadh a dhèanamh air an structar aca, na prionnsapalan bunaiteach, giùlan ann an cuairtean, agus farsaingeachd an cleachdadh. Bheir an rannsachadh farsaing seo tuigse mhionaideach air mar a bhios luchd-co-mheasan ag obair, a’ leudachadh a-steach don bhuaidh aca air teicneòlas agus an comas san àm ri teachd.

Structar Bunasach Capacitor

Aig a chridhe, tha capacitor air a dhèanamh suas de dhà phlàta giùlain air an sgaradh le stuth inslithe ris an canar dielectric. Faodar an structar bunaiteach seo a thoirt gu buil ann an diofar chruthan, bhon capacitor plàta co-shìnte sìmplidh gu dealbhadh nas iom-fhillte leithid capacitors siolandair no spherical. Mar as trice bidh na truinnsearan giùlain air an dèanamh de mheatailt, leithid alùmanum no tantalum, agus faodaidh an stuth dielectric a bhith eadar filmichean ceirmeag gu polymer, a rèir an tagraidh sònraichte.

Tha na truinnsearan ceangailte ri cuairt a-muigh, mar as trice tro chrìochan a leigeas le bholtaids a chuir an sàs. Nuair a thèid bholtadh a chuir a-steach thairis air na truinnsearan, thèid raon dealain a chruthachadh taobh a-staigh an dielectric, a’ leantainn gu cruinneachadh chosgaisean air na truinnsearan - deimhinneach air aon phlàta agus àicheil air an taobh eile. Is e an sgaradh cosgais seo am prìomh dhòigh air a bheilear a’ cleachdadhcapacitorsstòradh lùth dealain.

Am Fiosaigs air cùlaibh Stòradh Cìsean

Tha am pròiseas airson lùth a stòradh ann an capacitor air a riaghladh le prionnsapalan electrostatics. Nuair a bholtaids

Tha V air a chuir an sàs thairis air lannan an capacitor, raon dealain

Bidh E a’ leasachadh anns an stuth dielectric. Bidh an raon seo a’ toirt feachd air na dealanan an-asgaidh anns na truinnsearan giùlain, ag adhbhrachadh gun gluais iad. Bidh dealanan a 'cruinneachadh air aon phlàta, a' cruthachadh cosgais àicheil, fhad 'sa tha an truinnsear eile a' call dealanan, a 'fàs fo uallach dearbhach.

Tha àite deatamach aig an stuth dielectric ann a bhith ag àrdachadh comas an capacitor cosgais a stòradh. Bidh e a ’dèanamh sin le bhith a’ lughdachadh an raon dealain eadar na truinnsearan airson ìre sònraichte de chosgais stòraidh, a tha gu h-èifeachdach ag àrdachadh comas an inneil. Capacitance

Tha C air a mhìneachadh mar cho-mheas na cosgais

Q stòradh air na truinnsearan gus an bholtaids

Chuir V an sàs:

Tha an co-aontar seo a’ nochdadh gu bheil an capacitance ann an co-rèir dìreach ris a’ chìs a tha air a stòradh airson bholtaids sònraichte. Is e an aonad capacitance am farad (F), air ainmeachadh às deidh Mìcheal Faraday, tùsaire ann an sgrùdadh electromagnetism.

Tha grunn nithean a 'toirt buaidh air capacitor capacitor:

1. Raon uachdar nan lannan: Faodaidh truinnsearan nas motha barrachd cosgais a stòradh, a’ leantainn gu comas nas àirde.
2. An t-astar eadar na lannan: Tha astar nas lugha a 'meudachadh neart an raon dealain agus, mar sin, an capacitance.
3. Stuth dielectric: Tha an seòrsa dielectric a 'toirt buaidh air comas an capacitor airson cosgais a stòradh. Bidh stuthan le seasmhach dielectric nas àirde (ceadachd) ag àrdachadh capacitance.

Gu practaigeach, mar as trice tha comasan aig capacitors bho picofarads (pF) gu farads (F), a rèir am meud, an dealbhadh agus an cleachdadh a tha san amharc.

Stòradh agus Sgaoileadh Cumhachd

Tha an lùth a tha air a stòradh ann an capacitor mar dhleastanas air a chomas agus ceàrnag a’ bholtaids thairis air na truinnsearan aige. An lùth

Faodar E a stòradh a chuir an cèill mar:

Tha an co-aontar seo a’ nochdadh gu bheil an lùth a tha air a stòradh ann an capacitor ag àrdachadh leis an dà chuid an capacitance agus an bholtaids. Gu cudromach, tha an uidheamachd stòraidh lùth ann an capacitors eadar-dhealaichte bhon inneal bataraidhean. Fhad ‘s a bhios bataraidhean a’ stòradh lùth gu ceimigeach agus ga leigeil ma sgaoil gu slaodach, bidh capacitors a ’stòradh lùth gu electrostatach agus faodaidh iad a leigeil ma sgaoil cha mhòr sa bhad. Tha an eadar-dhealachadh seo a ’dèanamh capacitors air leth freagarrach airson tagraidhean a dh’ fheumas spreadhaidhean lùth luath.

Nuair a cheadaicheas an cuairteachadh a-muigh, faodaidh an capacitor an lùth stòr aige a leigeil ma sgaoil, a’ leigeil ma sgaoil a’ chosgais cruinnichte. Faodaidh am pròiseas sgaoilidh seo cumhachd a thoirt do dhiofar phàirtean ann an cuairt, a rèir comas an capacitor agus riatanasan a’ chuairt.

Capacitors ann an AC agus DC Circuits

Tha giùlan capacitors ag atharrachadh gu mòr eadar cuairtean sruth dhìreach (DC) agus sruthan eile (AC), gan dèanamh nam pàirtean ioma-chruthach ann an dealbhadh dealanach.

1. Capacitors ann an DC Circuits: Ann an cuairt DC, nuair a tha capacitor ceangailte ri stòr bholtachd, leigidh e le sruth sruthadh fhad ‘s a tha e a’ togail suas. Mar a bhios an capacitor a’ cosg, bidh an bholtadh thairis air na truinnsearan aige ag àrdachadh, an aghaidh a’ bholtachd gnìomhaichte. Mu dheireadh, tha an bholtadh thairis air an capacitor co-ionann ris a’ bholtadh gnìomhaichte, agus stadaidh an sruth sruth, agus aig an àm sin tha an capacitor làn chasaid. Aig an ìre seo, tha an capacitor ag obair mar chuairt fhosgailte, gu h-èifeachdach a’ bacadh sruth sruth sam bith eile.Bithear a’ cleachdadh an togalaich seo ann an tagraidhean leithid a bhith a’ cuir a-mach caochlaidhean ann an solar cumhachd, far am faod luchd-toraidh sgoltagan ann an bholtaids DC a shìoladh a-mach, a’ toirt seachad toradh seasmhach.
2. Capacitors ann an AC Circuits: Ann an cuairt AC, bidh an bholtadh a chuirear air capacitor an-còmhnaidh ag atharrachadh stiùireadh. Tha an bholtadh caochlaideach seo ag adhbhrachadh gum bi an capacitor a’ cosgais agus a ’sgaoileadh mu seach le gach cearcall den chomharra AC. Mar thoradh air a’ ghiùlan seo, tha capacitors ann an cuairtean AC a’ leigeil leis an t-sruth AC a dhol troimhe fhad ‘s a tha e a’ bacadh ginCo-phàirtean DC.Am bacadh
   $ZZ$

    

   Tha Z de capacitor ann an cuairt AC air a thoirt seachad le:

    

   $Z=12\pi fCZ\; =\; \backslash frac\{1\}\{2\backslash pi\; fC\}$

    
   

CàiteIs e f tricead a’ chomharra AC. Tha an co-aontar seo a’ sealltainn gu bheil bacadh capacitor a’ dol sìos le tricead a tha a’ sìor fhàs, a’ dèanamh capacitors feumail ann a bhith a’ sìoladh thagraidhean far an urrainn dhaibh casg a chuir air comharran tricead ìosal (leithid DC) fhad ‘s a leigeas iad le comharran àrd-tricead (leithid AC) a dhol seachad.

Cleachdaidhean practaigeach Capacitors

Tha capacitors riatanach do ghrunn thagraidhean thar diofar raointean teicneòlais. Tha an comas air lùth a stòradh agus a leigeil ma sgaoil, comharran sìolaidh, agus buaidh a thoirt air àm chuairtean gan dèanamh riatanach ann an iomadh inneal dealanach.

1. Siostaman solair cumhachd: Ann an cuairtean solarachaidh cumhachd, thathas a’ cleachdadh capacitors gus caochlaidhean ann an bholtadh a dhèanamh rèidh, a’ toirt seachad toradh seasmhach. Tha seo gu sònraichte cudromach ann an innealan a tha feumach air solar cumhachd cunbhalach, leithid coimpiutairean agus fònaichean sgairteil. Bidh capacitors anns na siostaman sin ag obair mar shìoltachain, a’ gabhail a-steach spìcean agus ìsleachadh ann am bholtachd agus a’ dèanamh cinnteach à sruth cunbhalach de dhealan.A bharrachd air an sin, thathas a’ cleachdadh capacitors ann an solar cumhachd gun bhriseadh (UPS) gus cumhachd cùl-taic a thoirt seachad aig amannan goirid. Tha capacitors mòra, ris an canar supercapacitors, gu sònraichte èifeachdach anns na tagraidhean sin air sgàth an comas àrd agus an comas leigeil ma sgaoil gu sgiobalta.
2. Pròiseas Comharran: Ann an cuairtean analog, tha pàirt deatamach aig capacitors ann an giullachd chomharran. Bidh iad air an cleachdadh ann an sìoltachain gus raointean tricead sònraichte a thoirt seachad no a bhacadh, a ’cumadh a’ chomharra airson tuilleadh giollachd. Mar eisimpleir, ann an uidheamachd claisneachd, bidh capacitors a’ cuideachadh le bhith a’ sìoladh a-mach fuaim nach eileas ag iarraidh, a’ dèanamh cinnteach nach tèid ach na triceadan claisneachd a tha thu ag iarraidh a mheudachadh agus a ghluasad.Bidh capacitors cuideachd air an cleachdadh ann an tagraidhean ceangail agus dì-cheangail. Ann an ceangal, tha capacitor a’ leigeil le comharran AC a dhol bho aon ìre de chuairt gu ìre eile fhad ‘s a tha iad a’ bacadh co-phàirtean DC a dh’ fhaodadh bacadh a chuir air gnìomhachd nan ìrean às deidh sin. Ann an dì-cheangal, tha capacitors air an cur thairis air loidhnichean solarachaidh cumhachd gus fuaim a shìoladh a-mach agus casg a chuir air bho bhith a’ toirt buaidh air pàirtean mothachail.
3. Cuairtean tuning: Ann an siostaman rèidio is conaltraidh, thathas a’ cleachdadh capacitors ann an co-bhonn ri inductors gus cuairtean athshondach a chruthachadh a ghabhas gleusadh gu triceadan sònraichte. Tha an comas gleusaidh seo deatamach airson comharran a tha thu ag iarraidh a thaghadh bho speactram farsaing, leithid ann an glacadairean rèidio, far am bi capacitors a’ cuideachadh le bhith a’ dealachadh agus ag àrdachadh a’ chomharra ùidh.
4. Ùine agus Cuairtean Oscillator: Bithear a’ cleachdadh capacitors, còmhla ri resistors, gus cuairtean tìm a chruthachadh, leithid an fheadhainn a lorgar ann an gleocaichean, timers, agus gineadairean buillean. Bidh cosgais agus sgaoileadh capacitor tro resistor a’ cruthachadh dàil ùine a tha dùil, a dh’ fhaodar a chleachdadh gus comharran bho àm gu àm a ghineadh no gus tachartasan a bhrosnachadh aig amannan sònraichte.Bidh cuairtean oscillator, a bheir a-mach tonnan leantainneach, cuideachd an urra ri capacitors. Anns na cuairtean sin, bidh cearcallan cosgais is sgaoilidh an capacitor a’ cruthachadh na h-oscillations a dh’ fheumar airson comharran a thathas a’ cleachdadh anns a h-uile càil a ghineadh bho luchd-sgaoilidh rèidio gu synthesizers ciùil dealanach.
5. Stòradh lùtha: Tha supercapacitors, ris an canar cuideachd ultracapacitors, a’ riochdachadh adhartas mòr ann an teicneòlas stòraidh lùtha. Faodaidh na h-innealan sin tòrr lùth a stòradh agus a leigeil ma sgaoil gu sgiobalta, gan dèanamh freagarrach airson tagraidhean a dh’ fheumas lìbhrigeadh lùth luath, leithid ann an siostaman breic ath-nuadhachail ann an carbadan dealain. Eu-coltach ri bataraidhean traidiseanta, tha beatha-beatha nas fhaide aig supercapacitors, faodaidh iad seasamh ri barrachd chuairtean cosgais-sgaoilidh, agus cosgais fada nas luaithe.Thathas cuideachd a’ sgrùdadh supercapacitors airson an cleachdadh ann an siostaman lùth ath-nuadhachail, far an urrainn dhaibh lùth a ghineadh le panalan grèine no roth-uidheaman gaoithe a stòradh agus a leigeil ma sgaoil nuair a bhios feum air, a’ cuideachadh gus a’ ghriod cumhachd a dhèanamh seasmhach.
6. Capacitors electrolytic: Is e seòrsa de capacitor a th ’ann an capacitors electrolytic a bhios a’ cleachdadh electrolyte gus comas nas àirde a choileanadh na seòrsaichean eile. Bidh iad air an cleachdadh gu cumanta ann an tagraidhean far a bheil feum air comas mòr ann an tomhas beag, leithid sìoladh solar cumhachd agus amplifiers claisneachd. Ach, tha beatha-beatha cuibhrichte aca an taca ri capacitors eile, leis gum faod an electrolyte tiormachadh thar ùine, a’ leantainn gu call comas agus fàilligeadh mu dheireadh.

Claonaidhean is Ùr-ghnàthachadh san àm ri teachd ann an Teicneòlas Capacitor

Mar a tha teicneòlas a’ sìor fhàs, tha leasachadh teicneòlas capacitor cuideachd a’ tighinn air adhart. Tha luchd-rannsachaidh a’ sgrùdadh stuthan agus dhealbhaidhean ùra gus coileanadh capacitors a leasachadh, gan dèanamh nas èifeachdaiche, nas seasmhaiche, agus comasach air eadhon barrachd lùth a stòradh.

1. Nanicneòlas: Tha adhartasan ann an nanicneòlas a’ leantainn gu leasachadh capacitors le feartan leasaichte. Le bhith a’ cleachdadh nano-stuthan, leithid graphene agus carbon nanotubes, faodaidh luchd-rannsachaidh capacitors a chruthachadh le dùmhlachd lùtha nas àirde agus cearcallan cosgais-sgaoilidh nas luaithe. Dh’ fhaodadh na h-innleachdan sin leantainn gu capacitors nas lugha agus nas cumhachdaiche a tha air leth freagarrach airson an cleachdadh ann an electronics so-ghiùlain agus carbadan dealain.
2. Solid-Stàite Capacitors: Tha capacitors solid-state, a bhios a’ cleachdadh electrolyte cruaidh an àite fear leaghan, a’ fàs nas cumanta ann an tagraidhean àrd-choileanaidh. Bidh na capacitors sin a’ tabhann earbsachd nas fheàrr, ùine-beatha nas fhaide, agus coileanadh nas fheàrr aig teòthachd àrd an taca ri capacitors electrolytic traidiseanta.
3. Leictreonaic sùbailte agus so-ruigsinneach: Mar a bhios teicneòlas caitheamh agus electronics sùbailte a’ fàs nas mòr-chòrdte, tha iarrtas a’ sìor fhàs airson capacitors a dh’ fhaodas lùbadh agus sìneadh gun a bhith a’ call comas-gnìomh. Tha luchd-rannsachaidh a’ leasachadh capacitors sùbailte a’ cleachdadh stuthan leithid polymers giùlain agus filmichean sìnte, a’ comasachadh thagraidhean ùra ann an cùram slàinte, fallaineachd, agus electronics luchd-cleachdaidh.
4. Buain Lùth: Tha pàirt aig capacitors cuideachd ann an teicneòlasan buain lùtha, far am bi iad air an cleachdadh gus lùth a chaidh a ghlacadh bho stòran àrainneachd a stòradh, leithid panalan grèine, crith no teas. Faodaidh na siostaman sin cumhachd a thoirt do innealan beaga no mothachairean ann an àiteachan iomallach, a’ lughdachadh an fheum air bataraidhean traidiseanta.
5. Àrd-Teòthachd Capacitors: Tha rannsachadh leantainneach ann air capacitors as urrainn obrachadh aig teòthachd nas àirde, a tha deatamach airson a chleachdadh ann an suidheachaidhean aerospace, càraichean agus gnìomhachais. Bidh na capacitors sin a’ cleachdadh stuthan dielectric adhartach a sheasas ri fìor shuidheachaidhean, a’ dèanamh cinnteach à coileanadh earbsach ann an àrainneachdan cruaidh.

Co-dhùnadh

Tha capacitors nam pàirtean riatanach ann an electronics an latha an-diugh, a’ cluich pàirt riatanach ann an stòradh lùth, giollachd chomharran, riaghladh cumhachd, agus cuairtean tìm. Tha an comas air lùth a stòradh agus a leigeil ma sgaoil gu luath gan dèanamh air leth freagarrach airson raon farsaing de thagraidhean, bho bhith a’ dèanamh rèidh ri solar cumhachd gu bhith a’ comasachadh siostaman conaltraidh iom-fhillte obrachadh. Mar a bhios teicneòlas a’ leantainn air adhart, tha leasachadh dealbhadh agus stuthan capacitor ùr a’ gealltainn gun leudaich iad na comasan aca nas fhaide, a’ stiùireadh ùr-ghnàthachadh ann an raointean leithid lùth ath-nuadhachail, electronics sùbailte, agus coimpiutaireachd àrd-choileanaidh. Tha a bhith a’ tuigsinn mar a tha luchd-coimhid ag obair, agus a’ cur luach air an sùbailteachd agus a’ bhuaidh a th’ aca, a’ toirt seachad bunait airson a bhith a’ sgrùdadh raon farsaing de electronics a tha a’ sìor fhàs.