• Курсы

    …

    • Архив курсов
    Игры с BBC micro:bit

    Игры с BBC micro:bit

    Бесплатно
    Подробнее
  • Контакты
    Login
    ORT Education CourseORT Education Course
    • Курсы

      …

      • Архив курсов
      Игры с BBC micro:bit

      Игры с BBC micro:bit

      Бесплатно
      Подробнее
    • Контакты

      Технология

      • Главная
      • Все курсы
      • Технология
      • Cоздание электронных устройств
      CoursesТехнологияCоздание электронных устройств
      • ЗНАКОМСТВО С TINKERCAD 2

        • Лекция1.1
          Знакомство с TinkerCad
        • Лекция1.2
          Настройки проекта
      • ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ 10

        • Лекция2.1
          Основные понятия
        • Лекция2.2
          Первые шаги
        • Лекция2.3
          Закон Ома
        • Лекция2.4
          Параллельное и последовательное соединение
        • Лекция2.5
          Делитель напряжения
        • Лекция2.6
          Переключатели
        • Лекция2.7
          Транзисторы
        • Лекция2.8
          Конденсаторы
        • Лекция2.9
          Микросхемы
        • Викторина2.1
          Основы электроники (итог) 21 questions
      • ЗНАКОМСТВО С ARDUINO 7

        • Лекция3.1
          Что такое Arduino?
        • Лекция3.2
          Пробы пера
        • Лекция3.3
          Аналоговые и цифровые сигналы
        • Лекция3.4
          Работа с датчиками
        • Лекция3.5
          Моторы вперед!
        • Лекция3.6
          Управление сервоприводом
        • Викторина3.1
          Знакомство с Arduino (итог) 12 questions

        Конденсаторы

        Практически в любом электронном устройстве можно встретить конденсаторы.

        Электрический конденсатор (англ. capacitor) – это устройство, которое может накапливать электрический заряд и хранить его некоторое время. В некоторой степени конденсатор подобен аккумулятору: его можно заряжать, а потом использовать накопленную в нем энергию для питания каких-либо устройств, но в течение небольшого периода времени.

        Где используются конденсаторы?

        Конденсаторы имеют множество применений, но мы, в основном, будем их использовать для таких целей:

        • Создание временной задержки в цепи. Конденсаторы разной емкости заряжаются и разряжаются за разное время. В сочетании с другими компонентами это обстоятельство можно использовать для получения интересных результатов.
        • Фильтрация пульсаций в электрических цепях. Конденсаторы часто ставят на входе и выходе преобразователей напряжения, на входе питания микросхем. В этом случае конденсаторы служат своего рода амортизаторами, которые могут сгладить неровности напряжения, подобно амортизаторам автомобиля, сглаживающим неровности дороги.

        Как устроен конденсатор?

        Конденсатор – пассивный электронный элемент, состоящий из двух проводников (обкладки), разделенных между собой слоем диэлектрика.

        На практике же, все выпускаемые конденсаторы представляют собой многослойные рулоны лент обкладок в форме цилиндра или параллелепипеда, разделенных между собой слоями диэлектрика. Разница, в основном заключается только в том, какой материал используется в качестве диэлектрика. По типу диэлектрической среды и классифицируют конденсаторы, которые бывают жидкими, вакуумными, твердыми, воздушными.

        Виды конденсаторов

        Конденсаторы могут быть полярными и неполярными.

        Конденсаторы на основе оксидов: электролитические алюминиевые и танталовые обычно являются полярными, а значит если перепутать их полярность – они выйдут из строя!

        Неполярные же конденсаторы можно включать в цепь какой угодно стороной. К примеру, многослойные керамические конденсаторы – неполярные.

        Важнейшей характеристикой конденсатора является его емкость, которая характеризует способность конденсатора накапливать заряд. Емкость электрического конденсатора измеряют в фарадах. В схемах емкость обозначают латинской буквой C. Как правило, емкость классических конденсаторов варьируется от нескольких пикофарад (pF) до нескольких тысяч микрофарад (µF).

        Вторая важная характеристика конденсатора – номинальное напряжение. Это такое напряжение, при котором конденсатор будет работать весь срок службы без критичного изменения своих параметров. Нельзя, например, применять в 24-вольтовой цепи конденсатор на 6 вольт – он быстро выйдет из строя.

        Параллельное и последовательное соединение конденсаторов

        Конденсаторы подобно резисторам можно соединять в цепочки. Это бывает нужно, когда в схеме необходима какая-то конкретная емкость, а у вас нет такого конденсатора. При этом действуют такие правила:

        • Если группа конденсаторов включена в цепь таким образом, что к точкам включения непосредственно присоединены пластины всех конденсаторов, то такое соединение называется параллельным соединением конденсаторов.

        • Если же соединение конденсаторов производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последо­вательным.

        Что происходит в конденсаторе?

        При подключении к источнику постоянного тока, обкладки конденсатора заряжаются, одна приобретает положительный потенциал, а другая отрицательный. Между обкладками  электрические заряды создают электрическое поле.

        Если подаваемое напряжение больше внутреннего накопленного, конденсатор будет заряжаться.

        В момент времени, когда напряжения на обкладках и на источнике подаваемого тока становятся одинаковыми, движение электронов прекращается и зарядка конденсатора закончится.

        Определенный промежуток времени конденсатор сохраняет заряды и выполняет функции автономного источника электроэнергии. В таком состоянии он может находиться достаточно долгое время.

        Если внешнее напряжение меньше внутреннего, конденсатор начнет отдавать заряд.

         

        При знакомстве с переключателями мы создавали несложное электронное устройство, имитирующее работу карманного фонарика: если кнопка нажата, то он светиться, иначе – не светится. Добавим в схему устройства конденсатор и посмотрим, как он повлияет на работу.

        Для этого:

        • Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
        • Создайте новое электронное устройство.
        • На рабочее поле добавьте резисторы (350 Ом и 100 Ом), светодиод, кнопку, источник питания, конденсатор (10000 µF)  и мультиметр. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь.

        После запуска симуляции мы сможем увидеть следующее:

        • при нажатии и удержании кнопки светодиод плавно начинает увеличивать яркость;
        • если кнопку отпустить – светодиод плавно начинает уменьшать яркость.

        Поэкспериментировав немного с изменением емкости конденсатора или номинала сопротивления резистора мы сможем увидеть, что время загорания и затухания светодиода каждый раз будет меняться. Но случайно ли это время? Оказывается – нет! Мы фактически построили, так называемую RC-цепь.

        Участок цепи, на котором есть конденсатор и резистор называют RC-цепью.

        Разберемся, что дает нам резистор в такой цепи – он ограничивает ток, протекающий через конденсатор. Чем меньше заряженных частиц за единицу времени прибывает в конденсатор, тем больше времени для заряда ему потребуется.

        Конденсатор заряжается и разряжается по экспоненциальному закону:

        И, зная емкость конденсатора и номинал сопротивления, можно найти время заряда/разряда конденсатора

        Но из графика видно, что за время  конденсатор зарядится только на 63,2%. Полностью же конденсатор зарядится только за время примерно равное .

        Таким образом, меняя емкость конденсатора и номинал сопротивления резистора мы можем управлять временем заряда конденсатора и этот факт используется в построении многих устройств.

         

         Задания:

        Задание 8. Создайте виртуальное устройство, позволяющее контролировать время плавного загорания/затухания светодиода (с помощью потенциометра).

        Предоставьте общий доступ к своему виртуальному устройству и отправьте ссылку на решение с помощью формы.

        Предыдущий Транзисторы
        Следующий Микросхемы

        Последние курсы

        Игры с BBC micro:bit

        Игры с BBC micro:bit

        Бесплатно
        Cоздание электронных устройств

        Cоздание электронных устройств

        Бесплатно
        Основы электроники на базе Arduino в среде TinkerCad (для учителей)

        Основы электроники на базе Arduino в среде TinkerCad (для учителей)

        Бесплатно

        Designed and Developed by ORT Odessa

        Вход через логин и пароль

        Забыли пароль?