La capacitancia es una medida de la capacidad de un capacitor para almacenar cargas. La capacitancia se mide en faradios, y lleva el nombre del miembro honorario de la Universidad de San Petersburgo, el físico inglés Michael Faraday.
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¿Qué es la capacidad?
Si elimina un solo conductor eléctrico infinitamente lejos, excluye la influencia de los cuerpos cargados entre sí, entonces el potencial del conductor remoto será proporcional a la carga. Pero para conductores que difieren en tamaño, los potenciales no coinciden.
La unidad SI de capacitancia para un capacitor es el faradio. El factor de proporcionalidad se denota con la letra C: esta es la capacitancia, que se ve afectada por el tamaño y la estructura externa del conductor. El material, el estado de fase de la sustancia del electrodo no juega un papel: las cargas se distribuyen en la superficie. Por lo tanto, en las reglas internacionales CGS, la capacitancia no se mide en faradios, sino en centímetros.
Una bola solitaria con un radio de 9 millones de km (1400 radios terrestres) contiene 1 faradio.Un elemento conductor separado contiene cargas en cantidades insuficientes para su uso en tecnología. Tecnología del siglo XXI Se crea la capacitancia de los condensadores con unidades de medida superiores a 1 faradio.
Una estructura de al menos 2 electrodos y un dieléctrico separador es capaz de acumular la cantidad de electricidad necesaria para el funcionamiento de los circuitos electrónicos. En tal diseño, las partículas positivas y negativas se atraen mutuamente y se sostienen. El dieléctrico entre el par electrón-positrón no permite la aniquilación. Este estado de carga se llama ligado.
Anteriormente, para medir magnitudes eléctricas se utilizaban equipos voluminosos que no eran muy precisos. Ahora, incluso un radioaficionado novato sabe cómo medir la capacitancia con un probador.
Marcas de condensadores
Es necesario conocer las características de los dispositivos electrónicos para un funcionamiento preciso y seguro.
Determinar la capacitancia de un capacitor incluye medir el valor con instrumentos y leer las marcas en la caja. Los valores indicados y los obtenidos durante las mediciones difieren. Esto se debe a la imperfección de las tecnologías de producción y la variación operativa de los parámetros (desgaste, efectos de la temperatura).
La capacitancia nominal y los parámetros de tolerancia se indican en la caja. En electrodomésticos, se utilizan dispositivos con una desviación de hasta el 20%. En la industria espacial, equipamiento militar y automatización de objetos peligrosos, se permite una dispersión de características del 5-10%. Los diagramas de trabajo no contienen valores de tolerancia.
La capacidad nominal está codificada de acuerdo con los estándares IEC, la Comisión Electrotécnica Internacional, que reúne a organizaciones nacionales de acuerdo con los estándares de 60 países.
El estándar IEC utiliza la notación:
- Codificación de 3 dígitos. 2 caracteres al principio - el número de pF, el tercero - el número de ceros, 9 al final - el valor es inferior a 10 pF, 0 delante - no más de 1 pF. Código 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF o 33 nF, o 0,033 uF. Para facilitar la lectura, el punto decimal en el código se reemplaza por la letra "R". R8 \u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 dígitos en el marcado. El último es el número de ceros. 3 primero - valor en pF. 3353 - 335000pF, 335nF o 0,335uF.
- Uso de letras en código. La letra µ es uF, n es nanofaradio, p es pF. 34p5 - 34,5 pF, 1 µ5 - 1,5 µF.
- Los productos cerámicos Glider están codificados con las letras A-Z en 2 registros y un número que indica la potencia de 10. K3 - 2400 pF.
- Los dispositivos SMD electrolíticos están marcados de 2 maneras: números - capacitancia nominal en pF y al lado o en 2 líneas si hay espacio - el valor de la tensión nominal; la letra que codifica el voltaje y junto a 3 dígitos, 2 determinan la capacitancia y el último, el número de ceros. A205 significa 10V y 2uF.
- Los productos de montaje en superficie están marcados con un código de letras y números: CA7 - 10 uF y 16 V.
- Codificaciones - color del cuerpo.
Las marcas IEC, las designaciones nacionales y los códigos de marca hacen que la memorización de códigos no tenga sentido. Los diseñadores y reparadores de hardware necesitan fuentes de referencia.
Cálculo de fórmula
El cálculo de la capacidad nominal del elemento se requiere en 2 casos:
- Los diseñadores de equipos electrónicos calculan el parámetro al crear circuitos.
- Los maestros en ausencia de condensadores de potencia y capacidad adecuadas utilizan el cálculo del elemento para seleccionar entre las piezas disponibles.
Los circuitos RC se calculan utilizando el valor de impedancia - resistencia compleja (Z). Ra es la pérdida de corriente para calentar los participantes del circuito. Ri y Re: tienen en cuenta la influencia de la inductancia y la capacitancia de los elementos. En las terminales de la resistencia en el circuito RC, el voltaje Ur es inversamente proporcional a Z.
La resistencia térmica aumenta el potencial en la carga y la reactiva lo reduce. El funcionamiento del condensador a frecuencias superiores a la resonancia, cuando aumenta la componente reactiva de la resistencia compleja, conduce a pérdidas de tensión.
La frecuencia de resonancia es inversamente proporcional a la capacidad de almacenar carga. A partir de la fórmula para determinar Fp, se calcula qué valores de Sk (capacitancia del condensador) se requieren para el funcionamiento del circuito.
Para calcular los circuitos de pulso, se utiliza la constante de tiempo del circuito, que determina el efecto de RC en la estructura del pulso. Si se conocen la resistencia del circuito y el tiempo de carga del capacitor, la capacitancia se calcula usando la fórmula de la constante de tiempo. La veracidad del resultado está influida por el factor humano.
Los maestros utilizan conexiones en paralelo y en serie de condensadores. Las fórmulas de cálculo son inversas a las fórmulas de las resistencias.
Una conexión en serie hace que la capacitancia sea menor en la conexión de elementos, un circuito en paralelo suma los valores.
¿Cómo medir la capacitancia de un capacitor con un multímetro?
Al medir parámetros, el capacitor se descarga preliminarmente cerrando los cables con un destornillador con aislamiento en el mango. Si esto no se hace, el multímetro de baja potencia fallará.
La respuesta a la pregunta de cómo verificar la capacitancia de un capacitor con un multímetro con el modo "Cx" es la siguiente:
- Encienda el modo "Cx" y seleccione el límite de medición - 2000 pF - 20 μF en un dispositivo estándar;
- Inserte el condensador en los enchufes del dispositivo o conecte las sondas a los terminales del condensador y mire el valor en la escala del dispositivo.
Un amperovoltímetro o multímetro determina la presencia de un cortocircuito o circuito abierto dentro de la caja.
Se incluye un condensador polar en el circuito del dispositivo, teniendo en cuenta la dirección de la corriente. Los fabricantes marcan los electrodos del producto. Un capacitor diseñado para un voltaje de 1-3 V fallará si la corriente inversa es más alta de lo normal.
Antes de medir las características, el condensador electrolítico polar se desolda de la placa. Enciende el multímetro para medir resistencia o probar semiconductores. Aplique las sondas a los electrodos del condensador polar: más a más, menos a menos. Una buena capacitancia mostrará un aumento suave en la resistencia. A medida que disminuye la corriente de carga, la EMF aumenta y alcanza el voltaje de la fuente de alimentación.
Un abierto en el capacitor se verá como una resistencia infinita en el multímetro. El dispositivo no responderá o el puntero de la copia analógica apenas se moverá.
Cuando el elemento se rompe, el parámetro medido no corresponde al valor nominal en la dirección inferior, en proporción al valor de ruptura.
Si se pregunta cómo medir la resistencia en serie compleja o equivalente (ESR de un capacitor) con un multímetro, entonces es problemático hacerlo sin un prefijo. El condensador exhibe propiedades reactivas en corriente de alta frecuencia.
Otros métodos de medición
El medidor de capacitancia del condensador de bricolaje se ensambla de acuerdo con los esquemas de los dispositivos de pulso. Las secuencias de circuitos RC con resistencias variables crean una serie de señales en la salida del producto con un cambio de frecuencia. Para configurar el dispositivo, use un multímetro con el que se usará el prefijo.
Un conjunto de capacitores probados se conecta a su vez a la estructura y se ajusta la precisión de operación en cada subrango.
Un medidor de capacitancia de bricolaje para celdas electrolíticas polares se implementa y configura esquemáticamente como parte de un prefijo sin un circuito oscilatorio. En la salida, en lugar de un voltaje pulsado, hay un voltaje constante.
En los medidores de capacitancia digitales, la fuente de alimentación es muy estable. Los parámetros "flotantes" de los elementos a partir de los cuales se ensambla el circuito darán un error que es inaceptable para la precisión de la medición.
En los elementos lógicos, se crean fuentes de corriente alterna pulsada para medir la ESR.
Los medidores de capacitancia de capacitor económicos, como los dispositivos de puente RLC con una función adicional de prueba de resistencia SMD, carga de red y una pantalla LCD, son en sí mismos del tamaño de un dedo. Realizan las funciones de un complejo metrológico profesional. Capaz de actuar como medidor de capacitancia para condensadores electrolíticos, tanto polares como variables.
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