Mikä on ilmakondensaattori: piiri, toiminta ja sen sovellukset

A säädettävä kondensaattori on yksi kondensaattorityyppi, jolla on muuttuva kapasitanssiarvo. Tämä kondensaattori sisältää kaksi levyä, joissa näiden levyjen välinen alue on yksinkertaisesti säädetty kondensaattorin kapasitanssin muuttamista varten. Näitä kondensaattoreita on saatavana kahta tyyppiä ilmakondensaattorina ja trimmerikondensaattorina. Yleensä näitä kondensaattoreita käytetään erityisesti LC-piirit taajuuden virittämiseen radioissa. Joten tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta yhdestä säädettävistä kondensaattoreista, kuten an ilma kondensaattori – työ ja sen sovellukset.

Mikä on ilmakondensaattori?

An Ilmakondensaattorin määritelmä on kondensaattori, joka käyttää ilmaa dielektrisenä väliaineena. Tämä kondensaattori voidaan suunnitella kiinteän tai muuttuvan kapasitanssin muotoon. Kiinteää kapasitanssityyppiä ei käytetä usein, koska niitä on erilaisia kondensaattorityypit Saatavana ylivoimaisilla ominaisuuksilla, kun taas muuttuvaa kapasitanssityyppiä käytetään useammin niiden yksinkertaisen rakenteen vuoksi.

Ilmakondensaattorit valmistetaan yleensä kahdesta puoliympyrän muotoisesta metallilevystä, jotka erotetaan ilmalla. dielektrinen materiaali . Näissä metallilevyissä yksi sarja on kiinteä ja toinen sarja on kytketty akseliin, jonka avulla käyttäjä voi tarvittaessa kääntää kokoonpanoa muuttaakseen kapasitanssia. Kun kahden metallilevyn päällekkäisyys on suurempi, kapasitanssi on suurempi. Joten suurin kapasitanssiehto saavutetaan, kun kahden metallilevysarjan päällekkäisyys on suurin, kun taas pienin kapasitanssiehto saavutetaan, kun päällekkäisyyttä ei ole. Paremman kapasitanssisäädön, hienosäädön ja tarkkuuden parantamiseksi käytetään alennusvaihdemekanismeja.

Ilmakondensaattorien kapasitanssiarvo on pieni, ja se vaihtelee välillä 100 pF - 1 nF, kun taas käyttöjännite vaihtelee välillä 10 - 1000 V. Dielektrisen läpilyöntijännite on pienempi, joten sähköinen läpilyönti muuttuu kondensaattorin sisällä, joten tämä voi johtaa ilmakondensaattorin toimintahäiriöön.

Ilmakondensaattorin rakenne ja toiminta

Säädettävä kondensaattori, kuten ilmakondensaattori, sisältää sarjan puolipyöreitä, pyöriviä alumiinilevyjä keskiakselin päällä, jotka on järjestetty tasaisin välein olevien kiinteiden alumiinilevyjen väliin. Tämän kondensaattorin keskelle on porattu reikä ohjaustangon ohittamiseksi. Tämän sauvan ohjaamiseksi on kytketty vaihtoehtoisia kiekkoja, jotka kulkevat sen vapaasti läpi muiden, mikä tarkoittaa, että kiekkosarja on erotettu tehokkaasti kahteen ryhmään, jotka yhdessä muodostavat kondensaattorin kaksi levyaluetta.

Kun kondensaattorilevyt ovat puoliympyrän muotoisia, liikkuvan sarjan kääntäminen muuttaa kahden ryhmän päällekkäisyyden määrän koko levyalueelle. Kun tämän kondensaattorin kapasitanssi riippuu sen koko levypinta-alasta, alueen muutos voi aiheuttaa vastaavan muutoksen komponentin kapasitanssissa, joten käyttäjä saa muokata komponentin arvoa halutessaan.

Kun liikkuvia alumiinilevyjä pyöritetään, staattisten ja liikkuvien levyjen päällekkäisyyden määrä muuttuu. Näiden levysarjojen välissä oleva ilma toimii tehokkaana eristeenä, joka eristää sarjat toisistaan. Kun kondensaattorin kapasitanssi riippuu levyn keskinäisestä koosta, tämä säätö mahdollistaa yksinkertaisesti ilmakondensaattorin arvon säätämisen.

Ilmakondensaattorin piiri

Yksinkertainen ilmakondensaattoripiiri on esitetty alla. Tämä kondensaattori käyttää ilmaa eristeenä ja se on suunniteltu käyttämällä kahta metalloitua kalvoa tai metallilevyä, jotka kytkeytyvät rinnakkain tietyllä etäisyydellä toisistaan. Kondensaattorit varastoivat energian sähkövarauksen muodossa levyille.

Kun ilmakondensaattoriin syötetään jännite kahden levyn varauksen mittaamiseksi, niin Q-varauksen suhde V-jännitteeseen antaa kondensaattorin kapasitanssin arvon, joten se annetaan muodossa C = K/V. Tämä yhtälö voidaan myös kirjoittaa antamaan kaava varausmäärän mittaamiseksi kahdelta levyltä, kuten Q = C x V.

Kun kondensaattoriin syötetään sähkövirtaa, se latautuu, jolloin sähköstaattinen kenttä tulee erittäin voimakkaammaksi, koska se varastoi enemmän energiaa kahden levyn väliin.

Vastaavasti, kun virta virtaa ulos ilmakondensaattorista, näiden kahden levyn välinen potentiaaliero pienenee ja sähköstaattinen kenttä pienenee, kun sähköenergia poistuu levyistä. Kapasitanssi on siis yksi kondensaattorin ominaisuuksista, jota käytetään varastoimaan sähkövarausta sen kahdelle levylle sähköstaattisen kentän muodossa.

Ilmakondensaattorin sallivuus

Permittiivisyys voidaan määritellä kunkin materiaalin ominaisuudeksi, muuten väliaine, jolla mitataan sähkökentän muodostusta vastaan ​​tarjottu vastus. Se on merkitty kreikkalaisella kirjaimella 'ϵ' (epsilon) ja sen yksikkö on F/m tai farad per metri.

Jos tarkastelemme kondensaattoria, joka sisältää kaksi levyä, jotka on erotettu etäisyydellä 'd', näiden kahden levyn joukossa käytetään eristeväliainetta, kuten ilmaa. Kondensaattorin kahden levyn välissä on molekyylejä, jotka muodostavat sähköisiä dipolimomentteja. Sähködipoli tarkoittaa vastakkaisten ja yhtäläisten varausten paria. Esimerkiksi yksittäinen molekyyli sisältää positiivisen varauksen toisessa päässä ja negatiivisen varauksen toisessa päässä, joita erottaa jokin etäisyys, kuten seuraavassa kuvassa näkyy.

Seuraavassa kaaviossa molekyylit on yleensä asetettu satunnaisesti kondensaattorilevyjen sisällä. Kun kohdistamme sähkökentän näihin levyihin ulkoisesti, kondensaattorin sisällä olevat molekyylit asettuvat linjaan paremmin, mikä tunnetaan polarisoituvuutena. Joten heidän dipolimomenttinsa muodostaa oman sähkökentän. Tämä sähkökenttä vastustaa ulkoisesti kohdistettua sähkökenttää, joten siitä tulee kuin kahden toisiaan jatkuvasti vastustavan magneetin samanlainen napa.

Kun molekyylit asettuvat riviin tai ne polarisoituvat enemmän, ne vastustavat ulkoista sähkökenttää, jota kutsumme permittiivisyydeksi. Tässä permittiivisyys mittaa materiaalin tai väliaineen tarjoamaa vastusta ulkoiselle sähkökentälle.

Jos väliaineen permittiivisyys on suurempi, väliaineen molekyylit polarisoituvat paremmin ja siten vastustavat enemmän ulkoista sähkökenttää. Samoin, jos väliaineen permittiivisyys on alhainen, molekyylit polarisoituvat heikosti, joten ne vastustavat vähemmän ulkoista sähkökenttää.

Permittiivisyys ei ole vakio, joten se vaihtelee eri tekijöiden, kuten lämpötilan, kosteuden, väliaineen tyypin, kentän taajuuden, sähkökentän voimakkuuden jne., mukaan.

Permittitiivisyydellä on merkittävä rooli kondensaattorin kapasitanssin määrittämisessä. Joten rinnakkaislevykondensaattorin kapasitanssi lasketaan

C = ϵ x A/d

Missä,

'A' on yhden levyn pinta-ala.

'd' on kahden kondensaattorilevyn välinen etäisyys.

'ϵ' on väliaineen permittiivisyys kahden kondensaattorilevyn välillä.

Jos huomioit seuraavat kondensaattorit, permittiivisyys voi vaikuttaa selvästi kondensaattorin kapasitanssiin.
Seuraavissa kahdessa kondensaattorissa vasemman puolen kondensaattorissa käytetty eriste on ilmaa. Tämän ilmakondensaattorin suhteellinen permittiivisyys on siis pieni > 1 eli 1,0006.

Vastaavasti toisessa kondensaattorissa käytetään eristettä lasia. Joten tämän kondensaattorin permittiivisyys on noin 4,9 - 7,5. Joten verrattuna ilmakondensaattoriin, lasidielektrisellä kondensaattorilla on korkea permittiivisyys.

Joten materiaali, jolla on pienempi permittiivisyys, antaa vähemmän kapasitanssia ja materiaali, jolla on suurempi permittiivisyys, tarjoaa korkean kapasitanssin. Siten permittiivisyydellä on tärkeä rooli kapasitanssin arvon määrittämisessä.

Ominaisuudet

Ilmakondensaattorin ominaisuudet ovat seuraavat.

• Ilmakondensaattorit ovat ei-polaarisia, mikä tarkoittaa, että näitä kondensaattoreita voidaan käyttää turvallisesti vaihtovirtasovelluksissa, kunnes suurinta jännitearvoa ei ylitetä.
• Näillä kondensaattoreilla on pieni kapasitanssi, joka vaihtelee välillä 100pF - 1nF.
• Suurin käyttöjännite riippuu pääasiassa kondensaattorin fyysisistä mitoista.
• Korkea käyttöjännite vaatii, että kahden levyn välissä on riittävästi tilaa ilman sähköisen rikkoutumisen välttämiseksi.
• Ilman dielektrinen lujuus on pienempi kuin monien muiden materiaalien, minkä vuoksi nämä kondensaattorit eivät sovellu suurille jännitteille.

Edut

The ilmakondensaattorien edut Sisällytä seuraavat.

• Siinä on vähemmän vuotovirtaa, mikä tarkoittaa, että tämän kondensaattorin toimintahäviöt ovat minimaaliset, varsinkin jos kosteus ei ole korkea.
• Eristysvastus on korkea.
• Hyvä vakaus.
• Niissä on pienempi läpilyöntijännite.
• Hajoamiskerroin on alhainen.

The ilmakondensaattorien haitat Sisällytä seuraavat.

• Ilmakondensaattoreita on saatavana suuria kokoja.
• Näillä kondensaattoreilla on vähemmän kapasitanssia.
• Nämä ovat kalliita.
• Se vie enemmän tilaa verrattuna muihin kondensaattoreihin.

Sovellukset

The ilmakondensaattorien sovellukset Sisällytä seuraavat.

• Tätä kondensaattoria käytetään tavallisesti resonanssipiireissä, LC-piireissä, jotka tarvitsevat muutoksia kapasitanssin sisällä. Nämä
• piirit sisältävät radiovirittimiä, taajuussekoittimia ja impedanssin sovituskomponentteja antennivirittimille.
• Näitä käytetään normaalisti silloin, kun tarvitaan säädettävää kapasitanssia, kuten resonanssipiirejä.
• Tätä kondensaattoria käytetään radiopiirien virittämiseen ja myös piireissä, joissa tarvitaan vähemmän häviöitä.

Tämä on siis yleiskatsaus ilmasta kondensaattori toimii sovellusten kanssa. Nämä kondensaattorit on valmistettu alumiinista ja ne toimivat hyvin erittäin voimakkaissa magneettikentissä. Tässä on kysymys sinulle, mikä on dielektristä kondensaattorissa?