condensatori

Condensatori (Davide Contini) (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

condensatori

DC Circuite electrice


Intrebarea 1

Identificați unele dintre diferitele tipuri de condensatoare și caracteristicile acestora.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Mica, electrolitic, mylar, hârtie, aer și ceramică sunt unele dintre cele mai populare stiluri.

Note:

Există multe de cercetat pe diferite tipuri și caracteristici de condensatoare! Încurajați elevii să studieze atât manualele, cât și literatura producătorului de condensatori pentru mai multe informații.

intrebarea 2

Cum sunt construite condensatoarele electrolitice și ce este deosebit de important pentru utilizarea lor "# 2"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Condensatoarele "electrolitice" utilizează un strat foarte subțire de oxid de metal ca dielectric. Procesul de fabricație implică aplicarea unei tensiuni DC la noul condensator pentru a crea stratul de oxid. Acest lucru îl "polarizează" pe viață, împiedicând utilizarea cu polaritate inversă.

Următoarele întrebări: identificați simbolul schematic pentru orice tip de condensator polarizat, inclusiv electrolitice.

Note:

Există multe caracteristici ale condensatoarelor electrolitice unice pentru acest tip, nu cel puțin ca mijloc de fabricare a acestora. Deoarece aceste condensatoare sunt folosite atât de des pentru aplicații electronice de joasă tensiune, merită studenții să le studieze bine și să-și cunoască propriile idiosincrazii.

Întrebarea 3

Un condensator are o etichetă care spune "100 WVDC". Ce înseamnă această etichetă? Care este consecința depășirii acestei evaluări?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Tensiunea de lucru a condensatorului este de 100 volți DC. Defectarea materialului dielectric va rezulta din depășirea acestei valori de tensiune. În special în condensatoarele electrolitice, eșecul poate fi violent!

Note:

La fel ca în cazul rezistoarelor și a rezistențelor, există mai mult pentru evaluarea unui condensator decât capacitatea doar! Discutați cu elevii dvs. importanța siguranței atunci când lucrați cu condensatori, nu numai din cauza pericolului de șoc, ci și din cauza exploziilor (care rezultă din tensiunea excesivă).

Întrebarea 4

Condensatoarele pot prezenta un pericol de electrocutare, chiar și în circuitele nealimentate. Explică de ce.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Capacitorii au capacitatea de a stoca niveluri periculoase de tensiune și încărcare chiar și atunci când sursele externe de energie au fost deconectate.

Note:

O întrebare interesantă de urmat ar reprezenta: cum putem descărca în siguranță un condensator încărcat cu niveluri periculoase de tensiune?

Întrebarea 5

Condensatoarele foarte mari (de obicei, în exces de 1 Farad!) Sunt adesea utilizate în cablajul de alimentare cu curent continuu al sistemelor de amplificatoare audio de înaltă putere instalate în automobile. Condensatoarele sunt conectate în paralel cu terminalele de alimentare DC ale amplificatorului, cât mai aproape posibil de amplificator, cum ar fi:

Care este scopul de a avea un condensator conectat în paralel cu bornele de putere ale amplificatorului "# 5"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Condensatorul minimizează tranzistoarele de tensiune observate la bornele de putere ale amplificatorului din cauza căderilor de tensiune de-a lungul cablurilor de alimentare (de la baterie) în timpul impulsurilor curente tranzitorii, cum ar fi cele întâlnite atunci când se amplifică bass-ul puternic "bate" la volum mare.

De altfel, aceeași tehnică este utilizată în circuitele computerizate pentru a stabiliza alimentarea cu tensiune a circuitelor logice digitale, care trag curentul de la alimentare în "supratensiuni" rapide, pe măsură ce comută între stările "on" și "off". În această aplicație, condensatorii sunt cunoscuți drept condensatori de decuplare .

Note:

Ingineria sistemului audio inspiră, de obicei, interesul printre elevii care iubesc muzica, în special studenții tineri care doresc o putere audio maximă în sistemele lor de sunet ale automobilelor! Această întrebare are rolul de a provoca un interes atât de mare ca și intenția de a explora funcția de condensator.

În ceea ce privește condensatoarele "de decuplare", elevii dvs. vor trebui probabil să utilizeze condensatori în acest mod atunci când progresează în construirea circuitelor semiconductoare. Dacă aveți o placă de circuite imprimate de la un computer (o "placă de bază") disponibilă pentru a arăta elevilor dvs., ar fi un bun exemplu de decuplare a condensatoarelor în uz.

Întrebarea 6

Un condensator de 10 μF este încărcat la o tensiune de 20 volți. Câte cuburi de încărcătură electrică sunt stocate în acest condensator?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

200 μC de încărcare.

Note:

Nu oferiți elevilor dvs. ecuația cu care să efectuați acest calcul! Lăsați-i să-l găsească singuri.

Întrebarea 7

Un condensator de 470 μF este supus unei tensiuni aplicate care se schimbă la o viteză de 200 volți pe secundă. Cât de mult curent va fi "prin" acest condensator?

Explicați de ce am plasat ghilimele în jurul cuvântului "prin" în propoziția anterioară. De ce nu poate fi folosit acest cuvânt în sensul cel mai complet atunci când se descrie curentul electric în circuitul unui condensator?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acest condensator va avea un curent constant de 94 miliamperi (mA) care merge "prin" el. Cuvântul "prin" este plasat în ghilimele deoarece condensatorii nu au o continuitate.

Note:

Nu oferiți elevilor dvs. ecuația cu care să efectuați acest calcul! Lăsați-i să-l găsească singuri. Notația (dv / dt) poate fi străină elevilor care nu au un fundal matematic puternic, dar nu lăsați acest lucru să fie un obstacol în calea învățării! Mai degrabă, utilizați acest lucru ca o modalitate de a introduce acei studenți la conceptul de rate ale schimbării și la conceptul de calcul al derivatului .

Întrebarea 8

Două condensatoare de 470 μF conectate în serie sunt supuse unei tensiuni totale aplicate care se modifică la o viteză de 200 volți pe secundă. Cât de mult curent va fi "prin" aceste condensatoare? Sugestie: tensiunea totală este împărțită uniform între cele două condensatoare.

Acum presupuneți că doi condensatori de 470 μF conectați în paralel sunt supuși aceleiași tensiuni totale aplicate (schimbând la o viteză de 200 volți pe secundă). Cât de mult curent total va fi "prin" aceste condensatoare?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Conexiune în serie: 47 milliampi (mA) total. Conexiune paralelă: total 188 milliamp (mA).

Următoarele întrebări: ce indică aceste cifre despre natura condensatoarelor conectate în serie și paralele? Cu alte cuvinte, ce valoare unică a condensatorului este echivalentă cu două condensatoare de serie de 470 μF conectate la serie și care este valoarea unică a condensatorului echivalentă cu două condensatoare paralele conectate la 470 μF?

Note:

Dacă elevii dvs. au dificultăți în a răspunde la întrebarea de urmărire din răspuns, cereți-le să compare aceste cifre curente (47 mA și 188 mA) împotriva curentului care ar trece printr-un singur condensator de 470 μF în aceeași condiție tensiunea aplicată se modifică la o viteză de 200 volți pe secundă).

Este, bineînțeles, important ca studenții să știe cum se comportă condensatoarele conectate în serie și conectate paralel. Totuși, acesta este, de obicei, un proces de memorare a roților pentru studenți, mai degrabă decât o înțelegere reală. Cu această întrebare, obiectivul este de a avea studenții să vină la o realizare a conexiunilor de condensatori pe baza înțelegerii lor de tensiuni și curenți de serie și paralele.

Întrebarea 9

Să presupunem că doi condensatori de 33 μF sunt conectați în serie unul cu celălalt. Care va fi capacitatea lor combinată, în Farads? Explică-ți răspunsul.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

16, 5 μF

Note:

Capacitorii confundă de multe ori noii elevi de electronică, deoarece valorile lor nu se adaugă la fel ca rezistențele. Este important să răspundeți la această întrebare că elevii dvs. înțeleg de ce capacitățile de serie se combină așa cum o fac. Există mai multe modalități de a explica acest fenomen - explicați în ceea ce privește dimensiunile condensatorului sau în ceea ce privește scăderea tensiunii și stocarea încărcării.

Întrebarea 10

Calculați capacitatea totală din această colecție de condensatori măsurată între cele două fire:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

132, 998 pF

Următoarele întrebări: să presupunem că unul din șuruburile de blocare a blocului de borne ar trebui să se prăbușească pe una din conducte pentru condensatorul de mijloc, făcând o conexiune proastă (deschisă). Ce efect ar avea acest lucru asupra capacității totale "note ascunse"> Note:

Este foarte util să trageți mai întâi o schemă schematică pentru această rețea de condensatori înainte de a încerca să efectuați orice calcule de capacitate, pentru a stabili o înțelegere clară a conexiunilor seriale / paralele.

Întrebarea 11

Identificați următoarele valori și stiluri de condensatori:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Întrebați elevii dvs. cum se poate spune dacă valoarea unui condensator este dată în micro farads sau pico farads. Există o cale, chiar dacă prefixul metric nu este tipărit pe condensator!

Întrebarea 12

Când este verificat cu ajutorul unui ohmmetru, cum ar trebui să reacționeze un condensator care funcționează corect "# 12"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Un condensator "sănătos" ar trebui să se înregistreze ca un circuit deschis între terminalele sale, după perioada inițială de încărcare.

Următoarea întrebare: ce credeți că este cel mai probabil esec "mod" al unui condensator, deschis sau scurtcircuitat? Explică-ți răspunsul.

Note:

Elevii dvs. trebuie să testeze câțiva condensatori cu ohmmetrele în clasă. Pentru valorile mari ale condensatoarelor, timpul de încărcare poate fi substanțial! Elevii trebuie să fie conștienți de acest lucru și de efectul pe care îl are asupra indicatorului ohmmetrului.

Deși verificarea unui ohmmetru a unui condensator nu este o analiză cuprinzătoare, este cu siguranță mai bună decât nimic și va detecta cele mai frecvente defecte.

Întrebarea 13

Găsiți unul sau doi condensatori reali și aduceți-i cu voi în clasă pentru a discuta. Identificați cât mai multe informații despre condensatori înainte de discuție:

Capacitate (ideal)
Capacitate (actual)
Voltaj
Tip (mica, mylar, electrolitic etc.)
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dacă este posibil, găsiți fișa tehnică a producătorului pentru componentele dvs. (sau cel puțin o fișă tehnică pentru o componentă similară) pentru a discuta cu colegii de clasă.

Fiți pregătiți să demonstrați capacitatea reală a condensatoarelor dvs. în clasă, utilizând un multimetru (presupunând că multimetrul dumneavoastră este capabil să măsoare capacitatea)!

Note:

Scopul acestei întrebări este de a atrage studenții să interacționeze din punct de vedere kinetic cu subiectul. Ar putea părea prostește ca studenții să se angajeze într-un exercițiu "arată și spune", dar am constatat că astfel de activități ajută foarte mult pe unii elevi. Pentru acei cursanți care sunt în natură kinesthetic, este un mare ajutor pentru a atinge efectiv componentele reale în timp ce învață despre funcția lor. Desigur, această întrebare oferă, de asemenea, o oportunitate excelentă pentru ei de a practica interpretarea marcajelor componentelor, a folosi un multimetru, foi de date de acces etc.

Întrebarea 14

Un parametru important în performanța condensatorului este ESR . Definiți ESR și explicați ce provoacă acest lucru.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

"ESR" reprezintă rezistența în serie echivalentă, de obicei fiind o consecință a substanței dielectrice a condensatorului.

Note:

Discutați cu studenții dvs. de ce contează ESR, în special în cazul decuplării aplicațiilor în care condensatorii sunt așteptați să efectueze procese mari (dv / dt) tranzitorii.

Întrebarea 15

Capacitorii au adesea coduri de litere care urmează codurile de număr din trei cifre. De exemplu, aici sunt câteva coduri tipice de condensatoare, completate cu litere:

473 K
102J
224m
331F

Determinați semnificația literelor folosite pe etichetele condensatoarelor, ce valori numerice respective sunt pentru toate literele disponibile și, în final, ce înseamnă aceste patru coduri specifice de număr / scrisoare (prezentate mai sus).

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Codurile literelor sunt folosite pentru a desemna toleranța, la fel ca ultima bandă de culoare pentru cele mai multe rezistoare. Vă voi lăsa să cercetați echivalențele codului de litere pe cont propriu! Același lucru este valabil și pentru valorile specifice ale celor patru etichete de condensator prezentate.

Note:

Codurile de toleranță a condensatoarelor sunt destul de ușor pentru studenți să efectueze cercetări pe cont propriu. Pentru propria dvs. referință, deși:

D = ± 0, 5%
F = ± 1%
G = ± 2%
H = ± 3%
J = ± 5%
K = ± 10%
M = ± 20%
P = + 100%, -0%
Z = + 80%, -20%

La fel și pentru cele patru etichete de condensator date în întrebarea:

473K = 47 nF ± 10%
102J = 1 nF ± 5%
224M = 0, 22 μF ± 20%
331F = 330 pF ± 1%

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →