Что измеряется в фарадах

Приступая к работе в электротехнической отрасли, студент или любитель быстро сталкивается с единицей измерения фарад. Студенту необходимо знать, что измеряется в фарадах, что такое дробные и кратные единицы, и какие единицы чаще всего используются в конденсаторных ячейках. Кроме того, необходимо иметь таблицу и знать, сколько микрофарад на 1 киловатт мощности двигателя требуется для его работы.

Примеры типов конденсаторов

Понятие емкости, правила измерения

Емкость показывает, сколько электронов (или других заряженных частиц) должно переместиться от одного объекта к другому, чтобы создать необходимое напряжение. Причина этого в том, что при движении частиц между объектами создается разность потенциалов.

Единицей измерения величины емкости является фарад (в письменном виде обозначается заглавной кириллической буквой F). Когда перенос заряда в 1 кулон изменяет напряжение на 1 вольт, величина емкости между переносимыми объектами составляет 1 фарад. Формула для зависимости емкости от напряжения выглядит следующим образом:

C (емкость) = Q (заряд)/U (напряжение).

Если специалист собирается измерить емкость конденсатора, используемого в радиотехнической цепи, ему понадобится такой прибор, как мультиметр. Даже дешевое устройство справится с этой задачей, при этом пленочные конденсаторные компоненты демонстрируют самую высокую точность. Чтобы сделать измерения максимально точными, можно использовать измеритель импеданса, но этот прибор очень дорогой (около 120 000 рублей). При использовании мультиметра следуйте следующему алгоритму:

 

  1. Отключите цепь от источника нагрузки. Проверьте отсутствие питания, установив прибор в режим измерения напряжения и приложив щупы к источнику: показания должны быть нулевыми.
  2. Снимите заряд с конденсатора пассивно (подождите 20-30 минут) или активно (с помощью резистора). Для малых сот требуется устройство с сопротивлением более 2 кОм. С достаточно большими конденсаторами (например, в аппаратуре и бытовых приборах) в домашних условиях без подготовки лучше вообще не работать — они накапливают опасно большой заряд. Чтобы разрядить такой элемент, вам понадобится резистор сопротивлением 20 кОм и мощностью 5 Вт, соединенный изолированным проводом сечением 3,3 мм2, рассчитанным на напряжение до 600 В.
  3. Отключите конденсатор от цепи. Затем переведите мультиметр в режим измерения емкости. Если прибор имеет несколько диапазонов настройки, выберите тот, который, скорее всего, будет правильным (маркировка может служить ориентиром). Если имеется клавиша Rel, нажмите ее так, чтобы емкость сошла с элементов зонда.
  4. Щупы помещаются на контакты конденсатора. Обязательно соблюдайте полярность при зондировании поляризованных клеток. Теперь подождите, пока на дисплее не появятся данные. Если отображается слово перегрузка (или OL), это означает, что показания слишком высоки для определения данным прибором или находятся в данном диапазоне (в последнем случае выберите другой диапазон).

Важно: Не подключайте мультиметр к конденсаторному элементу с пробоинами или выпуклостями на корпусе. Такие элементы вообще нельзя эксплуатировать — они могут взорваться при подаче тока.

Ёмкость конденсатора

Процесс измерения емкости конденсатора с помощью мультиметра

Конденсатор, прибор с нормированной емкостью

Это устройство специально разработано для изменения величины напряжения в зависимости от накопленного заряда. Различные объекты могут обладать свойствами конденсатора, но главное отличие заключается в том, что устройство имеет фиксированную емкость. Если между обкладками элемента с емкостью 1 Ф приложить заряд в 1 Кулон, то между обкладками возникнет напряжение в 1 В.

Читайте:  Как выбрать ручки для межкомнатных дверей

Единицы СИ в радиоэлектроннике это вы должны знать как таблицу умножения

Важно: начинающие разработчики схем часто совершают ошибку, игнорируя отсутствие мгновенного изменения напряжения на устройстве. Если транзистор, подключенный к конденсатору, открывается как можно быстрее, он перегреется или полностью сгорит. Когда клеммы заряженного устройства замыкаются, ток будет очень большим, но все же не бесконечным. Оно ограничено сопротивлением элемента и его выводов.

Эти устройства используются не только в радиочастотной электронике, но и, например, в двигательных установках. При наличии пускового конденсатора и вспомогательной обмотки для 1 кВт мощности потребуется 70 микрофарад емкости. Имея эту информацию, можно рассчитать необходимую общую емкость.

Область применения

Эта единица измерения используется не только для емкости конденсаторов, но и для других проводящих элементов (например, проводников). Поскольку 1 фарад — это довольно большая емкость, небольшие промышленные конденсаторные ячейки чаще оцениваются в сотых, тысячных и т.д. долях фарада, например, микрофарады относятся к мкФ. В отличие от этого, сверхвысокие конденсаторные ячейки могут измеряться в килофарадах.

Эквивалентное представление

Эта величина может быть выражена с помощью других единиц измерения: F=c4*A2*m-2*kg-1 (секунды, амперы, метры и килограммы соответственно). Если мы используем формулу, основанную на напряжении и заряде, то получим: Ф=Cl*V-1 (кулон и вольт).

Кратные и дольные единицы

Чаще всего в электронике используются компоненты с низкой емкостью, из-за чего у начинающих схемотехников возникают вопросы: пФ — это сколько фарад, 100 нф — сколько микрофарад и так далее. Поэтому хорошо иметь таблицу перевода единиц измерения в единицы измерения. Наиболее часто используемыми дробными единицами являются:

 

  • микрофарад (мкФ) — 0,000001 Ф;
  • нанофарад (нФ) — 0,000000001 Ф
  • пикофарад (пФ) — 0,00000001 Ф
Читайте:  Как и чем заделать трещину в стене самые надёжные варианты

 

Из кратных величин используется килофарад (кФ), равный одной тысяче фарад. Эти значения характерны для ионных конденсаторов. Для обычных конденсаторов емкость обычно измеряется максимум в десятках фарад.

В Советском Союзе существовала тенденция указывать значения емкости в виде целого числа (например, 35) на электрических схемах и корпусах конденсаторов. Для обозначения пикофарад, и дробь с одной цифрой после запятой для обозначения микрофарад. В таких обозначениях емкости не используются буквы. На современных бытовых конденсаторах при указании емкости в пикофарадах единицы измерения обычно не пишутся после числа. Если указано 'mc', подразумеваются микрофарады, если 'n', подразумеваются нанофарады. На международном уровне используются цветные кодированные полосы.

Таблица пересчета для дробных единиц емкости

Связь с единицами измерения в других системах

В гауссовой системе существует единица измерения, называемая статафарадой (statF). Она приблизительно равна 1,11 пФ и относится к емкости сферы диаметром 2 см в вакууме.

Абфарад (abF) — это очень большая единица измерения электрической емкости, равная 1000000000 F (или 1 гигафарад — GF).

Применение конденсаторов

Эта категория компонентов широко используется во всех сферах электроники и некоторых других отраслях промышленности. Среди основных областей применения стоит отметить:

 

  • Телевизионное и звуковоспроизводящее оборудование;
  • Радарное оборудование (здесь конденсаторы помогают генерировать импульсы и увеличивать их мощность);
  • Телефонное и телеграфное оборудование — в них используется разделение типов цепей (частотных, вариационно-длительных) и подавление искрения в контактах
  • электронные измерительные приборы;
  • Лазеры (для увеличения мощности импульса);
  • Защита от перенапряжений в электроэнергетических системах;
  • Электрическая сварка работает с помощью разрядов;
  • Блокирование радиопомех, создаваемых машинами;
  • Запуск электродвигателей и создание фазовых сдвигов во вспомогательной обмотке;
  • Генераторы, используемые во время электрических испытаний для получения импульсов тока и напряжения.

 

Размеры компонентов конденсатора

Конденсаторные компоненты используются в очень широком спектре приложений, от печатных плат (миниатюрные smd-компоненты) до мощных двигателей и генераторов импульсов. Чтобы правильно выбрать конденсатор, важно уметь расшифровывать маркировку и символы на схемах и, в частности, знать обозначения емкостей устройств.