Zoeken

hulpmiddelen

in andere talen

Condensator

Principe van een condensator:
1. parallelle platen,
2. diëlektricum,
3. stroomdraden.

Symbolen voor een condensator: links een 'gewone' condensator, rechts een polariteits- gevoelige condensator zoals een elco.

Een condensator is een elektronische component die is opgebouwd uit twee geleiders met een relatief grote oppervlakte, die zich dicht bij elkaar bevinden en door een isolator, het diëlektricum, worden gescheiden. De naam is afgeleid van het latijn condensare: samenpersen, dus condensator = samenperser, wat betrekking heeft op de ladingen die samengeperst worden op de polen (platen) van de condensator.

De biologische celmembraan en het oppervlak van een elektrode in een elektrolyt gedragen zich ook als condensatoren.

De elektronische tegenhanger van de condensator is de spoel. Waar een condensator een (grote) weerstand vormt voor gelijkstroom, en een geleider voor wisselstroom, heeft een spoel juist een grotere weerstand (impedantie) voor wisselstroom, eveneens afhankelijk van de frequentie van de wisselstroom. Condensatoren en spoelen worden toegepast in elektrische filters.

Inhoud

[bewerk] Opslag van lading

Een condensator is in staat elektrische lading op te slaan. Dit vermogen wordt de capaciteit van de condensator genoemd en uitgedrukt in de eenheid farad (symbool F). Een condensator die een lading bevat van 1 coulomb en waarover een spanning van 1 volt staat, heeft een capaciteit van 1 farad.

[bewerk] Basisformules

Het verband tussen de lading Q in coulomb op de condensator, de spanning U in volt over de condensator en de capaciteit C in farad, wordt gegeven door

Q = C U

en de energie in Joule van de opgeladen condensator is

$E_\mathrm{opgeslagen} = {1 \over 2} C U^2 = {1 \over 2} {Q^2 \over C} = {1 \over 2} {U Q}$ .

[bewerk] Uitvinder

De eerste condensator was de Leidse fles (ongeveer 7 nF). Deze is uitgevonden aan de Leidse Universiteit door Pieter van Musschenbroek.

[bewerk] Plaat- en elektrolytische condensator

Het standaardmodel voor de werking van condensatoren is de plaatcondensator.

De capaciteit van een plaatcondensator is zeer beperkt. Het ontwerp van veel condensatoren is er dan ook op gericht de capaciteit te verhogen door het oppervlak van de platen te verhogen, de afstand tussen de platen te verkleinen of de permittiviteit van het diëlektricum te vergroten. Belangrijk is de elektrolytische condensator (elco). Deze bestaat uit twee opgerolde (voor groot oppervlak) lagen aluminiumfolie gescheiden door papier (kleine afstand) gedrenkt in een elektrolyt (hoge permittiviteit).

[bewerk] Verschil gelijk- en wisselstroom

Een condensator beïnvloedt het vloeien van elektrische stroom. Voor gelijkstroom is hij een blokkade: slechts kort vloeit een stroom tot de condensator opgeladen is. Bij een aangelegde wisselspanning wordt de condensator afwisselend geladen, ontladen en tegengesteld geladen, waardoor schijnbaar stroom wordt doorgelaten; in het circuit waarin de condensator is opgenomen loopt een wisselstroom.

[bewerk] Complexe impedantie

Een condensator met capaciteit C en spanning U heeft een lading Q = CU. Daaruit volgt voor de stroom I die vloeit door de condensator:

$I = C\frac{dU}{dt}$ .

Indien de aangelegde spanning een enkele sinusgolf met hoekfrequentie ω is, kan de spanning (complex) geschreven worden als:

$U = U_o\cdot e^{j\omega t}$ .

Hieruit volgt voor de stroom:

$I = C j\omega U_o\cdot e^{j\omega t} = j\omega CU$ .

zodat

$U = I \frac{1}{ j\omega C} = I.Z_C$ .

Hierin is

$Z_C = \frac{1}{ j\omega C}$

de (complexe) impedantie van de condensator, capacitantie geheten. Dit is een uitbreiding van de Wet van Ohm. Door de faktor j loopt de stroom I 90° in fase voor - ijlt voor - op de spanning U. Het complexe elektrisch vermogen (= UI) dat geleverd wordt is daarom nul.

[bewerk] Uitvoeringen

diverse soorten condensatoren

Keramische condensatoren

Elektrolytische condensatoren

Tantaal condensatoren

Regelbare condensatoren

Door zijn mechanische constructie en de gebruikte materialen heeft men een grote verscheidenheid in types. De voornaamste karakteristieken die de keuze bepalen zijn: de capaciteit, de tolerantie, verlieshoek, toegelaten temperatuur, stabiliteit en mechanische afmetingen.

Er zijn verschillende typen condensatoren:

keramische (kleine capaciteit, hoge doorslagspanning)
met kunststoffilm als diëlektricum
mica (kleine capaciteit, hoge doorslagspanning, geringe verliezen)
elektrolytische (hoge capaciteit mogelijk, relatief lage ohmse weerstand, vooral gebruikt voor spanningstabilisatie, kortweg elco genoemd)
tantaal (hoge capaciteit mogelijk bij kleine afmeting)**
variabele (bijv afstemcondensator of varicap in een radioontvangers)deze worden ook Trimmers genoemd.
oliecondensatoren (voor hoge vermogens)
supercondensatoren, met uitzonderlijk hoge capaciteit van 1 tot vele F maar met relatief hoge lekstroom

Met de huidige techniek slaagt men er in miniatuurcondensatoren te bouwen met vrij grote capaciteit.

[bewerk] Vervangingscapaciteit

[bewerk] Parallelschakeling

Voor de vervangingscapaciteit C_P bij parallelle schakeling (naast elkaar) van n condensatoren met capaciteiten C₁, ...,C_n worden de afzonderlijke capaciteiten opgeteld omdat de spanningen gelijk zijn maar de lading zich verdeelt:

$C_P = \sum_{i=1}^n {C_i}$ .

[bewerk] Serieschakeling

De vervangingscapaciteit C_S bij serieschakeling (achter elkaar) van n condensatoren met capaciteiten C₁, ...,C_n, wordt analoog aan parallelle weerstanden berekend als de inverse van de som van de inversen van de afzonderlijke capaciteiten. Dit is een gevolg van het optellen van de spanningen U van iedere condensator. We krijgen

$\frac{1}{C_S} = \sum_{i=1}^n {\frac{1}{C_i}}$

Uitgewerkt voor twee serieel geschakelde condensators geeft dit: $C_S = \frac{C_1\cdot C_2}{C_1+C_2}$ .

[bewerk] Aanduiding van de capaciteit

Bij bepaalde condensatoren wordt de capaciteit expliciet op de behuizing vermeld, inclusief de eenheid, bijvoorbeeld 470 μF, bij andere zonder de eenheid en dan is de impliciet aangenomen eenheid de picofarad. Indien er gebruik wordt gemaakt van een elektronische kleurcode is het systeem bij de eerste drie banden (geteld vanaf de bovenkant/buitenkant van de condensator) analoog aan dat van de weerstand, dus de eerste band geeft de tientallen, de tweede band de eenheden en de derde band de vermenigvuldigingsfactor (macht van 10) weer, dit alles in picofarad. Een vierde band kan de tolerantie weergeven zoals bij weerstanden, en de vijfde band de maximaal toegelaten spanning. Bij een opdruk met drie cijfers zonder expliciet aangegeven eenheid is ook het derde cijfer de vermenigvuldigingsfactor (macht van 10). Een keramische condensator met bijvoorbeeld opdruk 104 heeft een capaciteit van 10 × 10⁴ = 100.000 pF = 100 nF = 0,1 μF.

Verder kan de capaciteit van condensatoren met speciale capaciteitsmeters, die vaak ook onderdeel zijn van multimeters, gemeten worden.

Categorieën: Elektronische component | Energiedrager

SEO Tools system wymiany linków wymiana linkami wymiana linkami SEO Tools tanie kredyty gotówkowe kreatyna Plaza 3 star hotel Los Angeles krynica noclegi Sejm Tyk