1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (3 голосов)

Расчет  параметров конденсатора онлайн

Ёмкость конденсатора

Не знаю как Вам, а мне никогда не нравилось работать и вычислять ёмкости конденсаторов. Больше всего раздражало  наличие в исходных  данных, ёмкостей в разных номиналах, в пикофарадах, в нанофарадах, микрофарадах.  Их приходилось переводить в Фарады,  что влекло за собой глупейшие ошибки в расчетах.

Конденсатор - в принципе это любая конструкция, которая может сохранять накопленный электрический потенциал.  Если же эта конструкция, не только хранит электроэнергию, но и генерирует её, то это уже источник электропитания и никак  не конденсатор.

Конструкция конденсаторов может быть любой, но чаще всего в практике используется плоский конденсатор, состоящий из двух проводящих пластин, между которыми находится какой либо диэлектрик.  Это связано с тем, что расчет ёмкости такого конденсатора ведется по известной формуле и простотой его создания. Свернув такой плоский конденсатор в рулон, мы получаем, что при фактическом скромном размере  "рулона", там находится плоский конденсатор, длиной в десятки сантиметров и обладающий повышенной ёмкостью.

Емкости конденсаторов некоторых форм известны, и мы дальше их рассмотрим.

Но хотелось бы заметить, что на наш взгляд, потенциал  развития  конденсаторов до  конца не завершен. Ведь форма конструкции какого либо конденсатора может быть любая, материалы из которого сделаны обкладки или диэлектрический слой  тоже могут быть любыми в пределах таблицы Менделеева. Единственная сложность, это невозможность теоретически просчитать потенциальную ёмкость, новосозданного (другой конструкции) конденсатора. Это усложняет нахождение самой лучшей конструкции конденсатора, которых при одинаковых размерах хранил бы бОльшую ёмкость.

Есть хорошая книга по рассмотрению электрической ёмкости различных фигур. Для любопытных рекомендую поискать на просторах Интернета: Расчет электрической ёмкости в авторстве Ю.Я.Иоселль 1981 года

Данный бот рассчитывает параметры типовых форм конденсаторов. Отличие от других калькуляторов, присутствующих в интернете, это возможность задавать параметры, которые Вам известны, для того что бы рассчитать остальные, а также возможность использовать неизвестную переменную. В примерах мы обязательно такую возможность рассмотрим.

И последнее нововведение, которое мы можете использовать. Вам не обязательно придется переводить заданные данные в  метры, фарады и т.д. Достаточно обозначить размерность данных. 

Например, если ёмкость известна и равно 100 пикофарад, то боту можно так и написать c=100пикофарад или с=100пФ, бот сам  переведет в Фарады.

Результат, тоже будет выдан оптимально визуальному восприятию пользователя. Никаких 0.00001 микроФарад.. только числа от 1 до 999 с оптимальной размерностью.

Это стало возможно с созданием бота Система единиц измерения онлайн

Плоский конденсатор

Ёмкость плоского конденсатора
Относительная диэлектрическая проницаемость
Площадь одной из обкладок конденсатора
Расстояние между обкладками

 
Полученные характеристики плоского конденсатора

Самая простая и самая распространенная конструкция конденсатора это два плоских проводника разделенных тонким слоем диэлектрика ( то есть материала не проводящего электрический ток).

 

 

 

Ёмкость такого сооружения определяется следующей формулой.

Формула плоского конденсатора

 

где ε0 = 8,85.10-12 Ф/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость

Если же конденсатор состоит не из пары пластин, а каого то n-ого количества плоских пластин то ёмкость такого "слоёного" конденсатора составит

C=\epsilon_0* \frac{\epsilon*S}{d}(n-1)

Еще интереснее выглядит формуа такого "слоёного" конденсатора,  если в слоях находятся разные диэлектрики , разной толщины d

C=\epsilon_0* \frac{S}{\frac{d_1}{\epsilon_1}+\frac{d_2}{\epsilon_2}+...+\frac{d_n}{\epsilon_n}}

 

Калькулятор позволяет рассчитывать параметры  плоского конденсатора с двумя пластинами при произвольно заданных параметрах.

 

 

Эта способность является очень важным преимуществом по сравнению с другими онлайн сервисами, которые могут только рассчитывать ёмкость конденсатора и не могут вычислить например площадь проводника, если известны все другие параметры.

Здесь же Вам не важно, какие параметры заданы, бот попробует рассчитать все остальные по известным данным.

И еще одно преимущество о котором невозможно умолчать это возможность использовать переменные.  Самый простой пример: Ёмкость плоского конденсатора равна 1 микрофарад, а площадь в два раза больше чем расстояние между обкладками(проводниками) конденсатора. Рассчитать параметры конденсатора.

В интернете таких ботов нет, кроме этого.  На примере ниже мы покажем какой же правильный ответ этой задачи.

Теперь вернемся  к формуле и объясним что же означает другие параметры:

S- площадь одной из обкладок конденсатора ( предполагаем что другая обкладка имеет такую же площадь)

d- расстояние между обкладками

С- ёмкость конденсатора

Как Вы успели заметить,  площадь и расстояние  не обязательно приводить  к метрам и квадартным метрам.  В нашем примере, расстояние между обкладками составляет 2 миллиметра, а площадь 20 квадратных сантиметров.  Как сможете убедится, это очень упрощает решение задачи, при больших потоках входных данных. Площадь можете ввести (теоретически) хоть в акрах, а расстояние в вершках :), главное что бы эту меру площади понимала Система единиц измерения онлайн.

Задача: Ёмкость плоского конденсатора 350 нанофарад, расстояние между обкладками 1 милиметр, и заполнено воздухом. Определить какова площадь обкладок?

Сообщаем боту что нам известно: C=350нФ, d=1мм. Так как у воздуха диэлектрическая проницаемость 1.00059 то e=1.00059. Поле площадь очистим, так именно его мы будем определять

Получаем  вот такой ответ

Полученные характеристики плоского конденсатора
d = 1 милиметр 
e = 1.00059 
C = 350 нанофарад 
S = 39.524703024086 м2 

 

Ответ, площадь обкладок конденсатора при таких значениях должна составлять почти 40 квадратных метров.

Цилиндрический  КОНДЕНСАТОР

Ёмкость цилиндрического  конденсатора
Относительная диэлектрическая проницаемость
Радиус внутренней обкладки
Радиус внешней обкладки
Длина цилиндрического конденсатора

 
     
Полученные характеристики цилиндрического конденсатора

Цилиндрический конденсатор представляет в простейшем случае две трубки разного диаметра вложенных друг в друга. разделенных диэлетриком

 

Иногда может получится так, что ёмкость цилиндрического конденсатора станет отрицательной величиной. Ничего страшного, это лишь говорит о том что Вы перепутали радиусы внешней и внутренней оболочки местами.