Кондензатор

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Кондензатор
Photo-SMDcapacitors.jpg
Минијатурни нисконапонски кондензатори и линијар за споредба
Ел. симбол
Симбол за кондензатор по IEC

Кондензаторот е електротехнички елемент, кој може да ја сочува енергијата во облик на електрично поле. Најзначајната големина на кондензаторот е неговиот електричен капацитет. SI единицата за електричен капацитет е 1 F (фарад).

Во електрониката, кондензаторот е пасивен електронски елемент, па поради потребата за поголем капацитет и други работни својства се произведуваат технолошки различни видови кондензатори.

Постојат повеќе видови на кондензатори: повеќеслоен керамички, дисков керамички, повеќеслоен фолиски, цевчест керамички, полистиролски (аксијален и радијален), електролитски.

Опис[уреди | уреди извор]

Електричните полнежи на паралелните плочи на кондензаторот предизвикуваат внатрешно електрично поле. Диелектрикот (портокалов) го намалува полето и го зголемува капацитетот

Кондензаторот претставува систем од две меѓусебно изолирани проводни тела, со каков било облик и големина, електризирани со исти по износ, но спротивни по предзнак полнежи. Проводните тела се нарекуваат електроди. Полнежите се распределени по површината на проводните тела и создаваат електрично поле чии силови линии почнуваат од површината на позитивното и завршуваат на површината на негативното тело. Меѓу електродите постои напон. [1]

Нека едната електрода на еден кондензатор е наелектризирана со количество електрицитет Q, а другата со -Q, при што напонот меѓу нив е U. Со помош на низа мерења (електризирајќи го кондензаторот со различни количини електрицитет и мерејќи го напонот) или со помош на теоретски испитувања, се заклучува дека напонот меѓу електродите е правопропорционален со количината електрицитет. Константата на пропорционалност C се нарекува „капацитет на кондензаторот“ и е дадена со изразот

е карактеристичен за дадениот кондензатор. Оваа величина се вика капацитет на кондензаторот, а единицата во која се мери се вика фарад (F), во чест на Фарадеј. Фарадот е многу голема единица за практична примена, затоа се користат помалите единици: микрофарад, нанофарад и пикофарад.

Електричниот кондензатор е, всушност направа во која при определен потенцијал може да се собере (кондензира, натрупа) големо количество електричество.

Историја[уреди | уреди извор]

Првиот опишан електричен кондензатор е наречен Лајденска боца од 1745 година
Плочест електричен кондензатор
Кондензатор со променлив капацитет
Блок-кондензаторите се кондензатори со постојан капацитет
Вообичаен електролитски кондензатори со алуминиум и тантал
Електрохемиски кондензатори со многу големи капацитети или суперкондензатори
При паралелно спојување се спојуваат меѓусебно сите плус и сите минус облоги на поедините кондензатори
При сериско спојување се спојуваат минус полот на едниот кондензатор со плус полот на другиот кондензатор

Во октомври 1745 година, Евалд Георг фон Флајст од Померанија, Германија, открил дека електричниот полнеж може да се складира поврзувајќи високонапонски електростатички генератор со жица со вода во стаклена чаша.[2] Фон Клајстовата рака и водата делувале како спроводници, чашата како диелектрик (иако деталите на механизмот биле некоректно идентификувани во тоа време). Фон Клајст утврдил дека допирањето на жицата доведувало до силни искрења, многу посилни од оние добиени со електростатичка машина. Наредната година холандскиот физичар Питер ван Мушенбрук изумил сличен кондензатор, што го нарекол Лајденска боца, по Лајденскиот универзитет каде работел.[3] Тој исто така бил импресионира со силата на шокот кој го примил, пишувајќи „Јас не би поднел друг шок за кралството Франција“.[4]

Даниел Гралат прв паралелно комбинирал неколку боци заради зголемување на капацитетот на складирање.[5] Бенџамин Френклин ја истражувал Лајденската боца и дошол до заклучок дека електрицитетот бил складиран на стаклот, не во водата како што други претпоставувале. Тој исто така го користел терминот „батерија”,[6][7] (во смила на зголемување на моќта со ред слични единици како во батерија топови, што дополнително е применето на кластери електрохемиски ќелии.[8] Лајденските боци подоцна се правени со обложување на внатрешноста и надворешноста на боците со метална фолија, изоставувајќи го просторот при врвот за да се спречи појава на електрични лакови меѓу фолиите. Најрана единица за капацитивност бил џар, еквивалентен на околу 1,11 нанофаради.[9]

Лајденските боци или помоќните уреди во кои се користат рамни стаклени плочи наизменично со фолиски спроводници исклучиво се користеле до 1900-тите години, кога изумот на безжична телефонија ((радио) створил потреба од стандардни кондензатори и постојано поместување кон повисоките фреквенции создавал потреба од кондензатори со пониска индуктанса. Дошло до примена на покомпактни методи на конструкција, како што се флексибили диелектрични плочи (како замаслена хартија) меѓу плочите на металната фолија, завиткани во мал пакет.

Раните кондензатори биле познати како кондензери, термин кој повремено сè уште се користи во денешно време, особено при високонапонски примени, како што се автомобилските системи. За таа цел терминот прв пат го користел Алесандро Волта во 1782 година, во смисла на способност на овој уред за складирање на поголема густина на електричен полнеж отколку што е тоа можно во изолиран спроводник.[10][11] Терминот донекаде има двосмислено значење, ако се има во вид намената на парниот кондензатор.[12]

Од почетокот на изучувањето на електрицитетот изолационите материјали како стаклото, порцеланот, хартијата и лискунот, се користени како изолатори. Овие материјали со децении подоцна исто така биле соодветни за понатамошна употреба како диелектрици за првите кондензатори. Хартиените кондензатори направени во вид на сендвич-лента од импрегнирана хартија меѓу лентите од метал и замотани во цилиндри биле во широка употреба во доцниот XIX век. Нивното производство почнало во 1876 година,[13] и биле користени од раниот XX век како раздвојни кондензатори во телекомуникациите (телефонијата).

Порцеланот бил користен во првите керамички кондензатори. Во раните години Маркониев безжичен трансмисиски апарат порцеланските кондензатори биле користени за високонапонски и високофреквенциски цели во радиопредавателите. На приемната страна, помалите лискунски кондензатори биле користени за резонантни кола. Тие диелектрични кондензатори ги изумил Вилијам Дибилиер во 1909 година. Пред Втората светска војна, лискунот бил најзастапениот диелектрик за кондензатори во Соединетите Американски Држави.[13]

Чарлс Полак (роден Карол Полак), бил пронаоѓач на првите електролитски кондензатори. Тој утврдил дека слоевите оксиди на алуминиумската анода останувале стабилни во неутрален или алкален електролит, дури и кога ќе се исклучи напонот. Во 1896 година, во САД издаден му патентот бр. 672,913 за „Електричен течен кондензатор со алуминиумски електроди“. Танталовите кондензатори со цврст електролит го измислиле Беловите лаборатори во текот на раните 1950-ти години како минијатурни и подоверливи нисковолтни кондензатори кои биле соодветни за вклопување во кола со нивните новоизмислени транзистори.

Со развојот на пластичните материјали во текот на Втората светска војна, индустријата на кондензатори почнала да ја заменува хартијата со потенки полимерни филмови. Еден многу ран развој во области на филмските кондензатори е опишан во британскиот патент 587,953 од 1944 година.[13]

Последни, но не помалку важни, измислени се електричните двослојни кондензатори (суперкондензатори). Во 1957 година, Х. Бекер развил „нисконапонски електролитски кондензатор со порозни јаглени електроди“.[13][14][15] Тој сметал дека енергијата е складирана како наелектрисување во јаглените пори користени во неговите кондензатори, како во порите на изгравирани фолии на електролитски кондензатори. Бидејќи механизмот на двоен слој не бил познат во тоа време, тој во патентот напишал: „Не е познато точно што се случува во компонентата ако се користи за складирање на енергијата, но доведува до исклучително голем капацитет“.

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. д-р Чешелкоска В., д-р Попниколова-Радевска М., ЕЛЕКТРОТЕХНИКА И ЕЛЕКТРОНИКА, Министерство за образование и наука на Република Македонија, ISBN 978-608-226-293-2 (е-учебник), стр. 21
  2. Williams, Henry Smith. A History of Science Volume II, Part VI: The Leyden Jar Discovered. 
  3. Keithley 1999, стр. 23.
  4. Houston, Edwin J. (1905). [„Кондензатор“ - Google Книги (англиски) Electricity in Every-day Life]. P. F. Collier & Son. стр. 71. „Кондензатор“ - Google Книги (англиски). 
  5. Benjamin, Park (1895). A History of Electricity: (The Intellectual Rise in Electricity) from Antiquity to the Days of Benjamin Franklin. J. Wiley & Sons. стр. 522–524. https://books.google.com/books?id=hkMPAAAAMAAJ&pg=PA523. 
  6. Isaacson, Walter (2003). [„Кондензатор“ - Google Книги (англиски) Benjamin Franklin: An American Life]. Simon and Schuster. стр. 136. ISBN 9780743260848. „Кондензатор“ - Google Книги (англиски). 
  7. Franklin, Benjamin (1749-04-29). „Experiments & Observations on Electricity: Letter IV to Peter Collinson“ (PDF). стр. 28. http://www.chemteam.info/Chem-History/Franklin-1749/Franklin-1749-all.pdf. 
  8. Morse, Robert A. (2004). „Franklin and Electrostatics—Ben Franklin as my Lab Partner“ (PDF). Wright Center for Science Education. Tufts University. стр. 23. http://www.compadre.org/Repository/document/ServeFile.cfm?ID=3430&DocID=2402&DocFID=3925&Attachment=1. посет. 10. 08. 2009. г. „After Volta’s discovery of the electrochemical cell in 1800, the term was then applied to a group of electrochemical cells“ 
  9. „eFunda: Glossary: Units: Electric Capacitance: Jar“. eFunda. http://www.efunda.com/glossary/units/units--electric_capacitance--jar.cfm. 
  10. [„Кондензатор“ - Google Книги (англиски) Sketch of Alessandro Volta]. „The Popular Science Monthly“ (New York: Bonnier Corporation): 118–119. мај 1892 г. ISSN 0161-7370. „Кондензатор“ - Google Книги (англиски). 
  11. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име duff.
  12. British Engineering Standards Association, British Standard Glossary of Terms in Electrical Engineering, C. Lockwood & son, 1926
  13. 13,0 13,1 13,2 13,3 Ho, Janet; Jow, T. Richard; Boggs, Steven (јануари 2010 г). Historical Introduction to Capacitor Technology. „IEEE Electrical Insulation Magazine“ (IEEE) том  26 (1): 20–25. doi:10.1109/mei.2010.5383924. http://ieeexplore.ieee.org/document/5383924/. 
  14. US 2800616, Becker, H.I., "Low voltage electrolytic capacitor", issued 23. 07. 1957. 
  15. A brief history of supercapacitors AUTUMN 2007 Batteries & Energy Storage Technology Архивирано 2014-01-06 во Wayback Machine.

Надворешни врски[уреди | уреди извор]