Kondensatory

Kondensatory - Uniwersalne elementy pojemnościowe

Formy i konstrukcje kondensatorów są bardzo zróżnicowane. Istnieje wiele rodzajów tych elementów, które są powszechnie używane w elektronice. Większość kondensatorów zawiera co najmniej dwa przewodniki elektryczne, często w postaci metalowych płyt lub folii oddzielonych od siebie dielektrykiem. Najwcześniejsze formy kondensatorów powstały w latach ‘40 XVIII wieku, kiedy europejscy eksperymentatorzy odkryli, że ładunek elektryczny może być przechowywany w szklanych słoikach wypełnionych wodą, które stały się znane jako słoiki Lejdejskie.

Budowa i zasada działania kondensatora

Kondensator składa się z dwóch przewodników oddzielonych nieprzewodzącym dielektrykiem. Może być nim próżnią lub dowolny izolator. Przykładami dielektryków, jakie stosowane są w tych elementach są szkło, powietrze, papier, plastik, ceramika itp. Zgodnie z prawem Coulomba, ładunek na jednej okładce wywiera siłę na nośniki ładunku w drugiej okładce, przyciągając przeciwny ładunek i odpychając nośniki o takim samym ładunku. W ten sposób na drugiej okładce indukowany będzie przeciwny ładunek. Przewodniki utrzymują zatem równe co do wartości i przeciwne co do znaku ładunki na swoich powierzchniach. Obecność dielektryka uniemożliwia przepływ ładunku i utrzymuje pole elektryczne.

Różne rodzaje kondensatorów

W handlu dostępne są kondensatory o wielu różnych typach. Różnią się one rodzajem dielektryka, struktury okładek i typem obudowy. Wszystkie te elementy wpływają na charakterystykę elementu i zakres jego zastosowania. Dostępne są wartości wahają się od bardzo niskich (w zakresie pojedynczych pikofaradów) do superkodensatorów o pojemności do około 5 kF. Zazwyczaj, powyżej około 1 mikrofarada, stosuje się niemalże wyłącznie kondensatory elektrolityczne ze względu na ich małe rozmiary i niski koszt w porównaniu z innymi typami o porównywalnej pojemności, chyba że ich względnie słaba stabilność, żywotność i występowanie polaryzacji powodują, że nie są one odpowiednie do danego zastosowania.

Podstawowe parametry kondensatorów

Zasadniczym parametrem, który opisuje kondensator, jest jego pojemność. Jest to wartość wyrażana w faradach; mówi ona o tym, ile ładunku elektrycznego może zmieścić się w danym elemencie. Pojemność dobierana jest do konkretnej aplikacji danego kondensatora. Drugim parametrem jest maksymalne napięcie pracy. Każdy kondensator, z uwagi na swoją budowę, opierającą się na cienkiej warstwie dielektryka pomiędzy przewodzącymi okładkami, może pracować tylko do dopuszczalnego poziomu napięcia. Po jego przekroczeniu nastąpić może przebicie dielektryka i zwarcie okładek kondensatora. W danym układzie maksymalnej napięcie znamionowe kondensatora powinno być nie niższe, niż występujące na jego okładkach w dowolnym momencie napięcie, wliczając w to przepięcia i nawet chwilowy jego wzrost.

Przykładowe aplikacje

Obecnie kondensatory są szeroko stosowane w obwodach elektronicznych do blokowania prądu stałego, umożliwiając przepływ prądu przemiennego. W układach analogowych kondensatory są element filtrów, w obwodach rezonansowych dostrajają układy do określonych częstotliwości, a w systemach przesyłu energii elektrycznej stabilizują napięcie i przepływ mocy. Właściwość magazynowania energii w kondensatorach wykorzystywano także jako element pamięci dynamicznej we wczesnych komputerach.