Ёмкость — это мера способности конденсатора накапливать заряды. Ёмкость измеряется в фарадах, по имени почетного члена Петербургского университета английского физика Майкла Фарадея.
Содержание
- 1 Что такое емкость?
- 2 Маркировка на конденсаторах
- 3 Вычисление с помощью формул
- 4 Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?
- 5 Прочие способы измерения
Что такое емкость?
Если удалить одиночный электропроводник бесконечно далеко, исключить влияние заряженных тел друг на друга, то потенциал удаленного проводника станет пропорционален заряду. Но у отличающихся по размеру проводников потенциалы не совпадают.
Единицей емкости конденсатора в СИ является фарад. Коэффициент пропорциональности обозначают буквой С — это емкость, на которую влияет размер и внешняя структура проводника. Материал, фазовое состояние вещества электрода роли не играют — заряды распределяются на поверхности. Поэтому в международных правилах СГС ёмкость измеряется не в фарадах, а в сантиметрах.
Уединенный шар радиусом 9 млн км (1400 радиусов Земли) содержит 1 фарад. Отдельный проводящий элемент удерживает заряды в недостаточных для применения в технике количествах. По технологиям XXI в. создается ёмкость конденсаторов с единицами измерений выше 1 фарада.
Накапливать требуемое для работы электронных схем количество электричества способна структура из минимум 2 электродов и разделяющего диэлектрика. В такой конструкции положительные и отрицательные частицы взаимно притягиваются и сами себя держат. Диэлектрик между электронно-позитронной парой не допускает аннигиляции. Подобное состояние зарядов называется связанным.
Раньше для измерения электрических величин применяли громоздкое оборудование, не отличающееся точностью. Теперь, как измерить ёмкость тестером, знает даже начинающий радиолюбитель.
Маркировка на конденсаторах
Знать характеристики электронных приборов требуется для точной и безопасной работы.
Определение ёмкости конденсатора включает измерение величины приборами и чтение маркировки на корпусе. Обозначенные значения и полученные при измерениях отличаются. Это вызвано несовершенством производственных технологий и эксплуатационным разбросом параметров (износ, влияние температур).
На корпусе указана номинальная емкость и параметры допустимых отклонений. В бытовых устройствах используют приборы с отклонением до 20%. В космической отрасли, военном оборудовании и в автоматике опасных объектов разрешают разброс характеристик в 5-10%. Рабочие схемы не содержат значений допусков.
Номинальная емкость кодируется по стандартам IEC — Международной электротехнической комиссии, которая объединяет национальные организации по стандартам 60 стран.
Стандарт IEC использует обозначения:
- Кодировка из 3 цифр. 2 знака в начале — количество пФ, третий — число нулей, 9 в конце — номинал меньше 10 пФ, 0 спереди — не больше 1 пФ. Код 689 — 6,8 пФ, 152 — 1500 пФ, 333 — 33000 пФ или 33 нФ, или 0,033 мкФ. Для облегчения чтения десятичная запятая в коде заменяется буквой «R». R8=0,8 пФ, 2R5 — 2,5 пФ.
- 4 цифры в маркировке. Последняя — число нулей. 3 первых — величина в пФ. 3353 — 335000 пФ, 335 нФ или 0,335 мкФ.
- Использование букв в коде. Буква µ — мкФ, n — нанофарад, p — пФ. 34p5 — 34,5 пФ, 1µ5 — 1,5 мкФ.
- Планерные керамические изделия кодируют буквами A-Z в 2 регистрах и цифрой, обозначающей степень числа 10. K3 — 2400 пФ.
- Электролитические SMD приборы маркируются 2 способами: цифры — номинальная емкость в пФ и рядом или во 2 строчке при наличии места — значение номинального напряжения; буква, кодирующая напряжение и рядом 3 цифры, 2 определяют емкость, а последняя — количество нулей. А205 значит 10 В и 2 мкФ.
- Изделия для поверхностного монтажа маркируются кодом из букв и чисел: СА7 — 10 мкФ и 16 В.
- Кодировки — цветом корпуса.
Маркировка IEC, национальные обозначения и кодировки брендов делают запоминание кодов бессмысленным. Разработчикам аппаратуры и мастерам-ремонтникам требуются справочные источники.
Вычисление с помощью формул
Вычисление номинальной емкости элемента требуется в 2 случаях:
- Конструкторы электронной аппаратуры рассчитывают параметр при создании схем.
- Мастера при отсутствии конденсаторов подходящей мощности и емкости используют расчет элемента для подбора из доступных деталей.
RC цепи рассчитывают с применением величины импеданса — комплексного сопротивления (Z). Rа — потери тока на нагревание участников цепи. Ri и Rе — учитывают влияние индуктивности и ёмкости элементов. На выводах резистора в RC цепи напряжение Uр обратно пропорционально Z.
Тепловое сопротивление увеличивает потенциал на нагрузке, а реактивное уменьшает. Работа конденсатора на частотах выше резонансных, когда растет реактивная составляющая комплексного сопротивления, приводит к потерям напряжения.
Частота резонанса обратно пропорциональна способности накапливать заряд. Из формулы для определения Fр вычисляют, какие значения Ск (емкости конденсатора) требуются для работы цепи.
Для расчета импульсных схем используют постоянную времени цепи, определяющую воздействие RC на структуру импульса. Если знают сопротивление цепи и время заряда конденсатора, по формуле постоянной времени вычисляют емкость. На истинность результата влияет человеческий фактор.
Мастера используют параллельные и последовательные соединения конденсаторов. Формулы расчета обратны формулам для резисторов.
Последовательное соединение делает емкость меньше меньшей в соединении элементов, параллельная схема суммирует величины.
Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?
Измеряя параметры, конденсатор предварительно разряжают, замкнув выводы между собой отверткой с изоляцией на ручке. Если этого не сделать, маломощный мультиметр выйдет из строя.
Ответ на вопрос, как проверить емкость конденсатора мультиметром с режимом «Сх» такой:
- Включить режим «Сх» и подобрать предел замера — 2000 пФ — 20 мкФ в стандартном приборе;
- Вставить конденсатор в гнезда в приборе или приложить щупы к выводам конденсатора и посмотреть значение на шкале прибора.
Амперовольтметром или мультиметром определяют наличие внутри корпуса короткого замыкания или обрыва.
Полярный конденсатор включают в цепь прибора с учетом направления тока. Электроды изделия производители маркируют. Конденсатор, рассчитанный для напряжения 1-3 В, при обратном токе выше нормы выйдет из строя.
Перед тем как измерить характеристики, полярный электролитический конденсатор выпаивают из платы. Включают мультиметр в режим измерения сопротивления или проверки полупроводников. Прикладывают щупы к электродам полярного конденсатора — плюс к плюсу, минус к минусу. Исправная емкость покажет плавный рост сопротивления. По мере заряда ток уменьшается, ЭДС растет и достигает напряжения источника питания.
Обрыв в конденсаторе будет выглядеть на мультиметре как бесконечное сопротивление. Прибор не отреагирует или стрелка на аналоговом экземпляре едва шевельнется.
При пробое элемента измеряемый параметр не соответствует номинальному значению в меньшую сторону, пропорционально величине пробоя.
Если задаться вопросом, как измерить мультиметром комплексное или эквивалентное последовательное сопротивление (ESR конденсатора), то без приставки сделать это проблематично. Реактивные свойства конденсатор проявляет при высокочастотном токе.
Прочие способы измерения
Измеритель емкости конденсаторов своими руками собирают по схемам импульсных устройств. Последовательности RC цепей с переменными резисторами создают на выходе изделия серии сигналов со ступенчатым изменением частоты. Для наладки устройства используют мультиметр, с которым будет применяться приставка.
Набор проверенных конденсаторов поочередно подключают к конструкции и настраивают точность работы в каждом поддиапазоне.
Измеритель ёмкости полярных электролитических элементов своими руками схематически реализуется и настраивается, как часть приставки без колебательного контура. На выходе вместо импульсного — постоянное напряжение.
В цифровых измерителях ёмкости источник питания — высокостабильный. «Плавающие» параметры элементов, из которых собирается схема, дадут неприемлемую для точности измерений погрешность.
На логических элементах создаются источники переменного импульсного тока для замеров ESR.
Недорогие приборы для измерения емкости конденсатора, типа мостовых RLC устройств с дополнительной функцией проверки SMD сопротивлений, сетевой зарядкой и жидкокристаллическим дисплеем, сами размером с палец. Выполняют функции профессионального метрологического комплекса. Способны выступать в роли измерителя емкости электролитических конденсаторов, как полярных, так и переменных.
Основной характеристикой конденсатора является его емкость. Очень часто замеры емкости требуется проводить в электролитическом конденсаторе. В отличие от керамических и оксидных конденсаторов, которые редко выходят из строя (разве что в результате пробоя диэлектрика), электролитическим деталям свойственна потеря ёмкости из-за высыхания электролита. Поскольку работа электронных схем сильно зависит от емкостных характеристик, то необходимо знать, как определить емкость конденсатора.
Существуют разные способы определения ёмкости:
- по кодовой или цветной маркировке деталей;
- с помощью измерительных приборов;
- с использованием формулы.
Измерить емкость проще всего с помощью измерителя C и ESR. Для этого контакты измерительных щупов подсоединяют к выводам конденсатора, соблюдая полярность электролитических деталей. При этом результаты измерений выводятся на дисплей. (Рисунок 1). Радиолюбители, которым часто приходится делать измерения, приобретают такой прибор или изготавливают его самостоятельно.
С использованием мультиметра и формул
Если в вашем распоряжении есть мультиметр с функцией измерения параметра «Cx», то измерить ёмкость конденсатора довольно просто: следует переключить прибор в режим «Сх», после чего выбрать оптимальный диапазон измерения, соответствующий параметрам конденсатора. Ножки конденсатора вставляем в соответствующее гнездо (соблюдая полярность подключения) и считываем его параметры.
Менее точно можно определить ёмкость с помощью тестера, у которого нет режима «Сх». Для этого потребуется источник питания, к которому подключают конденсатор по простой схеме (рис. 2).
Алгоритм измерения следующий:
- Измерьте напряжение источника питания щупами контактов измерительного прибора.
- Образуйте RC-цепочку с конденсатором и выводами резистора номиналом 1 – 10 кОм.
- Закоротите выводы конденсатора и подключите RC-цепочку к источнику питания.
- Замерьте напряжение образованной цепи с помощью мультиметра.
- Если напряжение изменилось, необходимо подогнать его до значения, близкого к тому, которое вы получили на выходе источника питания.
- Вычислите 95% от полученного значения. Запишите показатели измерений.
- Возьмите секундомер и включите его одновременно с убиранием закоротки.
- Как только мультиметр покажет значение напряжения, которое вы вычислили (95%), остановите секундомер.
- По формуле С = t/3R, где t – время падения напряжения, вычисляем ёмкость конденсатора в фарадах, если единицы измерения сопротивление резистора выразили в омах, а время в секундах.
Подчеркнём ещё раз, что точность измерения ёмкости данным способом не слишком высока, но определить работоспособность радиоэлемента на основании такого измерения вполне возможно. Некоторые узлы электронных приборов исправно работают, если есть небольшие отклонения от номинальных емкостей, главное, чтобы не было электрического пробоя.
Таким же методом можно вычислить параметры керамического радиоэлемента. Для этого необходимо подключить RC-цепочку через трансформатор и подать переменное напряжение. Значение ёмкости в данном случае определяем по формуле: C = 0.5*π*f*Xc , где f – частота тока, а Xc – ёмкостное сопротивление.
Осциллографом
С приемлемой точностью можно определить ёмкость конденсатора с помощью цифрового или обычного электронного осциллографа. Принцип похож на метод измерения ёмкости тестером. Разница только в том, что не потребуется секундомер, так как с высокой точностью время зарядки конденсатора отображается на экране осциллографа. Если применить генератор частоты и последовательную RC-цепочку (рис. 4), то ёмкость можно рассчитать по простой формуле: C = UR / UC* ( 1 / 2*π*f*R ).
Алгоритм вычисления простой:
- Подключите осциллограф к электрической схеме. При подключении щупов прибора к электролитам соблюдайте полярность электрического тока.
- Измерьте амплитуды напряжений на конденсаторе и на резисторе.
- Путём подстройки частоты генератора добивайтесь, чтобы значения амплитуд на обоих элементах сравнялись (хотя бы приблизительно).
- Подставьте полученные значения в формулу и вычислите ёмкость конденсатора.
При измерении ёмкостей неполярных конденсаторов часто вместо RC-цепочки собирают мостовую схему с частотным генератором (показано на рис. 5), а также другие сборки. Сопротивления резисторов подбирают в зависимости от параметров номинальных напряжений измеряемых деталей. Ёмкость вычисляют из соотношения: r4 / Cx = r2 / C0.
Гальванометром
При наличии баллистического гальванометра также можно определить ёмкость конденсатора. Для этого используют формулу:
C = α * Cq / U , где α – угол отклонения гальванометра, Cq – баллистическая постоянная прибора, U – показания гальванометра.
Из-за падения сопротивления утечки ёмкость конденсаторов уменьшается. Энергия теряется вместе с током утечки.
Описанные выше методики определения ёмкости позволяют определить исправность конденсаторов. Значительное отклонение от номиналов говорит, что конденсаторы неисправны. Пробитый электролитический радиоэлемент легко определяется путём измерения сопротивления. Если сопротивление стремится к 0 – изделие закорочено, а если к бесконечности – значит, есть обрыв.
Следует опасаться сильного электрического разряда при подключениях щупов к большим электролитам. Они могут накапливать мощный электрический заряд от постоянного тока, который молниеносно высвобождается током разряда.
По маркировке
Напомним, что единицей емкости в системе СИ является фарада ( обозначается F или Ф). Это очень большая величина, поэтому на практике используются дольные величины:
- миллифарады (mF, мФ ) = 10-3 Ф;
- микрофарады (µF, uF, mF, мкФ) = 10-3 мФ = 10-6 Ф;
- нанофарады (nF, нФ) = 10-3 мкФ =10-9 Ф;
- пикофарады (pF, mmF, uuF) = 1 пФ = 10-3 нФ = 10-12 Ф.
Мы перечислили название единиц и их сокращённое обозначение потому, что они часто встречаются в маркировке крупных конденсаторов (см. рис. 6).
Обратите внимание на маркировку плоского конденсатора (второй сверху): после трёхзначной цифры стоит буква М. Данная буква не обозначает единицы измерения «мегафарад» – таких просто не существует. Буквами обозначены допуски, то есть, процент отклонения от ёмкости, обозначенной на корпусе. В нашем случае отклонение составляет 20% в любую сторону. Надпись 102М на большом корпусе можно было бы написать: 102 нФ ± 20%.
Теперь расшифруем надпись на корпусе третьего изделия. 118 – 130 MFD обозначает, что перед нами конденсатор, ёмкость которого находится в пределах 118 – 130 микрофарад. В данном примере буква М уже обозначает «микро». FD – обозначает «фарады», сокращение английского слова «farad».
На этом простом примере видно, какая большая путаница в маркировке. Особенно запутана кодовая маркировка, применяемая для крохотных конденсаторов. Дело в том, что можно встретить конденсаторы, маркировка которых выполнена старым способом и детали с современной кодировкой, в соответствии со стандартом EIA. Одни и те же символы можно по-разному интерпретировать.
По стандарту EIA:
- Две цифры и одна буква. Цифры обозначают ёмкость, обычно в пикофарадах, а буква – допуски.
- Если буква стоит на первом или втором месте, то она обозначает либо десятичную запятую (символ R), либо указывает на название единицы измерения («p» – пикофарад, «n» – нанофарад, «u» – микрофарад). Например: 2R4 = 2.4 пФ; N52 = 0,52 нФ; 6u1 = 6,1 мкф.
- Маркировка тремя цифрами. В данном коде обращайте внимание на третью цифру. Если её значение от 0 до 6, то умножайте первые две на 10 в соответствующей степени. При этом 100 =1; 101 = 10; 102 = 100 и т. д. до 106.
Цифры от 7 до 9 указывают на показатель степени со знаком «минус»: 7 условно = 10-3; 8 = 10-2; 9 = 10-1.
Пример:
- 256 обозначает: 25× 105 = 2500 000 пФ = 2,5 мкФ;
- 507 обозначает: 50 × 10-3 = 50 000 пФ = 0, 05 мкФ.
Возможна и такая надпись: «1B253». При расшифровке необходимо разбить код на две части – «1B» (значение напряжения) и 253 = 25 × 103 = 25 000 пФ = 0,025 мкФ.
В кодовой маркировке используются прописные буквы латинского алфавита, указывающие допуски. Один пример мы рассмотрели, анализируя маркировку на рис. 6.
Приводим полный список символов:
- B = ± 0,1 пФ;
- C = ± 0,25 пФ;
- D = ± 0,5 пФ или ± 0,5% (если емкость превышает 10 пФ).
- F = ± 1 пФ или ± 1% (если емкость превышает 10 пФ).
- G = ± 2 пФ или ± 2% (для конденсаторов от 10 пФ»).
- J = ± 5%.
- K = ± 10%.
- M = ± 20%.
- Z = от –20% до + 80%.
Изделия с кодовой маркировкой изображены на рис. 7.
Если в кодировке отсутствует символ из приведённого выше списка, а стоит другая буква, то она может единицу измерения емкости.
Важным параметром является его рабочее напряжение конденсатора. Но так как в данной статье мы ставим задачу по определению ёмкости, то пропустим описание маркировки напряжений.
Отличить электролитический конденсатор от неполярного можно по наличию символа «+» или «–» на его корпусе.
Цветовая маркировка
Описывать значение каждого цвета не имеет смысла, так как это понятно из следующей таблицы (рис. 8):
Запомнить символику кодовой и цветовой маркировки довольно трудно. Если вам не приходится постоянно заниматься подбором конденсаторов, то проще пользоваться справочниками или обратиться к информации, изложенной в данной статье.
Видео в помощь
Конденсатор
Конденсатор встречается в наборах Мастер Кит (да и вообще в электронных устройствах) почти так же часто, как и резистор. Поэтому важно хотя бы в общих чертах представлять его основные характеристики и принцип работы.
Принцип работы конденсатора
В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Чем больше отношение площади пластин к толщине диэлектрика – тем выше ёмкость конденсатора. Чтобы избежать физического увеличения размеров конденсатора до огромных размеров, конденсаторы изготавливают многослойными: например, сворачивают ленты пластин и диэлектриков в рулон.
Так как любой конденсатор имеет диэлектрик, то он не способен проводить постоянный ток, но он может сохранять электрический заряд, приложенный к его обкладкам, и в нужный момент отдавать его. Это важное свойство
Давайте договоримся: радиодеталь мы называем конденсатором, а его физическую величину – ёмкостью. То есть правильно сказать так: «конденсатор имеет ёмкость 1 мкФ», но некорректно сказать: «замени на плате вон ту ёмкость». Вас, конечно, поймут, но лучше соблюдать «правила хорошего тона».
Электрическая ёмкость конденсатора – это главный его параметр
Чем больше ёмкость конденсатора, тем больший заряд он может сохранить. Электрическая ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах, обозначается F.
1 Фарад — очень большая ёмкость (земной шар имеет ёмкость менее 1Ф), поэтому для обозначения ёмкости в радиолюбительской практике используются следующие основные размерные величины — префиксы: µ (микро), n (нано) и p (пико):
• 1 микроФарад — 10-6 (одна миллионная часть), т.е. 1000000µF = 1F
• 1 наноФарад — 10-9 (одна миллиардная часть), т.е. 1000nF = 1µF
• p (пико) — 10-12 (одна триллионная часть), т.е. 1000pF = 1nF
Как и Ом, Фарад – это фамилия физика. Поэтому, как культурные люди, пишем прописную букву «Ф»: 10 пФ, 33 нФ, 470 мкФ.
Номинальное напряжение конденсатора
Расстояние между пластинами конденсатора (особенно конденсатора большой ёмкости) очень мало, и достигает единиц микрометра. Если приложить к обкладкам конденсатора слишком высокое напряжение, слой диэлектрика может быть нарушен. Поэтому каждый конденсатор имеет такой параметр, как номинальное напряжение. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Но лучше, когда номинальное напряжение конденсатора несколько выше напряжения в схеме. То есть, например, в схеме с напряжением 16В могут работать конденсаторы с номинальным напряжением 16В (в крайнем случае), 25В, 50В и выше. Но нельзя ставить в эту схему конденсатор с номинальным напряжением 10В. Конденсатор может выйти из строя, причём часто это происходит с неприятным хлопком и выбросом едкого дыма.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях для начинающих не используется напряжение питания выше 12В, а современные конденсаторы чаще всего имеют номинальное напряжение 16В и выше. Но помнить о номинальном напряжении конденсатора очень важно.
Типы конденсаторов
О разнообразных конденсаторах можно написать много томов. Впрочем, это уже сделали некоторые другие авторы, поэтому я расскажу только самое необходимое: конденсаторы бывают неполярные и полярные (электролитические).
Неполярные конденсаторы
Неполярные конденсаторы (в зависимости от типа диэлектрика подразделяются на бумажные, керамические, слюдяные…) могут устанавливаться в схему как угодно – в этом они похожи на резисторы.
Как правило, неполярные конденсаторы имеют относительно небольшую ёмкость: до 1 мкФ.
Маркировка неполярных конденсаторов
На корпус конденсатора нанесён код из трёх цифр. Первые две цифры определяют значение ёмкости в пикофарадах (пФ), а третья – количество нулей. Так, на изображённом ниже рисунке на конденсатор нанесён код 103. Определим его ёмкость:
10 пФ + (3 нуля) = 10000 пФ = 10 нФ = 0,01 мкФ.
Конденсаторы ёмкостью до 10 пФ маркируются по-особенному: символ «R» в их кодировке обозначает запятую. Теперь Вы можете определить ёмкость любого конденсатора. Приведённая ниже табличка поможет Вам проверить себя.
|
Код |
Номинал |
Код |
Номинал |
Код |
Номинал |
|
1R0 |
1 пФ |
101 |
100 пФ |
332 |
3.3 нФ |
|
2R2 |
2.2 пФ |
121 |
120 пФ |
362 |
3.6 нФ |
|
3R3 |
3.3 пФ |
151 |
150 пФ |
472 |
4.7 нФ |
|
4R7 |
4.7 пФ |
181 |
180 пФ |
562 |
5.6 нФ |
|
5R1 |
5.1 пФ |
201 |
200 пФ |
682 |
6.8 нФ |
|
5R6 |
5.6 пФ |
221 |
220 пФ |
752 |
7.5 нФ |
|
6R8 |
6.8 пФ |
241 |
240 пФ |
822 |
8.2 нФ |
|
7R5 |
7.5 пФ |
271 |
270 пФ |
912 |
9.1 нФ |
|
8R2 |
8.2 пФ |
301 |
300 пФ |
103 |
10 нФ |
|
100 |
10 пФ |
331 |
330 пФ |
153 |
15 нФ |
|
120 |
12 пФ |
361 |
360 пФ |
223 |
22 нФ |
|
150 |
15 пФ |
391 |
390 пФ |
333 |
33 нФ |
|
160 |
16 пФ |
431 |
430 пФ |
473 |
47 нФ |
|
180 |
18 пФ |
471 |
470 пФ |
683 |
68 нФ |
|
200 |
20 пФ |
511 |
510 пФ |
104 |
0.1 мкФ |
|
220 |
22 пФ |
561 |
560 пФ |
154 |
0.15 мкФ |
|
240 |
24 пФ |
621 |
620 пФ |
224 |
0.22 мкФ |
|
270 |
27 пФ |
681 |
680 пФ |
334 |
0.33 мкФ |
|
300 |
30 пФ |
751 |
750 пФ |
474 |
0.47 мкФ |
|
330 |
33 пФ |
821 |
820 пФ |
684 |
0.68 мкФ |
|
360 |
36 пФ |
911 |
910 пФ |
105 |
1 мкФ |
|
390 |
39 пФ |
102 |
1 нФ |
155 |
1.5 мкФ |
|
430 |
43 пФ |
122 |
1.2 нФ |
225 |
2.2 мкФ |
|
470 |
47 пФ |
132 |
1.3 нФ |
475 |
4.7 мкФ |
|
510 |
51 пФ |
152 |
1.5 нФ |
106 |
10 мкФ |
|
560 |
56 пФ |
182 |
1.8 нФ |
||
|
680 |
68 пФ |
202 |
2 нФ |
||
|
750 |
75 пФ |
222 |
2.2 нФ |
||
|
820 |
82 пФ |
272 |
2.7 нФ |
||
|
910 |
91 пФ |
302 |
3 нФ |
Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Например, вместо конденсатора 15 нФ набор может комплектоваться конденсатором 10 нФ или 22 нФ, и это не отразится на работе готовой конструкции.
Керамические конденсаторы не имеют полярности и могут устанавливаться в любом положении выводов.
Некоторые мультиметры (кроме самых бюджетных) имеют функцию измерения ёмкости конденсаторов, и Вы можете воспользоваться этим способом.
Полярные (электролитические) конденсаторы
Есть два способа увеличения ёмкости конденсатора: либо увеличивать размер его пластин, либо уменьшать толщину диэлектрика.
Чтобы минимизировать толщину диэлектрика, в конденсаторах большой ёмкости (выше нескольких микрофарад) применяется специальный диэлектрик в виде оксидной плёнки. Этот диэлектрик нормально работает только при условии правильно приложенного напряжения на обкладках конденсатора. Если перепутать полярность напряжения, электролитический конденсатор может выйти из строя. Метка полярности всегда маркируется на корпусе конденсатора. Это может быть либо значок «+», но чаще всего в современных конденсаторах полосой на корпусе маркируется вывод «минус». Другой, вспомогательный способ определения полярности: плюсовой вывод конденсатора длиннее, но ориентироваться на этот признак можно только до того, как выводы радиодетали обрезаны.
На печатной плате также присутствует метка полярности (как правило, значок «+»). Поэтому при установке электролитического конденсатора обязательно совмещайте метки полярности и на детали, и на печатной плате.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Также допустима замена конденсатора на аналогичный с бОльшим значением допустимого рабочего напряжения. Например, вместо конденсатора 330 мкФ 25В набор можно применить конденсатор 470 мкФ 50В, и это не отразится на работе готовой конструкции.
Внешний вид электролитического конденсатора (правильно установленный на плату конденсатор)
Скачать урок в формате PDF
Онлайн-калькулятор конвертирует различные величины емкости конденсаторов (pF, µF, nF and F). Конвертер полезен, когда надо быстро посчитать, например, сколько пикофарад в нанофараде или наоборот.
Расшифровка доступных конвертируемых номиналов:
- pF – пикофарад
- µF – микрофарад
- nF – нанофарад
- F – фарад
Калькулятор перевода величин емкости
| Кратные величины емкости | Дольные величины емкости | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 Ф | декафарад | даФ | daF | 10−1 Ф | децифарад | дФ | dF |
| 102 Ф | гектофарад | гФ | hF | 10−2 Ф | сантифарад | сФ | cF |
| 103 Ф | килофарад | кФ | kF | 10−3 Ф | миллифарад | мФ | mF |
| 106 Ф | мегафарад | МФ | MF | 10−6 Ф | микрофарад | мкФ | µF |
| 109 Ф | гигафарад | ГФ | GF | 10−9 Ф | нанофарад | нФ | nF |
| 1012 Ф | терафарад | ТФ | TF | 10−12 Ф | пикофарад | пФ | pF |
| 1015 Ф | петафарад | ПФ | PF | 10−15 Ф | фемтофарад | фФ | fF |
| 1018 Ф | эксафарад | ЭФ | EF | 10−18 Ф | аттофарад | аФ | aF |
| 1021 Ф | зеттафарад | ЗФ | ZF | 10−21 Ф | зептофарад | зФ | zF |
| 1024 Ф | иоттафарад | ИФ | YF | 10−24 Ф | иоктофарад | иФ | yF |
Наборы конденсаторов в наличии
From Wikipedia, the free encyclopedia
| farad | |
|---|---|
A one farad modern super-capacitor. The scale behind is in inches (top) and centimetres (bottom). |
|
| General information | |
| Unit system | SI |
| Unit of | capacitance |
| Symbol | F |
| Named after | Michael Faraday |
| Conversions | |
| 1 F in … | … is equal to … |
| SI base units | kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2 |
The farad (symbol: F) is the unit of electrical capacitance, the ability of a body to store an electrical charge, in the International System of Units (SI), equivalent to 1 coulomb per volt (C/V).[1] It is named after the English physicist Michael Faraday (1791–1867). In SI base units 1 F = 1 kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2.
Definition[edit]
The capacitance of a capacitor is one farad when one coulomb of charge changes the potential between the plates by one volt.[1][2] Equally, one farad can be described as the capacitance which stores a one-coulomb charge across a potential difference of one volt.[3]
The relationship between capacitance, charge, and potential difference is linear. For example, if the potential difference across a capacitor is halved, the quantity of charge stored by that capacitor will also be halved.
For most applications, the farad is an impractically large unit of capacitance. Most electrical and electronic applications are covered by the following SI prefixes:
- 1 mF (millifarad, one thousandth (10−3) of a farad) = 0.001 F = 1000 μF = 1000000000 pF
- 1 μF (microfarad, one millionth (10−6) of a farad) = 0.000 001 F = 1000 nF = 1000000 pF
- 1 nF (nanofarad, one billionth (10−9) of a farad) = 0.000 000 001 F = 0.001 μF = 1000 pF
- 1 pF (picofarad, one trillionth (10−12) of a farad) = 0.000 000 000 001 F = 0.001 nF
Equalities[edit]
A farad is a derived unit based on four of the seven base units of the International System of Units: kilogram (kg), metre (m), second (s), and ampere (A).
Expressed in combinations of SI units, the farad is:
where F = farad, C = coulomb, V = volt, W = watt, J = joule, N = newton, Ω = ohm, Hz = Hertz, S = siemens, H = henry.[4]
History[edit]
The term «farad» was originally coined by Latimer Clark and Charles Bright in 1861,[5] in honor of Michael Faraday, for a unit of quantity of charge, but by 1873, the farad had become a unit of capacitance.[6] In 1881 at the International Congress of Electricians in Paris, the name farad was officially used for the unit of electrical capacitance.[7][8]
Explanation[edit]
Examples of different types of capacitors
A capacitor generally consists of two conducting surfaces, frequently referred to as plates, separated by an insulating layer usually referred to as a dielectric. The original capacitor was the Leyden jar developed in the 18th century. It is the accumulation of electric charge on the plates that results in capacitance. Modern capacitors are constructed using a range of manufacturing techniques and materials to provide the extraordinarily wide range of capacitance values used in electronics applications from femtofarads to farads, with maximum-voltage ratings ranging from a few volts to several kilovolts.
Values of capacitors are usually specified in terms of SI prefix#List of SI prefixes of farads (F), microfarads (μF), nanofarads (nF) and picofarads (pF).[9] The millifarad (mF) is rarely used in practice; a capacitance of 4.7 mF (0.0047 F), for example, is instead written as 4700 μF. The nanofarad (nF) is uncommon in North America.[10] The size of commercially available capacitors ranges from around 0.1 pF to 5000F (5 kF) supercapacitors. Parasitic capacitance in high-performance integrated circuits can be measured in femtofarads (1 fF = 0.001 pF = 10−15 F), while high-performance test equipment can detect changes in capacitance on the order of tens of attofarads (1 aF = 10−18 F).[11]
A value of 0.1 pF is about the smallest available in capacitors for general use in electronic design, since smaller ones would be dominated by the parasitic capacitances of other components, wiring or printed circuit boards. Capacitance values of 1 pF or lower can be achieved by twisting two short lengths of insulated wire together.[12][13]
The capacitance of the Earth’s ionosphere with respect to the ground is calculated to be about 1 F.[14]
Informal and deprecated terminology[edit]
The picofarad (pF) is sometimes colloquially pronounced as «puff» or «pic», as in «a ten-puff capacitor».[15] Similarly, «mic» (pronounced «mike») is sometimes used informally to signify microfarads.
Nonstandard abbreviations were and are often used. Farad has been abbreviated «f», «fd», and «Fd». For the prefix «micro-«, when the Greek small letter «μ» or the legacy micro sign «μ» is not available (as on typewriters) or inconvenient to enter, it is often substituted with the similar-appearing «u» or «U», with little risk of confusion. It was also substituted with the similar-sounding «M» or «m», which can be confusing because M officially stands for 1,000,000, and m preferably stands for 1/1000. In texts prior to 1960, and on capacitor packages until more recently, «microfarad(s)» was abbreviated «mf» or «MFD» rather than the modern «μF». A 1940 Radio Shack catalog listed every capacitor’s rating in «Mfd.», from 0.000005 Mfd. (5 pF) to 50 Mfd. (50 μF).[16]
«Micromicrofarad» or «micro-microfarad» is an obsolete unit found in some older texts and labels, contains a nonstandard metric double prefix. It is exactly equivalent to a picofarad (pF). It is abbreviated μμF, uuF, or (confusingly) «mmf», «MMF», or «MMFD».
Summary of obsolete capacitance units: (upper/lower case variations are not shown)
- μF (microfarad) = mf, mfd
- pF (picofarad) = mmf, mmfd, pfd, μμF
[edit]
The reciprocal of capacitance is called electrical elastance, the (non-standard, non-SI) unit of which is the daraf.[17]
CGS units[edit]
The abfarad (abbreviated abF) is an obsolete CGS unit of capacitance, which corresponds to 109 farads (1 gigafarad, GF).[18]
The statfarad (abbreviated statF) is a rarely used CGS unit equivalent to the capacitance of a capacitor with a charge of 1 statcoulomb across a potential difference of 1 statvolt. It is 1/(10−5 c2) farad, approximately 1.1126 picofarads. More commonly, the centimeter (cm) is used, which is equal to the statfarad.
Notes[edit]
- ^ a b The International System of Units (SI) (8th ed.). Bureau International des Poids et Mesures (International Committee for Weights and Measures). 2006. p. 144.
- ^ «farad | Definition, Symbol, & Facts | Britannica». www.britannica.com. Retrieved 2022-07-25.
- ^ Peter M B Walker, ed. (1995). Dictionary of Science and Technology. Larousse. ISBN 0752300105.
- ^ The International System of Units (SI) (9th ed.). Bureau International des Poids et Mesures. 2019. p. 138.
- ^
As names for units of various electrical quantities, Bright and Clark suggested «ohma» for voltage, «farad» for charge, «galvat» for current, and «volt» for resistance. See:- Latimer Clark and Sir Charles Bright (1861) «On the formation of standards of electrical quantity and resistance,» Report of the Thirty-first Meeting of the British Association for the Advancement of Science (Manchester, England: September 1861), section: Mathematics and Physics, pp. 37-38.
- Latimer Clark and Sir Charles Bright (November 9, 1861) «Measurement of electrical quantities and resistance,» The Electrician, 1 (1): 3–4.
- ^ Sir W. Thomson, etc. (1873) «First report of the Committee for the Selection and Nomenclature of Dynamical and Electrical Units,» Report of the 43rd Meeting of the British Association for the Advancement of Science (Bradford, September 1873), pp. 222-225. From p. 223: «The «ohm,» as represented by the original standard coil, is approximately 109 C.G.S. units of resistance: the «volt» is approximately 108 C.G.S. units of electromotive force: and the «farad» is approximately 1/109 of the C.G.S. unit of capacity.»
- ^ (Anon.) (September 24, 1881) «The Electrical Congress,» The Electrician, 7: 297. From p. 297: «7. The name farad will be given to the capacity defined by the condition that a coulomb in a farad gives a volt.»
- ^ Tunbridge, Paul (1992). Lord Kelvin: his influence on electrical measurements and units. London: Peregrinus. pp. 26, 39–40. ISBN 9780863412370. Retrieved 5 May 2015.
- ^ Braga, Newton C. (2002). Robotics, Mechatronics, and Artificial Intelligence. Newnes. p. 21. ISBN 0-7506-7389-3. Retrieved 2008-09-17.
Common measurement units are the microfarad (μF), representing 0.000,001 F; the nanofarad (nF), representing 0.000,000,001 F; and the picofarad (pF), representing 0.000,000,000,001 F.
- ^ Platt, Charles (2009). Make: Electronics: Learning Through Discovery. O’Reilly Media. p. 61. ISBN 9781449388799. Retrieved 2014-07-22.
Nanofarads are also used, more often in Europe than in the United States.
- ^ Gregorian, Roubik (1976). Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing. John Wiley & Sons. p. 78.
- ^ Pease, Bob (2 September 1993). «What’s All This Femtoampere Stuff, Anyhow?». Electronic Design. Retrieved 2013-03-09.
- ^ Pease, Bob (1 December 2006). «What’s All This Best Stuff, Anyhow?». Electronic Design. Retrieved 2013-03-09.
- ^ Williams, L. L. (January 1999). «Electrical Properties of the Fair-Weather Atmosphere and the Possibility of Observable Discharge on Moving Objects» (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-12-21. Retrieved 2012-08-13.
- ^ «Puff». Wolfram Research. Retrieved 2009-06-09.
- ^ «1940 Radio Shack Catalog — Page 54 — Condensers». radioshackcatalogs.com. Archived from the original on 11 July 2017. Retrieved 11 July 2017.
- ^ «Daraf». Webster’s Online Dictionary. Archived from the original on 2011-10-04. Retrieved 2009-06-19.
- ^ Graf, Rudolf F. (1999). Modern Dictionary of Electronics. Newnes. p. 1. ISBN 9780080511986. Retrieved 2016-04-15.
External links[edit]
- Farad unit conversion tool