Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Электролитический конденсатор

Определение и обще сведения о конденсаторах

Конденсаторы – это очень распространенный элемент радиоэлектронных схем. Они могут классифицироваться по разным показателям, в том числе, по виду диэлектрика. В электролитических конденсаторах в качестве диэлектрика используют тонкую пленку оксида (чаще всего это окислы алюминия, тантала, ниобия). Толщина ее составляет от {10}^{-8}-{10}^{-6}м, что позволяет получить большую емкость конденсатора. Такая пленка характеризуется высокой электрической прочностью. Это важно, так напряженность электрического поля, которое создается в оксидной пленке довольно высокая и приближена к пределу теоретической прочности кристалла. Оксидная пленка получается в результате электрохимической реакции.

В зависимости от вещества и состояния электролита конденсатор является жидкостным (электролит — жидкость), сухим (электролит – вязкая паста) или оксидно – полупроводниковым (оксидный слой покрыт слоем полупроводника). Жидкостные и сухие электролитические конденсаторы имеют свои достоинства. Так, электролитические конденсаторы, имеющие в качестве диэлектрика жидкость, лучше охлаждаются, выдерживают большие нагрузки и могут восстанавливаться при пробое. Однако они имеют существенный ток утечки. Сухие электролитические конденсаторы обладают более простой конструкцией, чем жидкостные, несут меньшие потери при работе. Сухие электролитические конденсаторы в настоящее время применяются чаще.

Электролитические конденсаторы обладают большими емкостями при относительно малых размерах и невысокой стоимости.

Однако у них есть и недостатки, такие как: невысокая надежность, небольшая точность и стабильность, существенные потери энергии, плохое сопротивление изоляции. Они являются чувствительными к изменению температуры, так при увеличении температуры их емкость увеличивается. Электролитические конденсаторы сильно реагируют на перенапряжение, имеют рабочее напряжение (обычно) менее 500 В. Кроме того, конденсатор обладает полярностью и может снижать емкость со временем, так как электролит высыхает, оксидная пленка разрушается.

Электролитические конденсаторы используют в схемах с пульсирующим и постоянным напряжением. Часто электролитические конденсаторы имеют полярность. При последовательном соединении двух электролитических конденсаторов, имеющих одинаковую емкость, причем плюс с плюсом (или минус с минусом), получают неполярный конденсатор, который можно применять в цепях переменного тока для короткого времени работы. При этом суммарная емкость уменьшается. Для того, чтобы получить неполярный электролитический конденсатор оксидную пленку наносят на обе обкладки.

Принципиальное устройство электролитического конденсатора

Чаще всего электролитический конденсатор состоит из двух пластин из металла (например, алюминия), размещенных в электролите. На одну из пластин наносят пленку из оксида – эта пластина становится одной обкладкой конденсатора (рис.1) (анодом). Вторая обкладка – это электролит. Данная металлическая пластина, которая не имеет пленки, осуществляет контакт с электролитом.

Электролитический конденсатор, рисунок 1

Рис. 1

Виды электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы в свою очередь разделяют на:

  1. полимерные;
  2. полимерные радиальные;
  3. стандартной конфигурации;
  4. миниатюрные;
  5. полярные и не полярные;
  6. низкоимпедансные и др.

Электролитические конденсаторы, имеющие в своем составе оксидную пленку, всегда являются полярными. Предельное напряжение для них зависит от вещества, так для алюминиевых конденсаторов максимальное напряжение составляет около 600 В, танталовые конденсаторы выдерживают около 175 В. Данный тип конденсаторов имеет существенный ток утечки (у алюминиевых конденсаторов около {10}^{-3}A, у танталовых — {10}^{-6}\ A). Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют емкости от 2 до нескольких тысяч микро фарад и рабочие напряжения от 6В до 600 В.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание В чем преимущества и недостатки танталовых электролитических конденсаторов в сравнении с алюминиевыми конденсаторами?
Решение Танталовые электролитические конденсаторы имеют в качестве оксидной пленки – оксид тантала. Оксид тантала является более стабильным в химическом отношении по сравнению с оксидом алюминия. В танталовых электролитических конденсаторах применяют качестве рабочих электролитов растворы серной кислоты и хлорида лития, которые имеют небольшое удельное сопротивление. В результате, характеристики танталовых электролитических конденсаторов лучше, чем алюминиевых. Так у танталовых конденсаторов больше срок службы, менее существенно изменяются электрические характеристики по истечению времени, выше верхний температурный предел. Увеличение диэлектрической проницаемости электролита позволяет увеличить удельную емкость конденсатора в 2,5 в сравнении с алюминиевым.

Недостатком танталовых электролитических конденсаторов можно считать более высокую стоимость.

ПРИМЕР 2
Задание Для того чтобы иметь возможность применять полярный электролитический конденсатор в цепях переменного тока его включаю согласно схеме (рис.2). Чему будет равна емкость такой электролитической системы конденсаторов, если емкости отдельных конденсаторов равны C?
Электролитический конденсатор, пример 1

Рис. 2

Решение Для решения задачи используем формулу для расчета емкости системы из двух параллельных конденсаторов:

    \[\frac{1}{C'}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2} \qquad (2.1),\]

где по условию задачи:

    \[C_1=C_2=C \qquad (2.2) \]

Тогда с учетом (2.2) преобразуем выражение (2.1) и получим:

    \[\frac{1}{C'}=\frac{1}{C}+\frac{1}{C}=\frac{2}{C}\to C'=\frac{C}{2}\]

Ответ C'=0,5\ C
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.