Kondensatoren - elektronische Geräte zum Speichern und Speichern elektrischer Ladung. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil vieler elektrischer und elektronischer Geräte wie Radio, Fernseher, Computer usw.
Kapazität des Kondensators - dies ist ein physikalisches Merkmal, das seine Fähigkeit bestimmt, eine elektrische Ladung zu akkumulieren, wenn sie darauf angespannt wird. Die Messung der elektrischen Kapazität eines Kondensators ist eine wichtige Aufgabe bei der Gestaltung von elektrischen Schaltungen und bei der Reparatur von Geräten.
Eine genaue Messung der elektrischen Kapazität erfordert die Verwendung spezieller Geräte wie eines kalibrierten Messgeräts oder eines Brückenschemas. Es gibt jedoch mehrere Möglichkeiten, die elektrische Kapazität eines Kondensators mit den verfügbaren Werkzeugen näher zu bestimmen.
Eine der häufigsten Methoden ist die Verwendung eines bekannten Widerstands und die Messung der Zeit, für die der Kondensator durch diesen Widerstand entladen wird. Durch die Suche nach der entsprechenden Formel können Sie die elektrische Kapazität des Kondensators bestimmen.
Was ist die elektrische Kapazität eines Kondensators?
Ein Kondensator ist ein Gerät, das eine elektrische Ladung auf seinen Platten ansammeln kann. Es besteht aus zwei leitenden Platten, die durch ein Dielektrikum getrennt sind – ein nicht leitendes Material. Die Größe der Platten, ihr Material sowie die Eigenschaften des Dielektrikums beeinflussen den Wert der elektrischen Kapazität.
Die elektrische Kapazität eines Kondensators bestimmt, wie viel elektrische Ladung ein Kondensator ansammeln kann, wenn eine voreingestellte Potentialdifferenz (Spannung) an ihn angeschlossen wird. Je größer die elektrische Kapazität ist, desto mehr Ladung kann bei einer bestimmten Spannung am Kondensator gespeichert werden.
Formel zur Berechnung der elektrischen Kapazität eines Kondensators:
wo C - die elektrische Kapazität des Kondensators in Faraden, Q - auf dem Kondensator angesammelte elektrische Ladung, V - die Spannung, die dem Kondensator zugeführt wird.
Grundlegende Konzepte und Definition
Der Hauptparameter, der die elektrische Kapazität des Kondensators charakterisiert, ist Farad (F). Die elektrische Kapazität entspricht dem Verhältnis der Ladung des Kondensators (Q) zur Spannung an den Platten (U):
| Elektrische Kapazität (C) | = | Ladung (Q) | / | Spannung (U) |
|---|
Somit wird die elektrische Kapazität des Kondensators in Faraden ausgedrückt und zeigt an, wie viele Ladungsanhänger sich bei einer Spannung von einem Volt auf seinen Platten ansammeln können.
Die elektrische Kapazität eines Kondensators kann auf verschiedene Arten bestimmt werden, z. B. durch direkte Messung mit einem speziellen Kapametergerät oder indirekt durch Verwendung bekannter Kondensatorparameter wie die Fläche der Platten, der Abstand zwischen den Platten und die Dielektrizitätszahl des Füllstoffs Kondensator.
Auswahl der Messmethode und der erforderlichen Werkzeuge
Abhängig von den verfügbaren Werkzeugen und den Messbedingungen können verschiedene Methoden verwendet werden, um die elektrische Kapazität des Kondensators zu bestimmen.
Die gebräuchlichste Methode besteht darin, die Lade- und Entladezeit eines Kondensators über einen bekannten Widerstand zu messen. Dies erfordert Folgendes:
- Zwei Multimeter - einer für die Messung der Spannung am Kondensator, der andere für die Messung des Widerstands der Stromversorgung.
- Gleichspannungsquelle - kann eine Batterie oder ein Netzteil mit einstellbarer Spannung sein.
- Bekannter Widerstand R – der Wert wird so gewählt, dass die Ladung und Entladung des Kondensators innerhalb einer angemessenen Zeit erfolgt.
- Optional (optional):Schalter für eine einfache Aufladung und Entladung des Kondensators.
Eine Beschreibung des Verfahrens zur Messung der elektrischen Kapazität eines Kondensators durch die Methode zur Messung der Lade- und Entladezeit finden Sie in einem anderen Abschnitt des Artikels.
Methode # 1: Verwenden eines Multimeters
Ein Multimeter kann verwendet werden, um die elektrische Kapazität des Kondensators ungefährlich zu bestimmen. Diese Methode basiert auf der Messung der Zeit, die benötigt wird, um den Kondensator auf ein bestimmtes Spannungsniveau aufzuladen.
Um zu beginnen, schließen Sie den Kondensator an ein Multimeter an. Stellen Sie sicher, dass das Multimeter auf den Spannungsmessmodus eingestellt ist.
Dann entladen Sie den Kondensator vollständig, indem Sie ihn an einen Widerstand mit niedrigem Widerstand anschließen und darauf warten, dass die Spannung darauf Null ist.
Nachdem der Kondensator entladen ist, schließen Sie ihn an eine Gleichspannungsquelle an und notieren Sie die Anfangsspannung U0. Beginnen Sie mit dem Laden des Kondensators, während Sie gleichzeitig die Spannung am Multimeter messen.
Wenn die Spannung am Kondensator den Wert U=0.63*U erreicht0. der Ladevorgang wird als abgeschlossen angesehen. Notieren Sie sich die Zeit t0.63, für die es passierte.
Mit der Formel Q = C * U, wobei Q die Ladung des Kondensators ist, C die elektrische Kapazität ist, U die Spannung am Kondensator ist, können Sie die elektrische Kapazität C bestimmen. Durch Ersetzen der erhaltenen Werte von Q und U können Sie diese Formel verwenden0 sowie die bekannte Größe t0.63, kann C ausgedrückt werden.
Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass diese Methode nur den ungefähren Wert der elektrischen Kapazität des Kondensators ergibt. Für genauere Ergebnisse werden spezielle Instrumente und Messmethoden empfohlen.
Methode # 2: Verwenden einer RC-Kette und eines Oszilloskops
Das Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Kapazität eines Kondensators mit einer RC-Kette und einem Oszilloskop besteht aus den folgenden Schritten:
- Bauen Sie die RC-Kette zusammen, indem Sie den Kondensator mit dem Widerstand verbinden. Stellen Sie sicher, dass die Werte des Widerstands und des Kondensators bekannt sind.
- Schließen Sie das Oszilloskop an die RC-Schaltung an, um die Spannung am Kondensator zu messen.
- Laden Sie den Kondensator mit einer Gleichstromquelle auf einen bestimmten Spannungswert auf.
- Trennen Sie die Gleichstromquelle und beginnen Sie mit der Messung der Spannungsänderung am Kondensator mit einem Oszilloskop.
- Notieren Sie die Zeit, nach der die Spannung am Kondensator auf einen bestimmten Prozentsatz des Anfangswerts abgenommen hat.
- Berechnen Sie mit den bekannten Werten für den Widerstand und die Entladezeit die elektrische Kapazität des Kondensators nach der Formel C = t / (R * ln (V / V0)), wobei C die elektrische Kapazität ist, t die Entladezeit ist, R den Widerstand des Widerstands ist, V die Anfangsspannung am Kondensator ist, V0 die Endspannung am Kondensator ist.
Mit dieser Methode können Sie die elektrische Kapazität des Kondensators mit guter Genauigkeit bestimmen, vorausgesetzt, dass die Widerstandswerte und der Kondensator bekannt sind und das Oszilloskop korrekt eingestellt ist.
