Apakah toko kapasitor mengisi daya?

Ada beberapa konsep mudah yang tidak saya dapatkan persis di pikiran saya. Saya khawatir saya sudah mempelajari hal-hal ini selama dua tahun dari teknik saya tetapi mereka masih mengganggu saya. Kapasitor adalah salah satunya. Bisakah seseorang menjelaskan?

• Apa yang dilakukan kapasitor? Apakah itu menyimpan biaya? Jika demikian, lalu bagaimana fungsinya?

Saya telah mencarinya di Google dan Yahoo tetapi tidak menemukan hal yang bermanfaat di sana (untuk saya). Jadi saya akan senang jika masalah saya terselesaikan di sini.

PS Saya harap pertanyaan itu tidak lagi menjadi topik yang tidak lazim, seperti yang selalu terjadi dan terlebih lagi orang tidak menyarankan kemana harus pergi. Ini hal yang sangat menyedihkan.

Jika dengan biaya yang Anda maksud adalah biaya listrik , maka tidak, kapasitor tidak menyimpan biaya. Ini adalah kesalahpahaman umum, mungkin karena beberapa makna kata muatan . Ketika beberapa muatan masuk dalam satu terminal kapasitor, jumlah muatan yang sama meninggalkan yang lain. Jadi, total muatan dalam kapasitor adalah konstan.

Yang disimpan oleh kapasitor adalah energi . Secara khusus, mereka menyimpannya di medan listrik. Semua elektron tertarik ke semua proton. Pada kesetimbangan, ada jumlah proton dan elektron yang sama pada setiap lempeng kapasitor, dan tidak ada energi yang tersimpan, dan tidak ada tegangan melintasi kapasitor.

Tetapi, jika Anda menghubungkan kapasitor ke sesuatu seperti baterai, maka beberapa elektron akan ditarik dari satu pelat, dan jumlah elektron yang sama akan didorong ke pelat lainnya. Sekarang satu lempeng memiliki muatan negatif neto, dan yang lain memiliki muatan positif bersih. Ini menghasilkan perbedaan potensial listrik antara pelat, dan medan listrik yang semakin kuat karena semakin banyak muatan yang dipisahkan.

Medan listrik memberikan gaya pada muatan yang mencoba mengembalikan kapasitor kembali ke kesetimbangan, dengan muatan seimbang pada setiap pelat. Selama kapasitor tetap terhubung ke baterai, gaya ini seimbang dengan kekuatan baterai, dan ketidakseimbangan tetap ada.

Jika baterai dilepas, dan kami membiarkan sirkuit terbuka, muatan tidak dapat bergerak, sehingga ketidakseimbangan muatan tetap. Lapangan masih menerapkan gaya pada dakwaan, tetapi mereka tidak bisa bergerak, seperti bola di puncak bukit, atau pegas tertahan. Energi yang tersimpan dalam kapasitor tetap ada.

Jika terminal kapasitor terhubung dengan resistor, maka muatannya dapat bergerak, sehingga ada arus. Energi yang disimpan dalam kapasitor diubah menjadi panas dalam resistor, tegangan berkurang, muatan menjadi kurang seimbang, dan medan melemah.

Bacaan lebih lanjut: KELUHAN CAPACITOR (1996 William J. Beaty)

Singkatnya, kapasitor adalah dua benda konduktif, seringkali pelat kecil, dipisahkan oleh sesuatu yang berinsulasi, yang dikenal sebagai dielektrik. Sama seperti penumpukan statis yang terjadi jika Anda menggosok balon di lengan Anda dan menaruhnya di rambut Anda, muatan yang berlawanan menumpuk di kedua piring, yang memungkinkannya menyimpan energi dalam bentuk muatan. Ada 2 faktor kunci lain yang mempengaruhi perilaku kapasitor dan membuatnya sangat berguna. -Mereka biaya secara eksponensial, tidak linear. Katakanlah saya mengisi kapasitor dengan tegangan konstan, dan saya mengukur tegangan melintasi kapasitor (yang sesuai dengan muatan di dalamnya) setiap mengatakan, 5 detik. Itu tidak akan naik katakanlah, 0,1 setiap 5 detik. Sebaliknya itu meningkat dengan persentase yang ditetapkandari total kapasitas per satuan waktu. Ini secara efektif adalah prinsip yang sama (kecuali secara terbalik) untuk peluruhan radioaktif - "waktu paruh" adalah konsep intuitif, sesuai dengan waktu yang dibutuhkan untuk jumlah tersebut berkurang hingga 50% dari apa itu sebelumnya - tetapi tidak sampai hilang jumlah yang ditetapkan (yaitu itu bukan 50 molekul per detik, itu 50% per detik). Itu terlihat seperti ini:

Seperti yang Anda lihat, pengisian daya cepat di awal, tetapi kemudian melambat saat biaya terakumulasi.

-Yang kedua adalah konsekuensi dari akumulasi biaya ini. Ketika tegangan meningkat, arus "melalui" kapasitor turun - tampaknya meningkatkan resistansi listrik kapasitor. Namun, jika kita membalik polaritas catu daya input, beralih di sekitar, itu memiliki efek "mengurangi" perlawanan - muatan, daripada diperas ke dalam kapasitor, dapat dengan mudah mengalir keluar dan pada kenyataannya secara efektif meningkatkan tegangan efektif. Konsekuensi utama dari ini adalah bahwa kapasitor menolak DC, tetapi memungkinkan AC. Lebih konkret, semakin tinggi frekuensi switching polaritas tegangan (yaitu AC), semakin sedikit kapasitor akan menghambat aliran arus dalam rangkaian. Kapasitor dapat dianggap sebagai pegas listrik. Anda menekannya, melambangkan arus yang mengalir ke dalamnya. Pada awalnya ia menawarkan sedikit perlawanan. Namun, saat Anda terus mendorong, pegas mendorong kembali lebih keras, sampai Anda tidak dapat mendorong lagi secara efektif. Ini setara dengan tegangan pada kapasitor (sekali lagi setara dengan muatan yang tersimpan di dalamnya) semakin dekat dengan tegangan input - seperti gaya ke atas pegas yang menyeimbangkan berat Anda. Sekarang apa yang terjadi jika Anda mendorong ke arah yang berlawanan? Musim semi bekerjadengan Anda alih-alih melawan Anda, meningkatkan kekuatan output melewati apa yang bisa Anda capai dengan otot dan berat Anda sendiri.

Jadi bagaimana kita bisa memanfaatkan ini? Ada dua jenis utama penggunaan kapasitor tergantung pada bagaimana mereka diatur dalam suatu rangkaian - "kopling", di mana kapasitor dalam seri, dan "decoupling", kapasitor secara paralel. Keduanya memanfaatkan prinsip-prinsip tersebut di atas.

Kopling digunakan dalam memblokir DC - ini paling sering ditemukan dalam pemrosesan sinyal dan radio. Semakin kecil kapasitor, semakin tinggi frekuensi yang dihambatnya (karena mengisi daya lebih cepat), jadi dengan menyesuaikan kapasitansi, kita dapat menyesuaikan frekuensi yang diblokir. Ketika digunakan dengan induktor (kebalikan diametrik kapasitor) - properti yang paling relevan di antaranya adalah pemblokiran frekuensi TINGGI, kita dapat membatasi sinyal menjadi "pita" frekuensi tertentu - sirkuit "celah pita". Ini penting dalam radio untuk mengirim atau menerima pada frekuensi yang diinginkan.

Kapasitor kopling juga digunakan dalam rangkaian pengaturan waktu - karena transistor (sakelar elektronik) menyala pada tegangan yang diketahui, dan kapasitor mengisi daya pada laju yang diketahui, kapasitor dapat digunakan untuk hanya menyalakan transistor pada waktu tertentu (atau frekuensi).

Kapasitor decoupling digunakan baik untuk penyimpanan energi atau untuk "redaman" listrik. Sekali lagi, akan membantu untuk memikirkannya dalam hal pegas.

Pegas di pistol pelet menunjukkan penyimpanan energi dengan sempurna. Pegas ditarik ke belakang, dianalogikan dengan kapasitor yang sedang diisi daya, kemudian dilepaskan, memungkinkannya untuk mengeluarkan energinya menjadi "beban" - secara mekanik, pelet (atau amunisi lainnya), secara elektrik, komponen, katakanlah, lampu. Kapasitor ideal untuk situasi di mana banyak energi diperlukan dalam waktu singkat, karena mereka mengeluarkan sangat cepat - misalnya, defibrillator. Baterai saja tidak mungkin melepaskan semua energi yang diperlukan dengan begitu cepat, jadi kapasitor internal malah menyimpan dan melepaskannya sesuai kebutuhan.

Untuk redaman, yang terbaik adalah memikirkan analogi kapasitor / pegas sebagai pegas pada suspensi mobil. Suspensi mobil melindungi mobil (dan penumpang) dari kerusakan dengan menyerap sebagian energi dari gerakan vertikal mobil. Jika roda didorong ke atas dengan sangat cepat dengan melewati batu besar, sisa mobil tidak terlalu terpengaruh berkat suspensi, yang menyerap energi kemudian melepaskannya perlahan dengan mendorong mobil ke atas. Dengan cara yang sama, kapasitor decoupling dapat "menghaluskan" sinyal atau pulsa listrik. Serupa dengan batu, kadang-kadang sifat pembangkitan listrik, atau kerusakan, dapat menyebabkan tegangan "paku". Bahkan lonjakan voltase sangat pendek dapat menyebabkan kerusakan parah pada beberapa peralatan. Kapasitor decoupling mampu menyerap "guncangan" ini dan mengurangi kemungkinan kerusakan yang terjadi. Sebagai tambahan,

Semoga itu bisa membantu. Maaf jika ini agak bertele-tele, tapi saya bertujuan untuk menjadi komprehensif.