Ce este condensatorul de aer: circuitul, funcționarea și aplicațiile sale

A condensator variabil este un tip de condensator care are o valoare variabilă a capacității. Acest condensator include două plăci în care zona dintre aceste plăci este pur și simplu ajustată pentru a schimba capacitatea condensatorului. Acești condensatori sunt disponibili în două tipuri de condensator de aer și condensator de tăiere. În general, acești condensatori sunt utilizați în special în Circuite LC pentru reglarea frecvenței în cadrul radiourilor. Deci, acest articol discută o prezentare generală a unuia dintre tipurile de condensatoare variabile, cum ar fi un condensator de aer – lucru și aplicațiile sale.

Ce este condensatorul de aer?

Un Definirea condensatorului de aer este un condensator care folosește aer ca mediu dielectric. Acest condensator poate fi proiectat într-o formă de capacitate fixă ​​sau variabilă. Tipul de capacitate fixă ​​nu este utilizat frecvent, deoarece există diferite tipuri de condensatoare disponibile cu caracteristici superioare, în timp ce tipul de capacitate variabilă este utilizat mai frecvent datorită construcției lor simple.

Condensatoarele de aer sunt în general realizate cu două seturi de plăci metalice semicirculare care sunt separate printr-un aer material dielectric . În aceste plăci metalice, un set este permanent și celălalt set este conectat la un arbore care permite operatorului să rotească ansamblul pentru a schimba capacitatea atunci când este necesar. Când suprapunerea dintre două plăci metalice este mai mare, capacitatea este mai mare. Deci, cea mai mare condiție de capacitate este atinsă odată ce suprapunerea dintre cele două seturi de plăci metalice este maximă, în timp ce cea mai mică condiție de capacitate este atinsă odată ce nu există suprapunere. Pentru un control mai bun al capacității, o reglare mai fină și o precizie sporită, sunt utilizate mecanisme reductoare.

Condensatoarele de aer au o capacitate mică, care variază de la 100 pF – 1 nF, în timp ce tensiunea de funcționare variază de la 10 la 1000V. Tensiunea de defalcare a dielectricului este mai mică, astfel încât defecțiunea electrică se va schimba în interiorul condensatorului, astfel încât acest lucru poate duce la funcționarea defectuoasă a condensatorului de aer.

Construcția condensatorului de aer și funcționarea acestuia

Un condensator reglabil precum un condensator de aer include o serie de plăci de aluminiu semicirculare, rotative deasupra unui arbore central dispus între un set egal distanțat de plăci fixe de aluminiu. Acest condensator are o gaură în centrul său pentru a trece o tijă de control. Pentru a controla această tijă, discuri alternative sunt conectate pentru a o trece liber prin celelalte, ceea ce înseamnă că setul de discuri este separat eficient în două grupuri care formează împreună cele două regiuni ale plăcii condensatorului.

Odată ce discurile condensatoare sunt într-o formă semicirculară, apoi rotirea setului în mișcare face ca cantitatea în care cele două grupuri se suprapun să se schimbe în întreaga zonă a plăcii. Când capacitatea acestui condensator depinde de întreaga suprafață a plăcii, atunci modificarea în interiorul zonei poate provoca o modificare echivalentă în capacitatea componentei, astfel încât operatorului i se permite să modifice valoarea componentei după bunul plac.

Când plăcile de aluminiu în mișcare sunt rotite, iar cantitatea de suprapunere între plăcile statice și în mișcare se va modifica. Aerul dintre aceste seturi de plăci funcționează ca un dielectric eficient care izolează seturile unul de celălalt. Când capacitatea condensatorului depinde de dimensiunea reciprocă a plăcii, atunci această ajustare permite pur și simplu ajustarea valorii condensatorului de aer.

Circuitul condensatorului de aer

Circuitul simplu al condensatorului de aer este prezentat mai jos. Acest condensator folosește aer ca dielectric și este proiectat folosind două folii metalizate sau plăci metalice care se conectează paralel la o anumită distanță una de cealaltă. Condensatorii stochează energia sub formă de sarcină electrică pe plăci.

Odată ce o tensiune este aplicată unui condensator de aer pentru a măsura sarcina de pe cele două plăci, atunci raportul dintre sarcina „Q” și tensiunea „V” va furniza valoarea capacității pentru condensator, astfel, este dat ca C = Q/V. Această ecuație poate fi scrisă și pentru a furniza formula pentru măsurarea cantității de sarcină pe cele două plăci, cum ar fi Q = C x V.

Odată ce un curent electric este furnizat în condensator, acesta se încarcă, astfel câmpul electrostatic va deveni foarte puternic, deoarece stochează mai multă energie între cele două plăci.

În mod similar, atunci când curentul curge din condensatorul de aer, atunci diferența de potențial dintre aceste două plăci va scădea și câmpul electrostatic se reduce atunci când energia electrică dispare de pe plăci. Deci, capacitatea este una dintre proprietățile unui condensator care este folosit pentru a stoca sarcina electrică pe cele două plăci ale sale sub formă de câmp electrostatic.

Permitivitatea condensatorului de aer

Permitivitatea poate fi definită ca proprietatea fiecărui material, altfel mediul utilizat pentru măsurarea rezistenței oferite împotriva formării unui câmp electric. Este notat cu litera greacă „ϵ” (epsilon) și unitatea sa este F/m sau farad pe metru.

Dacă luăm în considerare un condensator care include două plăci care sunt separate prin distanța „d”, mediul dielectric precum aerul este folosit între aceste două plăci. Între cele două plăci ale unui condensator sunt prezente molecule care formează momente de dipol electric. Dipolul electric înseamnă o pereche de sarcini opuse și egale. De exemplu, o singură moleculă include o sarcină pozitivă la un capăt și o sarcină negativă la un alt capăt, care este separată de o anumită distanță, așa cum se arată în figura următoare.

În diagrama următoare, moleculele sunt, în general, aliniate aleatoriu în plăcile condensatorului. Odată ce aplicăm un câmp electric acestor plăci în exterior, atunci moleculele din condensator se aliniază într-un mod mai bun, care este cunoscut sub numele de polarizabilitate. Deci, momentul lor dipol generează propriul său câmp electric. Acest câmp electric se opune câmpului electric aplicat extern, astfel, devine ca polul similar al doi magneți care continuă să reziste unul altuia.

Când moleculele se aliniază sau se polarizează mai mult, se opun câmpului electric extern, ceea ce am numit permisivitate. Aici, permitivitatea măsoară rezistența oferită de material sau mediu unui câmp electric exterior.

Dacă permisivitatea mediului este mai mare, atunci moleculele acelui mediu se polarizează mai bine și astfel oferă mai multă rezistență la câmpul electric extern. De asemenea, dacă permisivitatea mediului este scăzută, atunci moleculele se polarizează slab, astfel încât acestea oferă mai puțină rezistență la câmpul electric extern.

Permitivitatea nu este constantă, deci variază în funcție de diferiți factori precum temperatura, umiditatea, tipul mediu, frecvența câmpului, puterea câmpului electric etc.

Permitivitatea joacă un rol semnificativ în determinarea capacității condensatorului. Deci, capacitatea unui condensator cu plăci paralele este calculată prin

C = ϵ x A/d

Unde,

„A” este aria unei singure plăci.

„d” este distanța dintre două plăci de condensator.

„ϵ” este permisivitatea mediului între cele două plăci de condensatoare.

Dacă observați următorii condensatori, permisivitatea poate afecta în mod clar capacitatea condensatorului.
În următoarele două condensatoare, dielectricul folosit în condensatorul din stânga este aerul. Deci, permisivitatea relativă a acestui condensator de aer este mică > 1, adică 1,0006.

În mod similar, în al doilea condensator, dielectricul folosit este sticla. Deci permisivitatea acestui condensator este de aproximativ 4,9 până la 7,5. Deci, în comparație cu un condensator de aer, un condensator cu dielectric de sticlă are o permitivitate ridicată.

Deci, materialul cu permitivitate mai mică va oferi o capacitate mai mică, iar materialul cu permitivitate mai mare va oferi o capacitate mare. Astfel, permisivitatea joacă un rol major în deciderea valorii capacității.

Caracteristici

Caracteristicile unui condensator de aer includ următoarele.

• Condensatoarele de aer sunt nepolare, ceea ce înseamnă că acești condensatori pot fi utilizați în siguranță în aplicații de curent alternativ până când nu este depășită cea mai mare tensiune nominală.
• Acești condensatori au o capacitate mică, care variază între 100pF și 1nF.
• Tensiunea maximă de funcționare depinde în principal de dimensiunile fizice ale condensatorului.
• O tensiune mare de lucru necesită ca spațiul dintre două plăci să fie suficient pentru a evita defectarea electrică a aerului.
• Rigiditatea dielectrică a aerului este mai mică decât o mulțime de alte materiale, ceea ce face ca acești condensatori să nu fie adecvati pentru tensiuni înalte.

Avantaje

The Avantajele condensatoarelor de aer includ următoarele.

• Are un curent de scurgere mai mic, ceea ce înseamnă că pierderile de funcționare din acest condensator sunt minime, mai ales dacă umiditatea nu este mare.
• Rezistența de izolație este mare.
• Stabilitate bună.
• Au o tensiune de avarie mai mică.
• Factorul de disipare este scăzut.

The dezavantajele condensatoarelor de aer includ următoarele.

• Condensatoarele de aer sunt disponibile în dimensiuni mari.
• Acești condensatori au o capacitate mai mică.
• Acestea sunt scumpe.
• Ocupă mai mult spațiu în comparație cu alți condensatori.

Aplicații

The aplicații ale condensatoarelor de aer includ următoarele.

• Acest condensator este utilizat în mod normal în circuite rezonante, LC, care necesită modificări în interiorul capacității. Aceste
• circuitele cuprind tunere radio, mixere de frecvență și componente de potrivire a impedanței pentru tunerele de antenă.
• Acestea sunt utilizate în mod normal acolo unde este necesară o capacitate reglabilă, cum ar fi circuitele rezonante.
• Acest condensator este folosit pentru a regla circuitele radio și, de asemenea, în circuite unde sunt necesare mai puține pierderi.

Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra unui aer condensator – funcționează cu aplicatii. Acești condensatori sunt fabricați din aluminiu și funcționează bine în câmpuri magnetice foarte puternice. Iată o întrebare pentru tine, ce este dielectricul într-un condensator?