Как конденсаторный блок DC?

Я смущен этим! Как конденсаторный блок DC?

  • Я видел много схем, использующих конденсаторы, питаемые от источника постоянного тока. Итак, если конденсатор блокирует DC, зачем его использовать в таких цепях?
  • Кроме того, номинал напряжения упоминается как значение постоянного тока на конденсаторе. Что это значит?
57 голосов | спросил Arun M 16 PM00000070000003431 2011, 19:36:34

9 ответов


99

Я думаю, что это помогло бы понять , как конденсатор блокирует постоянный ток (постоянный ток), позволяя AC (переменный ток).

Начнем с простейшего источника постоянного тока: батареи:

только батарея

Когда эта батарея используется для питания чего-то, электроны втягиваются в сторону + батареи и выталкивают - боковая сторона.

Давайте присоединим несколько проводов к батарее:

аккумулятор с подключенными проводами

Здесь все еще нет полной схемы (провода никуда не уходят), так что ток отсутствует.

Но это не означает, что не было потока any . Видите ли, атомы в медной металлической проволоке состоят из ядер атомов меди, окруженных их электронами. Может быть полезно подумать о медной проволоке как о положительных ионах меди, при этом плавающие вокруг электронов:

Иллюстрация ионов меди с электронами

  

Примечание: Я использую символ e - для представления электрона

В металле очень легко подталкивать электроны. В нашем случае батарея прилагается. Он способен фактически отсоединить некоторые электроны из провода:

перемещение электрона из провода

Провод, прикрепленный к стороне положительной батареи, имеет электроны, втянутые из него out . Затем эти электроны выталкивают сторону отрицательной батареи в провод, прикрепленный к отрицательной стороне.

Важно отметить, что аккумулятор не может удалить все электроны. Электроны обычно притягиваются к положительным ионам, которые они оставляют позади; поэтому трудно удалить все электроны.

В конце концов, у нашего красного провода будет положительный заряд небольшой (потому что ему не хватает электрона), а черный провод будет иметь отрицательный заряд незначительный (потому что он имеет дополнительные электроны).

поток тока из-за заряда в проводах

Поэтому, когда вы впервые подключаете батарею к этим проводам, будет протекать только бит маленький . Батарея не может перемещать очень много электронов, поэтому ток течет очень , а затем останавливается.

  

Если вы отсоединили аккумулятор, перевернули его и снова подключили: электроны в черном проводе были бы втянуты в батарею и вталкивались в красный провод.   Еще раз будет только небольшое количество текущего потока, а затем это   остановится.


Проблема с использованием двух проводов заключается в том, что у нас не так много электронов, чтобы двигаться. Нам нужен большой запас электронов для игры - большой кусок металла. Вот что такое конденсатор: большой кусок металла, прикрепленный к концам каждого провода.

С этим большим куском металла есть намного больше электронов, с которыми мы легко можем двигаться. Теперь «положительная» сторона может вывести из нее намного больше электронов, а «отрицательная» сторона может иметь гораздо больше электронов, вдавленных в нее:

Иллюстрация большего заряда на большей поверхности

Итак, если вы применяете источник тока alternating к конденсатору, часть этого тока будет пропускаться, но через некоторое время у него не будет электронов, чтобы двигаться, и поток будет стоп. Это удачно для источника переменного тока, поскольку оно затем меняет направление, и ток снова течет.


Но почему конденсатор рассчитан на напряжение постоянного тока

Конденсатор - это не только два куска металла. Другой конструктивной особенностью конденсатора является то, что он использует два куска металла very близко друг к другу (представьте себе слой восковой бумаги, зажатой между двумя листами оловянной фольги).

Причина, по которой они используют «оловянную фольгу», разделенную «вощеной бумагой», заключается в том, что они хотят, чтобы отрицательные электроны были очень близко к положительным «дырам», которые они оставили. Это заставляет электроны притягиваться к положительным «дырам»:

притяжение заряда между пластинами конденсаторов

Поскольку электроны отрицательны, а «дырки» положительны, электроны притягиваются к дыркам. Это заставляет электроны фактически оставаться там. Теперь вы можете удалить аккумулятор и конденсатор на самом деле удерживать , который заряжается.

Вот почему конденсатор может хранить заряд; электроны притягиваются к останкам, которые они оставили.

Но эта вощеной бумаги не идеальный изолятор; это позволит избежать утечки some . Но реальная проблема возникает, если вы собрали электростанции too many . Электрическое поле между двумя « пластинами "конденсатор может стать настолько интенсивным, что он вызывает пробой вощеной бумаги, постоянно повреждая конденсатор:

пробой конденсаторной пластины

В действительности конденсатор не изготовлен из оловянной фольги и вощеной бумаги (больше); они используют лучшие материалы. Но есть еще точка, «напряжение», где изолятор между двумя параллельными пластинами ломается, разрушая устройство. Это максимальное номинальное напряжение DC .

ответил Ian Boyd 18 AM00000040000003131 2011, 04:49:31
23

Позвольте мне посмотреть, могу ли я добавить еще одну перспективу к другим 3 ответам.

Конденсаторы действуют как короткие на высоких частотах и ​​открываются на низких частотах.

Итак, вот два случая:

Конденсатор последовательно с сигналом

введите описание изображения здесь

В этой ситуации AC может пройти, но DC заблокирован. Это обычно называют конденсатором связи.

Конденсатор параллельно с сигналом

введите описание изображения здесь>> </p>

<p> В этой ситуации DC может пройти, но AC замыкается на землю, заставляя его блокироваться. Это обычно называют развязывающим конденсатором. </p>

<p> <strong> Что такое AC? </strong> </p>

<p> Я использовал термины «High Freq» и ​​«Low Freq» довольно свободно, поскольку у них на самом деле нет связанных с ними чисел. Я сделал это, потому что то, что считается низким и высоким, зависит от того, что происходит в остальной части схемы. Если вы хотите узнать больше об этом, вы можете прочитать о фильтрах нижних частот на <a href= Wikipedia или некоторые из наших фильтров RC .

Рейтинг напряжения

Напряжение, которое вы видите на конденсаторах, - это максимальное напряжение, которое можно безопасно применять к конденсатору, прежде чем вы начнете рисковать разрушением конденсатора. Иногда это происходит как взрыв, иногда огонь, или иногда просто горячий.

ответил Kellenjb 16 PM00000090000001431 2011, 21:50:14
17

Объяснение заключается в том, что противоположные заряды притягивают друг друга. Конденсатор представляет собой компактную конструкцию из двух проводящих пластин, разделенных очень тонким изолятором. Если вы положите DC на него, одна сторона будет положительно заряжена, а другая сторона отрицательно. Оба заряда притягивают друг друга, но не могут проходить изолирующий барьер. Нет потока тока. Итак, это конец истории для DC.
Для AC это другое. Одна сторона будет последовательно положительно и отрицательно заряжена и будет привлекать отрицательные и положительные заряды соответственно. Поэтому изменения на одной стороне барьера провоцируют изменения с другой стороны, так что появляется , что заряды пересекают барьер, и этот ток эффективно протекает через конденсатор.

Заряженный конденсатор всегда заряжается постоянным током, то есть одна сторона имеет положительные заряды, а другая сторона - отрицательная. Эти заряды являются хранилищем для электрической энергии , что необходимо во многих цепях.

Максимальное напряжение определяется изолирующим барьером. Выше определенного напряжения будет пробой и создать короткое замыкание. Это может произойти при DC, но также в AC.

ответил stevenvh 16 PM00000090000000431 2011, 21:10:04
15

Простой способ думать о том, что последовательный конденсатор блокирует DC, в то время как параллельный конденсатор помогает поддерживать постоянное напряжение.

Это действительно два приложения одного и того же поведения - конденсатор реагирует на то, чтобы поддерживать постоянное напряжение. В серийном случае вполне удовлетворительно снимать устойчивую разность напряжений, но любое резкое изменение в одной стороне будет передано другому, чтобы поддерживать постоянство разности напряжений. В параллельном случае любое резкое изменение напряжения будет реагировать на.

ответил Chris Stratton 16 PM00000080000005431 2011, 20:23:54
13

Это не очень технический ответ, но это графическое объяснение, которое я нахожу очень забавным и простым:

введите описание изображения здесь>> </p></div>
										<div class=ответил clabacchio 15 Maypm12 2012, 18:25:42

12

Объем заряда, который развивается через пластины конденсатора с заданным напряжением на его клеммах, определяется формулой:

\ $ Q = C \ times V \ $ (заряд = емкость * напряжение)

Дифференцируя обе стороны (ток является производной по времени от заряда), получаем:

\ $ I = C \ times \ dfrac {dV} {dt} \ $ (ток = емкость * скорость изменения напряжения)

Напряжение постоянного тока такое же, как выражение \ $ \ dfrac {dV} {dt} = 0 \ $.

Таким образом, конденсатор не пропускает ток «через» его для постоянного напряжения (т. е. блокирует DC).

Напряжение через пластины конденсатора также должны непрерывно меняться, поэтому конденсаторы влияют на «удерживание» напряжения после их зарядки до тех пор, пока это напряжение не будет разряжается через сопротивление. Поэтому очень частое использование конденсаторов стабилизирует напряжение на рельсах и отключает рельсы от земли.

Напряжение - это количество напряжения, которое вы можете нанести на пластины до того, как электростатические силы разрушат свойства материала диэлектрического материала между пластинами, которые он сломает как конденсатор:).

ответил vicatcu 16 PM00000080000002531 2011, 20:09:25
9

Во-первых, конденсатор блокирует постоянный ток и имеет более низкий импеданс для переменного тока, в то время как индуктор имеет тенденцию блокировать переменный ток, но очень легко проходит через DC. Под «блокировкой» мы подразумеваем, что он предлагает высокий импеданс сигнала, о котором мы говорим.

Во-первых, нам нужно определить несколько терминов, чтобы объяснить это. Вы знаете, какое сопротивление, верно? Сопротивление - это противодействие текущему потоку, которое приводит к сжиганию мощности, измеренной в ваттах. Не имеет значения, является ли ток переменным током или постоянным током, мощность, рассеиваемая идеальным резистором, равна той же величине для.

Таким образом, сопротивление является одним из видов «полного сопротивления» текущему потоку. Есть еще 2 - «индуктивное сопротивление» и «емкостная реактивность». Оба они также измеряются в омах, как сопротивление, но оба они отличаются друг от друга, во-первых, они меняются с частотой, а для другого они фактически не потребляют энергию, как сопротивление. Итак, все вместе есть 3 типа импеданса - резистивные, индуктивные и емкостные.

Количество блокировки или импеданса индукторов в омах может быть определено:

$$ X_L = 2 \ pi fL $$

Где 2pi составляет приблизительно 6,28, f - частота (AC, очевидно) сигнала, L - индуктивность, измеренная в где «X sub L» - индуктивное сопротивление в омах.

Индуктивное реактивное сопротивление - это импеданс компонента из-за индуктивности; это своего рода сопротивление, но на самом деле не накапливает мощность в ваттах, как резистор, и, так как «f» для частоты необходимо подавать, значение этого параметра зависит от частоты для данного индуктора.

Обратите внимание, что по мере увеличения частоты, так и импеданс (сопротивление переменного тока) в омах. И обратите внимание, что если частота равна нулю, то и импеданс - частота нуля означает постоянный ток, поэтому индукторы практически не имеют сопротивления потоку постоянного тока. И по мере увеличения частоты, так же и импеданс.

Конденсаторы противоположны: формула емкостного реактивного сопротивления

$$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} $$

Здесь C - емкость колпачка в фарадах, «2pi» и «f» такие же, как указано выше, а «X-sub-C» - емкостное сопротивление в омах. Обратите внимание, что здесь реактивное сопротивление «разделено на» частоту и емкость - это приводит к значениям импеданса, которые снижаются с частотой и емкостью. Поэтому, если частота высокая, импеданс будет низким, а если частота близка к нулю, то есть постоянная, импеданс будет почти бесконечным - другими словами, конденсаторы блокируют постоянный ток, а пропускают переменный ток, и чем выше частота сигнал переменного тока, тем меньше сопротивление ему.

ответил manpreet dhillon 16 PM000000100000003131 2011, 22:11:31
6

Мой ответ на такие вопросы всегда «вода». Вода, протекающая по трубам, является удивительно точной аналогией протекания тока через провода. Ток - сколько воды течет по трубе. Разность напряжений становится разницей в давлении воды. Трубы должны лежать ровно, так что гравитация не играет никакой роли.

В такой аналогии батарея представляет собой водяной насос, а конденсатор - резиновая мембрана , которая полностью блокирует трубу. DC - это вода, постоянно текущая в одном направлении через трубу. AC - это вода, текущая взад и вперед все время.

С учетом этого должно быть очевидно, что конденсатор блокирует DC: поскольку мембрана может растягиваться до сих пор, вода не может просто продолжать течь в одном направлении. В то время как мембрана растягивается (т. Е. Заряжается конденсатором), будет некоторый поток, но в какой-то момент он становится достаточно растянутым, чтобы полностью сбалансировать давление воды, тем самым блокируя любой дополнительный поток.

Также становится очевидным, что конденсатор не будет полностью блокировать AC, но он зависит от свойств мембраны. Если мембрана является достаточно эластичной (высокая емкость), она не вызовет проблем с водой, быстро текущей вперед и назад. Если мембрана действительно довольно жесткая (например, тонкий лист пластика), это соответствует низкой емкости, и если вода течет медленно и медленно, такой поток будет заблокирован, но очень высокочастотные колебания все равно пройдут.

Эта аналогия была настолько полезной для меня, что я действительно удивляюсь, почему она не используется более широко.

ответил Roman Starkov 23 J000000Monday12 2012, 15:08:04
2

Я пойду на подход с минимальным ответом на качественный прием:

Конденсатор через рельсы постоянного тока, по сути, сокращает любые сигналы переменного тока, которые в противном случае могут попасть на рельсы питания, поэтому количество переменного тока через цепь DC уменьшается.

Напряжение на колпачке - это максимальное напряжение (сумма DC и любого присутствующего переменного тока!), который должен видеть колпачок. Превысите это напряжение, и крышка не сработает.

ответил JustJeff 17 AM00000020000004831 2011, 02:09:48

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132