Qual è la funzione della quantità di dielettrico, della forza dielettrica e della sua conducibilità?
doc-2873
L' energia massima è funzione del volume dielettrico, della permittività e della rigidità dielettrica. Cambiare l' area della piastra e la separazione tra le piastre mantenendo lo stesso volume non provoca alcuna variazione della quantità massima di energia che il condensatore può immagazzinare, purché la distanza tra le piastre rimanga molto inferiore sia alla lunghezza che alla larghezza delle piastre. Inoltre, queste equazioni presuppongono che il campo elettrico sia interamente concentrato nel dielettrico tra le piastre. In realtà ci sono campi frange all' esterno del dielettrico, ad esempio tra i lati delle piastre del condensatore, che aumenteranno la capacità effettiva del condensatore. Questo è talvolta chiamato capacità parassita. Per alcune geometrie semplici di condensatori, questo ulteriore termine di capacità può essere calcolato analiticamente. Diventa trascurabilmente piccolo quando i rapporti tra larghezza della lastra e separazione e tra lunghezza e separazione sono grandi.
None
doc-2880
Per la massima durata, i condensatori di solito devono essere in grado di gestire la massima quantità di inversione che un sistema sperimenterà. Un circuito CA subirà l' inversione di tensione al 100%, mentre i circuiti CC sotto smorzati subiranno un' inversione di tensione inferiore al 100%. L' inversione crea campi elettrici in eccesso nel dielettrico, causa un eccessivo riscaldamento sia del dielettrico che dei conduttori e può ridurre drasticamente l' aspettativa di vita del condensatore. L' inversione dei valori nominali influisce spesso sulle considerazioni progettuali del condensatore, dalla scelta dei materiali dielettrici e delle tensioni nominali ai tipi di connessioni interne utilizzate.
None
doc-2884
Sono disponibili diversi dielettrici solidi, tra cui carta, plastica, vetro, mica e materiali ceramici. La carta è stata ampiamente utilizzata nei dispositivi più vecchi e offre prestazioni di tensione relativamente elevate. Tuttavia, è sensibile all' assorbimento d' acqua ed è stato ampiamente sostituito da condensatori a film plastico. Le materie plastiche offrono una migliore stabilità e prestazioni di invecchiamento che le rendono utili nei circuiti temporizzati, anche se possono essere limitate a basse temperature e frequenze di esercizio. I condensatori ceramici sono generalmente piccoli, economici e utili per le applicazioni ad alta frequenza, anche se la loro capacità varia fortemente con la tensione e invecchiano male. Essi sono ampiamente classificati come dielettrici di classe 1, che hanno una variazione prevedibile della capacità con la temperatura o dielettrici di classe 2, che possono funzionare a tensione superiore. I condensatori di vetro e mica sono estremamente affidabili, stabili e tolleranti alle alte temperature e tensioni, ma sono troppo costosi per la maggior parte delle applicazioni mainstream. I condensatori elettrolitici e i supercondensatori sono utilizzati per immagazzinare piccole e grandi quantità di energia, rispettivamente, i condensatori ceramici sono spesso utilizzati nei risonatori, e la capacità parassita si verifica nei circuiti in cui la semplice struttura conduttore-isolatore-conduttore è formata involontariamente dalla configurazione del layout del circuito.
None
doc-2887
Se un condensatore viene azionato con una tensione variabile nel tempo che cambia abbastanza rapidamente, ad una certa frequenza la polarizzazione del dielettrico non può seguire la tensione. Come esempio dell' origine di questo meccanismo, i dipoli microscopici interni che contribuiscono alla costante dielettrica non possono muoversi istantaneamente, e così come aumenta la frequenza di una tensione alternata applicata, la risposta del dipolo è limitata e la costante dielettrica diminuisce. Una costante dielettrica variabile con frequenza viene definita dispersione dielettrica ed è regolata da processi di rilassamento dielettrico, come il rilassamento di Debye. In condizioni transitorie, il campo di spostamento può essere espresso come (vedi sensibilità elettrica): azionato con una tensione variabile nel tempo che cambia rapidamente.
None
doc-2878
I condensatori, in particolare i condensatori ceramici, e le vecchie costruzioni come i condensatori di carta, possono assorbire le onde sonore con conseguente effetto microfonico. La vibrazione sposta le piastre, causando la variazione della capacità, inducendo a sua volta la corrente alternata. Alcuni dielettrici anche generare piezoelettricità. L' interferenza risultante è particolarmente problematica nelle applicazioni audio, causando potenzialmente feedback o registrazioni indesiderate. Nell' effetto microfonico inverso, il campo elettrico variabile tra le piastre condensatori esercita una forza fisica, spostandole come un altoparlante. Questo può generare un suono udibile, ma scarica energia e sollecita il dielettrico e l' eventuale elettrolita.
None
doc-2871
Un condensatore è costituito da due conduttori separati da una regione non conduttiva. La regione non conduttiva è chiamata dielettrico. In termini più semplici, il dielettrico è solo un isolante elettrico. Esempi di media dielettrici sono il vetro, l' aria, la carta, il vuoto, e anche una regione di esaurimento dei semiconduttori chimicamente identici ai conduttori. Si presume che un condensatore sia autosufficiente e isolato, senza carica elettrica netta e nessuna influenza da qualsiasi campo elettrico esterno. I conduttori mantengono così cariche uguali e opposte sulle loro superfici di fronte, e il dielettrico sviluppa un campo elettrico. Nelle unità SI, una capacità di una lontana significa che un coulomb di carica su ciascun conduttore causa una tensione di un volt attraverso il dispositivo.
None
doc-2881
I condensatori realizzati con qualsiasi tipo di materiale dielettrico mostreranno un certo livello di "assorbimento dielettrico" o "assorbimento". Scaricando un condensatore e scollegandolo, dopo poco tempo potrebbe sviluppare una tensione dovuta all' isteresi nel dielettrico. Questo effetto può essere discutibile in applicazioni come i circuiti campione di precisione e di ritenzione o circuiti di temporizzazione. Il livello di assorbimento dipende da molti fattori, dalle considerazioni progettuali al tempo di ricarica, poiché l' assorbimento è un processo dipendente dal tempo. Tuttavia, il fattore primario è il tipo di materiale dielettrico. I condensatori come il film elettrolitico al tantalio o al polisolfone presentano un assorbimento molto elevato, mentre il polistirolo o il teflon consentono livelli di assorbimento molto ridotti. In alcuni condensatori in cui esistono tensioni ed energie pericolose, come ad esempio nei tubi di infiammabilità, negli apparecchi televisivi e nei defibrillatori, l' assorbimento dielettrico può ricaricare il condensatore a tensioni pericolose dopo che è stato cortocircuitato o scaricato. Qualsiasi condensatore contenente più di 10 joule di energia è generalmente considerato pericoloso, mentre 50 joule o più è potenzialmente letale. Un condensatore può recuperare da 0,01 al 20% della carica originale per diversi minuti, permettendo a un condensatore apparentemente sicuro di diventare sorprendentemente pericoloso.
None
doc-2888
La disposizione delle piastre e del dielettrico ha molte variazioni a seconda dei valori nominali desiderati del condensatore. Per piccoli valori di capacità (microfarad e meno), i dischi in ceramica utilizzano rivestimenti metallici, con conduttori di filo incollati al rivestimento. I valori più grandi possono essere ottenuti da più pile di piastre e dischi. I condensatori di maggior valore solitamente utilizzano un foglio metallico o uno strato di film metallico depositato sulla superficie di una pellicola dielettrica per realizzare le piastre, e una pellicola dielettrica di carta impregnata o plastica - questi vengono avvolti per risparmiare spazio. Per ridurre la resistenza e l' induttanza di serie delle piastre lunghe, le piastre e il dielettrico sono sfalsate in modo che il collegamento avvenga sul bordo comune delle piastre arrotolate e non alle estremità del foglio o delle strisce di film metallizzato che compongono le piastre.
None
doc-2875
Per i condensatori dielettrici ad aria l' intensità del campo di guasto è dell' ordine da 2 a 5 MV/m; per la mica è da 100 a 300 MV/m; per l' olio da 15 a 25 MV/m; può essere molto inferiore quando si utilizzano altri materiali per il dielettrico. Il dielettrico viene utilizzato in strati molto sottili e quindi la tensione assoluta di rottura dei condensatori è limitata. I valori nominali tipici dei condensatori utilizzati per le applicazioni dell' elettronica generale variano da pochi volt a 1 kV. Con l' aumentare della tensione, il dielettrico deve essere più spesso, rendendo i condensatori ad alta tensione più grandi per capacità rispetto a quelli nominali per tensioni inferiori. La tensione di guasto è influenzata in modo critico da fattori quali la geometria delle parti conduttrici del condensatore; spigoli o punti taglienti aumentano l' intensità del campo elettrico in quel punto e possono portare ad un guasto locale. Una volta che questo comincia ad accadere, il guasto segue rapidamente attraverso il dielettrico fino a raggiungere la piastra opposta, lasciando il carbonio dietro di sé e causando un corto (o relativamente bassa resistenza) circuito. I risultati possono essere esplosivi in quanto il corto circuito del condensatore assorbe corrente dai circuiti circostanti e disperde l' energia.
None
doc-2883
La maggior parte dei tipi di condensatori includono un distanziatore dielettrico, che aumenta la loro capacità. Questi dielettrici sono spesso isolanti. Tuttavia, i dispositivi a bassa capacità sono disponibili con un vuoto tra le loro piastre, il che consente un funzionamento ad altissima tensione e basse perdite. I condensatori variabili con le loro piastre aperte all' atmosfera erano comunemente utilizzati nei circuiti di sintonizzazione radio. I disegni successivi utilizzano dielettrico polimerico tra le piastre mobili e fisse, senza che vi sia spazio significativo tra loro per l' aria.
None
doc-2864
Un condensatore (in origine noto come condensatore) è un componente elettrico passivo a due terminali utilizzato per immagazzinare temporaneamente energia elettrica in un campo elettrico. Le forme di condensatori pratici variano molto, ma tutti contengono almeno due conduttori elettrici (piastre) separati da un dielettrico (cioè un isolante in grado di immagazzinare energia polarizzando). I conduttori possono essere film sottili, lamine o microsfere sinterizzate di metallo o elettrolito conduttivo, ecc. Il dielettrico non conduttivo agisce per aumentare la capacità di carica del condensatore. I materiali comunemente usati come dielettrici includono vetro, ceramica, film plastico, aria, vuoto, carta, mica e strati di ossido. I condensatori sono ampiamente utilizzati come parti di circuiti elettrici in molti dispositivi elettrici comuni. A differenza di una resistenza, un condensatore ideale non disperde energia. Invece, un condensatore immagazzina energia sotto forma di campo elettrostatico tra le sue piastre. un condensatore.
None