kondensatorer

Kondensatorer 1 - Introduktion (Kan 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

kondensatorer

DC elektriske kretser


Spørsmål 1

Identifiser noen av de forskjellige typer kondensatorer, og deres egenskaper.

Avslør svar Skjul svar

Glimmer, elektrolytisk, mylar, papir, luft og keramikk er noen av de mer populære stilene.

Merknader:

Det er mye å bli forsket på forskjellige kondensatortyper og egenskaper! Oppfordre elevene til å undersøke både lærebøker og kondensatorproduktlitteratur for mer informasjon.

Spørsmål 2

Hvordan konstrueres elektrolytkondensatorer, og det er spesielt bemerkelsesverdig om bruken av dem "# 2"> Gi svar svar Skjul svar

Elektrolytiske kondensatorer bruker et meget tynt lag av metalloksid som dielektrisk. Fremstillingsprosessen innebærer å påføre en DC spenning til den nye kondensatoren for å skape oksydlaget. Dette "polariserer" det for livet, og hindrer bruken av den med omvendt polaritet.

Oppfølgingsspørsmål: identifiser det skjematiske symbolet for enhver type polarisert kondensator, inkludert elektrolytikk.

Merknader:

Det er mange egenskaper av elektrolytiske kondensatorer som er unike for den typen, ikke minst som deres produksjonsmiddel. Siden disse kondensatorene brukes så ofte for lavspente elektroniske applikasjoner, er det vel verdt studentene å studere dem godt og kjenne deres idiosyncrasies.

Spørsmål 3

En kondensator har en etikett på den som sier "100 WVDC". Hva betyr denne etiketten? Hva er konsekvensen av å overgå denne vurderingen?

Avslør svar Skjul svar

Kondensatorens arbeidsspenning er 100 volt DC. Manglende dielektrisk materiale vil skyldes at denne spenningsgraden overskrides. I elektrolytiske kondensatorer spesielt kan feilen være voldelig!

Merknader:

Som med motstander og motstandsverdier, er det mer til vurdering av en kondensator enn bare kapasitans! Diskuter med elevene dine viktigheten av sikkerhet når du arbeider med kondensatorer, ikke bare fra støtfare, men også fra eksplosjoner (som følge av overdreven spenning).

Spørsmål 4

Kondensatorer kan utgjøre en elektrisk støtfare, selv i ikke-strømforsynte kretser. Forklar hvorfor.

Avslør svar Skjul svar

Kondensatorer har mulighet til å lagre farlige spennings- og ladningsnivåer selv når eksterne energikilder er blitt koblet fra.

Merknader:

Et interessant oppfølgingsspørsmål å utgjøre ville være: hvordan utløser vi en kondensator trygt utladet med farlige spenningsnivåer?

Spørsmål 5

Svært store kondensatorer (vanligvis over 1 Farad!) Brukes ofte i likestrømskoblingen av høy-effekt lydforsterkersystemer installert i biler. Kondensatorene er koblet parallelt med forsterkerens likestrømsklemmer, så nær forsterkeren som mulig, slik:

Hva er hensikten med å ha kondensator koblet parallelt med forsterkerens strømklemmer "# 5"> Gi svar svar Skjul svar

Kondensatoren minimerer spenningstransienter som ses på forsterkerens strømklemmer på grunn av spenningsfall langs strømkablene (fra batteriet) under forbigående strømimpulser, som de som oppstår ved forsterkning av store bass "beats" ved høyt volum.

For øvrig brukes denne samme teknikken i datakredsløfter for å stabilisere strømforsyningsspenningsdrevne digitale logikkkretser, som trekker strøm fra forsyningen i raske "overspenninger" som de bytter mellom deres "på" og "av" -tilstander. I denne applikasjonen er kondensatorene kjent som avkoblingskondensatorer .

Merknader:

Lydsystemteknikk inspirerer vanligvis interessen blant musikkelskende studenter, spesielt unge studenter som krever maksimal lydkraft i bilens lydsystemer! Dette spørsmålet er utformet for å provosere interesse så mye som det er ment å utforske kondensatorfunksjonen.

Når det gjelder "avkobling" kondensatorer, vil elevene sannsynligvis måtte bruke kondensatorer på denne måten når de utvikler seg til å bygge halvlederkretser. Hvis du har et trykt kretskort fra en datamaskin (et "hovedkort") som er tilgjengelig for å vise studentene dine, ville det være et godt eksempel på avkoplingskondensatorer i bruk.

Spørsmål 6

En 10 μF kondensator blir ladet til en spenning på 20 volt. Hvor mange coulombs av elektrisk ladning er lagret i denne kondensatoren?

Avslør svar Skjul svar

200 μC ladning.

Merknader:

Ikke gi elevene ligningen til å utføre denne beregningen! La dem finne det på egen hånd.

Spørsmål 7

En 470 μF kondensator blir utsatt for en påført spenning som endres med en hastighet på 200 volt per sekund. Hvor mye strøm vil det være "gjennom" denne kondensatoren?

Forklar hvorfor jeg satte anførselstegn rundt ordet "gjennom" i forrige setning. Hvorfor kan ikke dette ordet brukes i sin fulle betydning når det beskrives elektrisk strøm i en kondensatorkrets?

Avslør svar Skjul svar

Denne kondensatoren vil ha en konstant strøm på 94 milliamps (mA) som går "gjennom" den. Ordet "gjennom" er plassert i anførselstegn fordi kondensatorer ikke har kontinuitet.

Merknader:

Ikke gi elevene ligningen til å utføre denne beregningen! La dem finne det på egen hånd. Notatet (dv / dt) kan være utenlandsk for studenter som mangler en sterk matematisk bakgrunn, men ikke la dette være et hinder for læring! Bruk heller dette som en måte å introdusere de studentene på begrepet endringshastigheter, og til beregningskonseptet av derivatet .

Spørsmål 8

To 470 μF kondensatorer koblet i serie underkastes en total påført spenning som endres med en hastighet på 200 volt per sekund. Hvor mye strøm vil det være "gjennom" disse kondensatorene? Hint: Total spenning er delt jevnt mellom de to kondensatorene.

Anta nå at to 470 μF kondensatorer koblet parallelt blir utsatt for samme totale påført spenning (skiftes med en hastighet på 200 volt per sekund). Hvor mye totalt strøm vil det være "gjennom" disse kondensatorene?

Avslør svar Skjul svar

Serieforbindelse: 47 milliamps (mA) totalt. Parallell tilkobling: 188 milliamps (mA) totalt.

Oppfølgingsspørsmål: Hva angir disse tallene om typen seriekoblede og parallelle tilkoblede kondensatorer? Med andre ord svarer den enkelte kondensatorverdien til to serieforbundne 470 μF kondensatorer, og hvilken kondensatorverdien tilsvarer to parallelle tilkoblede 470 μF kondensatorer?

Merknader:

Hvis elevene har problemer med å svare på oppfølgingsspørsmålet i svaret, be dem om å sammenligne disse nåværende tallene (47 mA og 188 mA) mot strømmen som ville gå gjennom bare en av 470 μF kondensatorene under samme tilstand (en Påtrykt spenning endres med en hastighet på 200 volt per sekund).

Det er selvfølgelig viktig at studentene vet hvordan seriekoblede og parallelle tilkoblede kondensatorer oppfører seg. Dette er imidlertid vanligvis en prosess med rote memorization for studenter i stedet for sann forståelse. Med dette spørsmålet er målet å få studenter til å realisere kondensatorforbindelser basert på deres forståelse av serier og parallelle spenninger og strømmer.

Spørsmål 9

Anta at to 33 μF kondensatorer er koblet i serie med hverandre. Hva vil deres kombinert kapasitans være i Farads? Forklar svaret ditt.

Avslør svar Skjul svar

16, 5 μF

Merknader:

Kondensatorer forvirrer ofte nye studenter av elektronikk fordi deres verdier ikke legger til det samme som motstander. Det er viktig å svare på dette spørsmålet at elevene dine forstår hvorfor seriekapasitanser kombinerer som de gjør. Det er mer enn en måte å forklare dette fenomenet - forklar når det gjelder kondensatormått, eller når det gjelder spenningsfall og ladelagring.

Spørsmål 10

Beregn total kapasitans i denne samlingen av kondensatorer, målt mellom de to ledningene:

Avslør svar Skjul svar

132, 998 pF

Oppfølgingsspørsmål: Anta at en av klemmens fastspenningsskruer skulle løsne seg på en av lederne til midtkondensatoren, noe som gjør en dårlig (åpen) forbindelse. Hvilken effekt vil dette ha på total kapasitans "notater skjult"> Merknader:

Det er mest nyttig å først tegne et skjematisk diagram for dette kondensatornettverket før du prøver å utføre kapasitansberegninger, slik at en klar forståelse av serien / parallellforbindelsene blir etablert.

Spørsmål 11

Identifiser følgende kondensatorverdier og -stiler:

Avslør svar Skjul svar

Merknader:

Spør elevene hvordan de kan fortelle om en kondensators verdi er gitt i mikro farads eller pico farads. Det er en måte, selv om det metriske prefikset ikke skrives ut på kondensatoren!

Spørsmål 12

Når kontrolleres med en ohmmeter, hvordan skal en riktig fungerende kondensator reagere "# 12"> Gi svar svar Skjul svar

En "sunn" kondensator bør registrere seg som en åpen krets mellom sine terminaler, etter den første ladetiden.

Oppfølgingsspørsmål: Hva antar du er den mest sannsynlige feilmodusen til en kondensator, åpen eller kortsluttet? Forklar svaret ditt.

Merknader:

La elevene faktisk teste noen kondensatorer med sine ohmmetre i klassen. For store kondensatorverdier kan ladetiden være betydelig! Studentene må være oppmerksomme på dette og effekten på ohmmeterens indikasjon.

Selv om en ohmmeterkontroll av kondensator ikke er en omfattende analyse, er det sikkert bedre enn ingenting, og vil oppdage de vanligste feilene.

Spørsmål 13

Finn en eller to ekte kondensatorer og ta med deg til klassen for å diskutere. Identifiser så mye informasjon som mulig om kondensatorene dine før du diskuterer:

Kapasitans (ideell)
Kapasitans (faktisk)
Spenningsvurdering
Type (glimmer, mylar, elektrolytisk, etc.)
Avslør svar Skjul svar

Hvis mulig, finn produsentens dataark for komponentene dine (eller i hvert fall et dataark for en lignende komponent) for å diskutere med klassekameratene dine.

Vær forberedt på å bevise kondensatorens kapasitans i klassen, ved å bruke et multimeter (forutsatt at multimeteret er i stand til å måle kapasitans)!

Merknader:

Formålet med dette spørsmålet er å få elevene til å kinestetisk samhandle med emnet. Det kan virke dumt å få elevene til å delta i en "show and tell" -øvelse, men jeg har funnet ut at aktiviteter som dette i stor grad hjelper noen studenter. For de elevene som er kinestetiske i naturen, er det en stor hjelp å faktisk røre virkelige komponenter mens de lærer om deres funksjon. Selvfølgelig gir dette spørsmålet også en utmerket mulighet for å praktisere tolkning av komponentmarkeringer, bruk et multimeter, tilgangsdatablad, etc.

Spørsmål 14

En viktig parameter i kondensator ytelse er ESR . Definer ESR, og forklar hva som forårsaker det.

Avslør svar Skjul svar

"ESR" står for ekvivalent serieresistens, som vanligvis er en konsekvens av kondensatorens dielektriske substans.

Merknader:

Diskuter med elevene hvorfor ESR er viktig, særlig ved avkopling av applikasjoner der kondensatorer forventes å håndtere store transienter (dv / dt).

Spørsmål 15

Kondensatorer har ofte brevkoder som følger de tresifrede tallskodene. For eksempel, her er noen typiske kondensatorkoder, komplett med bokstaver:

473K
102J
224m
331F

Bestem betydningen av bokstaver som brukes på kondensatoretiketter, hva de respektive numeriske verdiene er for alle tilgjengelige bokstaver, og til slutt hva disse fire spesifikke tall / brevkoder betyr (vist ovenfor).

Avslør svar Skjul svar

Letterkoder brukes til å angi toleranse, akkurat som det siste fargebåndet på de fleste motstander. Jeg vil la deg undersøke bokstavkvalifikasjonene på egen hånd! Samme for de spesifikke verdiene for de fire kondensator etikettene som vises.

Merknader:

Kondensator toleransekoder er enkle nok til at studentene selv kan undersøke. For din egen referanse, skjønt:

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

Samme for de fire kondensatoretikettene som er oppgitt i spørsmålet:

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

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Neste regneark →