kondensatorer

Kondensatorer 1 - Introduktion (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

kondensatorer

DC elektriske kredsløb


Spørgsmål 1

Identificer nogle af de forskellige typer kondensatorer og deres egenskaber.

Reveal svar Skjul svar

Glimmer, elektrolytisk, mylar, papir, luft og keramik er nogle af de mere populære stilarter.

Bemærkninger:

Der er meget at undersøge om forskellige kondensatortyper og egenskaber! Opmuntre dine elever til at undersøge både lærebøger og kondensatorproducentlitteratur for mere information.

Spørgsmål 2

Hvordan konstrueres elektrolytkondensatorer, og hvad der er særligt bemærkelsesværdigt om deres brug "# 2"> Reveal svar Skjul svar

"Elektrolytiske" kondensatorer bruger et meget tyndt lag af metaloxid som det dielektriske. Fremstillingsprocessen involverer at anvende en jævnspænding til den nye kondensator til dannelse af oxidlaget. Dette "polariserer" det til livet og forhindrer dets anvendelse med omvendt polaritet.

Opfølgningsspørgsmål: Identificer det skematiske symbol for enhver form for polariseret kondensator, inklusive elektrolytiske komponenter.

Bemærkninger:

Der er mange funktioner i elektrolytkondensatorer, der er unikke for den type, ikke mindst de er deres fremstillingsmåder. Da disse kondensatorer bruges så ofte til lavspændings elektroniske applikationer, er det værd at elevernes tid til at studere dem godt og kende deres idiosyncrasier.

Spørgsmål 3

En kondensator har en etiket på den og siger "100 WVDC". Hvad betyder denne etiket? Hvad er konsekvensen af ​​at overskride denne rating?

Reveal svar Skjul svar

Kondensatorens arbejdsspænding er 100 volt DC. Manglende dielektrisk materiale vil resultere i, at denne spænding overskrides. I elektrolytiske kondensatorer specielt kan fejlen være voldelig!

Bemærkninger:

Som med modstande og modstandsværdier er der mere til bedømmelsen af ​​en kondensator end blot kapacitans! Diskuter med dine elever vigtigheden af ​​sikkerhed, når du arbejder med kondensatorer, ikke kun fra stødfare, men også fra eksplosioner (som følge af for stor spænding).

Spørgsmål 4

Kondensatorer kan medføre fare for elektrisk stød, selv i ustyrede kredsløb. Forklar hvorfor.

Reveal svar Skjul svar

Kondensatorer har evnen til at lagre farlige spændings- og ladningsniveauer, selvom eksterne energikilder er blevet afbrudt.

Bemærkninger:

Et interessant opfølgende spørgsmål at udgøre ville være: hvordan aflader vi sikkert en kondensator ladet med farlige spændingsniveauer?

Spørgsmål 5

Meget store kondensatorer (typisk over 1 Farad!) Bruges ofte i DC-strømforsyningen til høj-effekt lydforstærker systemer installeret i biler. Kondensatorerne er forbundet parallelt med forstærkerens DC-strømforbindelser, så tæt på forstærkeren som muligt, sådan:

Hvad er formålet med at have en kondensator forbundet parallelt med forstærkerens strømklemmer "# 5"> Reveal svar Skjul svar

Kondensatoren minimerer spændingstransienter set ved forstærkerens strømklemmer på grund af spændingsfald langs strømkablerne (fra batteriet) under forbigående strømimpulser, som dem, der opstår ved forstærkning af store bass "beats" ved høj volumen.

I øvrigt anvendes denne samme teknik i computer kredsløb for at stabilisere strømforsyningsspændingsdrevne digitale logikkredsløb, som trækker strøm fra forsyningen i hurtige "overspændinger", som de skifter mellem deres "on" og "off" tilstande. I denne ansøgning er kondensatorerne kendt som afkoblingskondensatorer .

Bemærkninger:

Lydsystemteknik inspirerer normalt interesse blandt musikelskende elever, især unge studerende, der ønsker maksimal lydkraft i deres bilers lydsystemer! Dette spørgsmål er designet til at fremkalde interesse så meget som det er meningen at undersøge kondensator funktion.

Med hensyn til "afkobling" kondensatorer vil dine elever sandsynligvis skulle bruge kondensatorer på denne måde, når de udvikler sig til at bygge halvleder kredsløb. Hvis du har et printkort fra en computer (et "bundkort"), der er tilgængeligt for at vise dine elever, ville det være et godt eksempel på afkoblingskondensatorer i brug.

Spørgsmål 6

En 10 μF kondensator oplades til en spænding på 20 volt. Hvor mange coulombs af elektrisk opladning er lagret i denne kondensator?

Reveal svar Skjul svar

200 μC ladning.

Bemærkninger:

Giv dine elever ikke ligningen til at udføre denne beregning! Lad dem finde det alene.

Spørgsmål 7

En 470 μF kondensator udsættes for en påført spænding, der ændres med en hastighed på 200 volt pr. Sekund. Hvor meget strøm vil der være "igennem" denne kondensator?

Forklar hvorfor jeg anbragte ordet "gennem" i den foregående sætning. Hvorfor kan dette ord ikke bruges i sin fulde forstand, når der beskrives elektrisk strøm i et kondensator kredsløb?

Reveal svar Skjul svar

Denne kondensator vil have en konstant strøm på 94 milliamps (mA), der går "igennem" den. Ordet "gennem" er anbragt i citatmærker, fordi kondensatorer ikke har kontinuitet.

Bemærkninger:

Giv dine elever ikke ligningen til at udføre denne beregning! Lad dem finde det alene. Notationen (dv / dt) kan være udenlandsk for studerende, der mangler en stærk matematisk baggrund, men lad det ikke være en hindring for at lære! Brug snarere dette som en måde at introducere de studerende på begrebet forandringshastigheder og til derivatets beregningskoncept.

Spørgsmål 8

To 470 μF kondensatorer forbundet i serie udsættes for en total påført spænding, der ændres med en hastighed på 200 volt pr. Sekund. Hvor meget strøm vil der være "igennem" disse kondensatorer? Tip: Den samlede spænding er fordelt jævnt mellem de to kondensatorer.

Antag nu, at to 470 μF kondensatorer forbundet parallelt underkastes den samme samlede påførte spænding (skift med en hastighed på 200 volt pr. Sekund). Hvor meget total strøm vil der være "igennem" disse kondensatorer?

Reveal svar Skjul svar

Serieforbindelse: 47 milliamps (mA) i alt. Parallel forbindelse: 188 milliamps (mA) total.

Opfølgningsspørgsmål: Hvad angiver disse tal om typen af ​​serieforbundne og parallelforbundne kondensatorer? Med andre ord svarer den enkelte kondensatorværdi til to serieforbundne 470 μF kondensatorer, og hvilken enkelt kondensatorværdi svarer til to parallelle tilsluttede 470 μF kondensatorer?

Bemærkninger:

Hvis dine elever har svært ved at besvare opfølgningsspørgsmålet i svaret, bedes de sammenligne disse nuværende tal (47 mA og 188 mA) mod den strøm, der ville gå igennem en af ​​470 μF kondensatorerne under samme tilstand (en anvendt spænding skifter med en hastighed på 200 volt pr. sekund).

Det er selvfølgelig vigtigt, at eleverne ved, hvordan seriekoblede og parallelforbundne kondensatorer opfører sig. Dette er imidlertid typisk en proces med rote memorization for studerende frem for sand forståelse. Med dette spørgsmål er målet at få studerende til at realisere kondensatorforbindelser baseret på deres forståelse af serier og parallelle spændinger og strømme.

Spørgsmål 9

Antag at to 33 μF kondensatorer er forbundet i serie med hinanden. Hvad vil deres kombinerede kapacitans være i Farads? Forklar dit svar.

Reveal svar Skjul svar

16, 5 μF

Bemærkninger:

Kondensatorer forvirrer ofte nye elever af elektronik, fordi deres værdier ikke optager det samme som modstande. Det er vigtigt at besvare dette spørgsmål, at dine elever forstår, hvorfor seriekapaciteter kombinerer som de gør. Der er mere end en måde at forklare dette fænomen på - forklarer hvad angår kondensator dimensioner, eller hvad angår spændingsfald og opladning.

Spørgsmål 10

Beregn den samlede kapacitans i denne samling af kondensatorer, målt mellem de to ledninger:

Reveal svar Skjul svar

132, 998 pF

Opfølgningsspørgsmål: Antag, at en af ​​klemblokens fastholdelsesskruer skulle løsne sig på en af ​​lederne til den midterste kondensator, hvilket gør en dårlig (åben) forbindelse. Hvilken effekt ville dette have på den samlede kapacitans "noter skjult"> Noter:

Det er meget nyttigt at først tegne et skematisk diagram for dette kondensatornetværk, inden man forsøger at udføre kapacitansberegninger, så der opnås en klar forståelse af seriens / parallelle forbindelser.

Spørgsmål 11

Identificer følgende kondensatorværdier og -stile:

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Spørg dine elever om, hvordan de kan fortælle om en kondensators værdi er givet i mikro farads eller pico farads. Der er en måde, selvom det metriske præfiks ikke er trykt på kondensatoren!

Spørgsmål 12

Når kontrolleres med en ohmmeter, hvordan skal en korrekt fungerende kondensator reagere "# 12"> Reveal svar Skjul svar

En "sund" kondensator skal registrere som et åbent kredsløb mellem sine terminaler efter den oprindelige opladningsperiode.

Opfølgningsspørgsmål: Hvad antages du at være den mest sandsynlige svigt "tilstand" af en kondensator, åben eller kortsluttet? Forklar dit svar.

Bemærkninger:

Har dine elever rent faktisk testet et par kondensatorer med deres ohmmetre i klassen. For store kondensatorværdier kan opladningstiden være betydelig! Studerende skal være opmærksom på dette og den effekt det har på ohmmeterens indikation.

Selvom en ohmmeter kontrol af en kondensator ikke er en omfattende analyse, er det bestemt bedre end ingenting, og vil opdage de mere almindelige fejl.

Spørgsmål 13

Find en eller to ægte kondensatorer og bring dem med til klassen til drøftelse. Identificer så meget information som muligt om dine kondensatorer inden diskussionen:

Kapacitans (ideel)
Kapacitans (faktisk)
Spænding rating
Type (glimmer, mylar, elektrolytisk etc.)
Reveal svar Skjul svar

Hvis det er muligt, skal du finde en fabrikants dataark for dine komponenter (eller i det mindste et datablad for en lignende komponent) for at diskutere med dine klassekammerater.

Vær forberedt på at bevise den faktiske kapacitans af dine kondensatorer i klassen ved at bruge et multimeter (forudsat at din multimeter er i stand til at måle kapacitans)!

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at få eleverne til at kinestetisk interagere med emnet. Det kan måske være fjollet at få eleverne til at deltage i en "show and tell" -øvelse, men jeg har fundet ud af, at aktiviteter som dette i høj grad hjælper nogle studerende. For de elever, der er kinestetiske i naturen, er det en stor hjælp til faktisk at røre virkelige komponenter, mens de lærer om deres funktion. Selvfølgelig giver dette spørgsmål også en glimrende mulighed for at praktisere tolkning af komponentmærkninger, bruge et multimeter, adgangsdatablade mv.

Spørgsmål 14

En vigtig parameter i kondensator ydeevne er ESR . Definer ESR, og forklar hvad der forårsager det.

Reveal svar Skjul svar

"ESR" står for ækvivalent serieresistens, som normalt er en konsekvens af kondensatorens dielektriske substans.

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever, hvorfor ESR betyder noget, især ved afkobling af applikationer, hvor kondensatorer forventes at håndtere store (dv / dt) transienter.

Spørgsmål 15

Kondensatorer har ofte brevkoder efter de trecifrede nummerkoder. Her er for eksempel nogle typiske kondensatorkoder, komplet med bogstaver:

473K
102j
224
331F

Bestem betydningen af ​​bogstaver, der anvendes på kondensatoretiketter, hvad de respektive numeriske værdier er for alle tilgængelige bogstaver, og endelig hvad disse fire specifikke nummer / bogstavkoder betyder (vist ovenfor).

Reveal svar Skjul svar

Brevkoder bruges til at angive tolerance, ligesom det sidste farvebånd på de fleste modstande. Jeg vil lade dig undersøge brevkodens ækvivalenser på egen hånd! Samme for de specifikke værdier af de viste fire kondensatormærker.

Bemærkninger:

Kondensator tolerance koder er nemme nok til, at de studerende selvforsker. Til din egen henvisning, selvom:

D = ± 0, 5%
F = ± 1%
G = ± 2%
H = ± 3%
J = ± 5%
K = ± 10%
M = ± 20%
P = + 100%, -0%
Z = + 80%, -20%

Samme for de fire kondensatoretiketter angivet i spørgsmålet:

473K = 47 nF ± 10%
102J = 1 nF ± 5%
224M = 0, 22 μF ± 20%
331F = 330 pF ± 1%

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →