Конденсаторлор

 

Жабдуулар:  

                    - тажрыйба тактасы;

                    - мультиметр;

                    - резисторлор;

                    - конденсаторлор;

                    - смарт таймер.

 

Максат:     Конденсаторлордун электр чынжырындагы ролун изилдөө.

 

 

Электр сыйымдуулук.  Ар кандай өткөргүчтөрдү бирдей чоңдуктагы заряддар менен заряддасак, алардын потенциалдары бири-биринен айырмалагандыгын байкайбыз. Демек, ар кандай өткөргүчтөрдүн өздөрүнө электр зарядын кабыл алуусу ар башка болот. Өткөргүчтөрдү бир-биринен айырмалаган бул  физикалык касиет электр сыйымдуулугу  же жөн эле сыйымдуулук  деп аталат. Өткөргүчтөрдүн сыйымдуулугу алардын айланасында  башка нерселердин болушунан да көз каранды. Себеби аларды таасири менен берилген өткөргүчтүн потенциалы өзгөрүп кетиши мүмкүн. Ошондуктан нерселердин сыйымдуулугун так аныктоо үчүн, жекече, б.а. обочолонгон нерсени кароо ылайыктуу болмок. Бирок, андай шартка жетиштүү мүмкүн эмес. Себеби биз бир  нерсенин потенциалын дайыма экинчи бир нерсеге салыштырып, тагыраак айтканда, потенциалдар айырмасын гана ченейбиз. Ошондуктан сыйымдуулукту, атайын айтылбаса да, нерселердин системасына таандык кылып аныктоого туура келет.

Берилген өткөргүчтүн потенциалы, ага канчалык  көбүрөөк заряд берилсе, ошончолук жогору болору белгилүү . Бул  пропорциялуулукту

 

 

деп жазууга болот. С-пропорциялуулук коэффициенти, ал өткөргүчтөрдүн формасы жана өлчөмдөрүнөн көз каранды. Ал өткөргүчтүн  сыйымдуулугу деп аталат.

 

формуласы боюнча өткөргүчтүн сыйымдуулугу төмөнкүдөй аныкталат: өткөргүчкө берилген заряддын, ал заряддын эсебинен өткөргүчтүн  потенциалынын өзгөрүшүнө болгон катышы менен ченелүүчү физикалык чоңдук сыйымдуулук деп аталат.

Эки жалпак пластина өткөргүчтөрдү алып, аларды карама-каршы заряддар менен заряддасак, мындай системанын сыйымдуулугу сырткы нерселерден көз каранды эмес болот. Берилген заряддын чондугуна жараша алардын ортосундагы потенциалдар айырмасы да чоңоюп, сыйымдуулук өзгөрбөйт. Мындай система жалпак конденсатор деп аталып, анын сыйымдуулугу пластиналардын бетинин аянтынан жана ортосундагы аралыктан гана көз каранды болот.

Эгерде эки пластинанын ортосуна диэлектрик киргизилген болсо, жалпак конденсатордун сыйымдуулугу, ал диэлектриктин диэлектрдик турактуулугуна жараша чоңоет. Себеби диэлектриктин киргизилиши менен потенциалдар айырмасы, аны менен бирге, пластиналардын ортосундагы талаанын чыналышы да азаят.

 

Жалпак конденсатордун сыйымдуулугун бизге белгилүү

 

   жана   

формулаларын пайдаланып, аныктоого болот.

 

,

Акыркы формуланы    түрүнө келтиребиз

,

мындан     

                                                                                                 

5.1-сүрөт. Жалпак конденсатор

 

Жалпак конденсатордун электр сыйымдуулугу (5.3) формуласы боюнча пластиналардын ортосуна жайгаштырылган диэлектриктин диэлектрдик турактуулугуна жана пластинанын бетинин аянтына - түз, ал эми ортосундагы аралыкка тескери пропорциялуу.

Пластиналарды бири-биринен алыстатуу менен потенциалдардын айырмасынын көбөйгөндүгүн байкайбыз. Бул сыйымдуулуктун аныктамасына (5.2) ылайык, сыйымдуулуктун азайгандыгын билдирет. Чындыгында (5.3) формулага жараша электр сыйымдуулугу пластиналардын ортосундагы аралык чоңойгон сайын азаюуга тийиш.

Конденсаторлордун пластиналарынын арасына диэлектрик пластинаны, мисалы, органикалык айнекти коюу менен потенциалдардын айырмасынын азайгандыгын байкайбыз. Натыйжада конденсатордун электр сыйымдуулугу көбөйөт. Пластиналардын арасындагы аралык  эң эле кичине, ал эми аянты  жана диэлектрдик  өткөрүмдүүлүгү жетишээрлик чоң болушу да мүмкүн. Ошондуктан, анча чоң эмес өлчөмдөгү конденсатор чоң сыйымдуулукка ээ болот. Мисалы, электр сыйымдуулугу 1 болгон жалпак конденсатор пластиналарынын арасындагы аралык  учурунда аянты  болгон пластинадан турмак.

Электротехникада ар кандай түзүлүштөгү жана өлчөмдөгү конденсаторлор пайдаланылат. Конденсатордун сыйымдуулугунун диэлектрдик өткөрүмдүүлүктөн болгон көз карандылыгын пайдаланып, чөйрөнүн диэлектрдик өткөрүмдүүлүк коэффициенти ду аныктоого болот. Ал үчүн бир эле конденсатордун вакуумдагы сыйымдуулугун  (абада аныкталса да анчалык айырмаланбайт) жана кандайдыр диэлектрикти киргизүүдөн кийинки сыйымдуулугун   аныктайбыз. Алардын катышы, б.а.

 

чөйрөнүн  өткөрүмдүүлүгүн берет.

Эгерде өткөргүчкө 1 заряд бергенде анын потенциалы 1ко көтөрүлсө, анда мындай өткөргүчтүн сыйымдуулугу 1фарад деп    аталат. Сыйымдуулуктун бул бирдиги өтө чоң болгондуктан, көбүнчө анын үлүштөрү гана пайдаланылат. 1.                                                         

1 пикофарад () чондугу боюнча беттеринин аянты 1сm² жана ортосу 1mm  болгон аба катмары менен ажыратылган жалпак конденсатордун сыйымдуулугу болуп эсептелет. Мындан жалпак конденсатор 1 сыйымдуулукка ээ болушу үчүн ал кандай беттик аянтка (10¹²сm²) ээ болорун элестетүү кыйын эмес.

Заряддалган конденсатордун энергиясы. Конденсаторду заряддоо үчүн оң жана терс заряддарды бири-биринен алыстатуу боюнча жумуш аткаруу зарыл. Энергиянын сакталуу закону боюнча бул энергия конденсатордун энергиясына барабар. Жалпак конденсатордун энергиясы үчүн формуланы чыгарабыз. Пластиналардын биринин заряды түзгөн талаанын чыңалышы  ге барабар, мында   -конденсатордогу талаанын чыңалышы. Биринчи пластинанын бир тектүү талаасында экинчи пластинанын бети боюнча  заряды бөлүштүрүлүп жайланышкан. Заряддын потенциалдык энергиясынын  формуласына ылайык бир тектүү талаада конденсатордун энергиясы

 

бул жерде -конденсатордун заряды, -пластиналардын ортосундагы аралык.

 - конденсатордун пластиналарынын арасындагы потенциалдардын айырмасы болгондуктан, анын энергиясы

 

Бул энергия пластиналарды жакындатууда электр талаасы аткарган жумушка барабар. (5.2) туюнтмасынын жардамы менен (5.6) дагы  зарядды алмаштырып, төмөнкүгө ээ болобуз:

Бул формула жалпак конденсатор үчүн гана эмес, ар кандай конденсатордун энергиясы үчүн да туура экендигин далилдөөгө болот.        

Конденсаторлордун түрлөрү. Колдонулушуна жараша конденсаторлор ар түрдүү түзүлүшкө ээ. Кадимки техникалык кагаз конденсатору бири-биринен жана металл корпусунан парафин сиңирилген кагаз лентасы  менен изоляцияланган алюминий фольгасынын эки тилкесинен турат. Тилкечелер лента менен оролуп чакан пакетке салынат.

         Радиотехникада өзгөрмө электр сыйымдуулуктагы конденсаторлор кеңири колдонулат. Мындай конденсатор тутканы айландырганда бири бирине кирүүчү  металл пластиналардын эки системасынан турат. Бул учурда пластиналардын   бири бирине беттеш турган аянттары өзгөргөндүктөн, анын сыйымдуулугу өзгөрөт. Мындай конденсаторлордо  диэлектрдин ролун аба аткарат.

 

 

Электролиттик конденсаторлордо пластинкалардын арасындагы аралыкты кичирейтүү менен электр сыйымдуулукту бир кыйла көбөйтө алышат. Алардагы пластиналардын (фольга тилкелеринин) бирин каптап турган оксиддердин жука пленкасы диэлектриктин ролун аткарат. Экинчи пластинанын ролун атайын заттын (электро) эритмесине каныктырылган кагаз аткарат.

Конденсаторлордун колдонулушу. Конденсатордун энергиясы анчалык чоң эмес, жүздөгөн джоулдан ашпайт. Ошондой эле заряддын дайыма агып кетип турушунун натыйжасында, ал көпкө сакталбайт. Ошондуктан, заряддалган конденсаторлор электр энергиясынын булагы катарында колдонулган аккумуляторлорду алмаштыра албайт.

Жалпы жолунан конденсаторлор: кыска убакытта зарядды жана энергияны топтоо, потенциалдардын айырмасын чукул өзгөртүү; турактуу токту өткөрбөө үчүн жана электромагниттик термелүүлөрдү алуу максатында колдонулат.

Буга кошумча, фотографияда колдонуулучу жарк этме лампаны (фотовспышка) азыктан­дыруу үчүн атайын батарея менен алдын ала заряддалган конденсатор колдонулары белгилүү.