Емкость

Статьи о
Электромагнетизм
Электричество Магнетизм История Учебники
Электростатика Электрический заряд Закон Кулона Дирижер Плотность заряда Разрешающая способность Электрический дипольный момент Электрическое поле Электрический потенциал Электрический поток  / потенциальная энергия Электростатический разряд Закон Гаусса Индукция Изолятор Плотность поляризации Статичное электричество Трибоэлектричество
Магнитостатика Закон Ампера Закон Био – Савара Закон Гаусса для магнетизма Магнитное поле Магнитный поток Магнитный дипольный момент Магнитная проницаемость Магнитный скалярный потенциал Намагничивание Магнитодвижущая сила Магнитостатический потенциал Правило правой руки
Электродинамика Закон силы Лоренца Электромагнитная индукция Закон Фарадея Закон Ленца Ток смещения Магнитный векторный потенциал Уравнения Максвелла Электромагнитное поле Электромагнитный импульс Электромагнитное излучение Тензор Максвелла Вектор Пойнтинга Потенциал Льенара – Вихерта Уравнения Ефименко Вихревой ток Уравнения Лондона Математические описания электромагнитного поля.
Электрическая сеть Переменный ток Емкость Постоянный ток Электрический ток Электролиз Плотность тока Джоулевое нагревание Электродвижущая сила Импеданс Индуктивность Закон Ома Параллельная схема Сопротивление Резонансные полости Последовательная схема Напряжение Волноводы
Ковариантная формулировка Электромагнитный тензор ( тензор энергии-импульса ) Четырехтоковый Электромагнитный четырехпотенциальный
Ученые Ампер Биот Кулон Дэви Эйнштейн Фарадей Физо Гаусс Хевисайд Генри Герц Джоуль Ленц Лоренц Максвелл Ørsted Ом Ричи Savart Певица Тесла Вольта Вебер
v т е

Емкость - это отношение количества электрического заряда, накопленного на проводнике, к разнице электрического потенциала . Есть два тесно связанных понятия емкости: собственная емкость и взаимная емкость . ^{[1] : 237–238} Любой объект, который может быть электрически заряжен, обладает собственной емкостью . В этом случае измеряется разность электрических потенциалов между объектом и землей. Материал с большой собственной емкостью удерживает больше электрического заряда при данной разности потенциалов, чем материал с низкой емкостью. Понятие взаимной емкостиособенно важен для понимания работы конденсатора , одного из трех элементарных линейных электронных компонентов (наряду с резисторами и индукторами ). В типичном конденсаторе два проводника используются для разделения электрического заряда, причем один проводник заряжен положительно, а другой - отрицательно, но система имеет нулевой общий заряд. Отношение в этом случае - это величина электрического заряда на любом проводнике, а разность потенциалов - это величина, измеренная между двумя проводниками.

Емкость зависит только от геометрии конструкции (например , площадей пластин и расстояния между ними) и диэлектрической проницаемостью от диэлектрического материала между пластинами конденсатора. Для многих диэлектрических материалов диэлектрическая проницаемость и, следовательно, емкость не зависят от разности потенциалов между проводниками и общего заряда на них.

СИ единица емкости является в Фарада (символ: F), названный в честь английского физика Майкла Фарадея . Конденсатор емкостью 1 фарад, заряженный 1 кулоном электрического заряда, имеет разность потенциалов между пластинами в 1 вольт . ^[2] Величина, обратная емкости, называется эластичностью .

Собственная емкость [ править ]

В электрических цепях термин емкость обычно является сокращением для взаимной емкости между двумя соседними проводниками, такими как две пластины конденсатора. Однако для изолированного проводника также существует свойство, называемое собственной емкостью , которое представляет собой количество электрического заряда, которое необходимо добавить к изолированному проводнику, чтобы поднять его электрический потенциал на одну единицу (то есть на один вольт в большинстве измерительных систем). ^[3] Точкой отсчета для этого потенциала является теоретическая полая проводящая сфера бесконечного радиуса с проводником, центрированным внутри этой сферы.

Математически собственная емкость проводника определяется выражением

${\ displaystyle C = {\ frac {q} {V}},}$

куда

q - заряд, удерживаемый на проводнике,

${\ displaystyle V = {1 \ более 4 \ pi \ varepsilon _ {0}} \ int {\ sigma \ over r} \, dS}$ электрический потенциал,

σ - поверхностная плотность заряда.

dS - бесконечно малый элемент площади на поверхности проводника,

r - длина от dS до фиксированной точки M на проводнике.

${\ displaystyle \ varepsilon _ {0}}$это вакуумная диэлектрическая проницаемость

При использовании этого метода собственная емкость проводящей сферы радиуса R составляет: ^[4]

${\ displaystyle C = 4 \ pi \ varepsilon _ {0} R \,}$

Примеры значений собственной емкости:

• для верхней «пластины» генератора Ван де Граафа , как правило, сфера радиусом 20 см: 22,24 пФ,
• планета Земля : около 710 мкФ. ^[5]

Емкость между обмотками катушки иногда называют собственной емкостью ^[6], но это другое явление. На самом деле это взаимная емкость между отдельными витками катушки и форма паразитной емкости . Эта собственная емкость является важным фактором на высоких частотах: она изменяет импеданс катушки и вызывает параллельный резонанс . Во многих приложениях это нежелательный эффект, который устанавливает верхний предел частоты для правильной работы схемы. ^{[ необходима цитата ]}

Взаимная емкость [ править ]

Распространенной формой является конденсатор с параллельными пластинами , который состоит из двух проводящих пластин, изолированных друг от друга, обычно сэндвич-панелей из диэлектрического материала. В конденсаторе с параллельными пластинами емкость почти пропорциональна площади поверхности проводящих пластин и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.

Если заряды на пластинах равны + q и - q , а V дает напряжение между пластинами, то емкость C определяется выражением

${\ displaystyle C = {\ frac {q} {V}}.}$

что дает соотношение напряжение / ток

${\ Displaystyle я (т) = С {\ гидроразрыва {\ mathrm {d} v (t)} {\ mathrm {d} t}},}$

куда d v ( t )/д т - мгновенная скорость изменения напряжения.

Энергия, запасенная в конденсаторе, находится путем интегрирования работы W :

${\ Displaystyle W _ {\ text {зарядка}} = {\ frac {1} {2}} CV ^ {2}}$

Матрица емкости [ править ]

Вышеупомянутое обсуждение ограничено случаем двух проводящих пластин, хотя и произвольных размера и формы. Определение не применяется, когда заряженных пластин больше двух, или когда чистый заряд на двух пластинах не равен нулю. Чтобы справиться с этим случаем, Максвелл ввел свои коэффициенты потенциала . Если три (почти идеальных) проводника заряжены , то напряжение на проводнике 1 определяется выражением${\ Displaystyle C = Q / V}$${\ displaystyle Q_ {1}, Q_ {2}, Q_ {3}}$

${\ displaystyle V_ {1} = P_ {11} Q_ {1} + P_ {12} Q_ {2} + P_ {13} Q_ {3},}$

и аналогично для других напряжений. Герман фон Гельмгольц и сэр Уильям Томсон показали, что коэффициенты потенциала симметричны, так что и т. Д. Таким образом, система может быть описана набором коэффициентов, известных как матрица упругости или матрица обратной емкости , которая определяется как:${\ displaystyle P_ {12} = P_ {21}}$

${\ displaystyle P_ {ij} = {\ frac {\ partial V_ {i}} {\ partial Q_ {j}}}}$

Исходя из этого, взаимная емкость между двумя объектами может быть определена ^[7] путем вычисления общего заряда Q и использования .${\ displaystyle C_ {m}}$${\ displaystyle C_ {m} = Q / V}$

${\displaystyle C_{m}={\frac {1}{(P_{11}+P_{22})-(P_{12}+P_{21})}}}$

Поскольку ни одно настоящее устройство не удерживает идеально равные и противоположные заряды на каждой из двух «пластин», на конденсаторах указывается взаимная емкость.

Набор коэффициентов известен как матрицы емкости , ^{[8] [9]} и является обратной матрицы жесткости.${\displaystyle C_{ij}={\frac {\partial Q_{i}}{\partial V_{j}}}}$

Конденсаторы [ править ]

Емкость большинства конденсаторов, используемых в электронных схемах, обычно на несколько порядков меньше фарада . Наиболее часто используемые субъединицы емкости - микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пикофарад (пФ), а в микросхемах - фемтофарад (фФ). Однако специально изготовленные суперконденсаторы могут быть намного больше (до сотен фарад), а паразитные емкостные элементы могут быть меньше фемтофарада. В прошлом альтернативные подразделения использовались в старых исторических текстах; «mf» и «mfd» для микрофарад (мкФ); «mmf», «mmfd», «pfd», «мкФ» для пикофарада (пФ); но теперь считаются устаревшими.^{[10] [11]}

Емкость можно рассчитать, если известны геометрия проводников и диэлектрические свойства изолятора между проводниками. Качественное объяснение этому можно дать следующим образом.
Как только положительный заряд помещается в проводник, этот заряд создает электрическое поле, отталкивая любой другой положительный заряд, перемещающийся по проводнику; т.е. повышение необходимого напряжения. Но если рядом находится другой проводник с отрицательным зарядом на нем, электрическое поле положительного проводника, отталкивающее второй положительный заряд, ослабевает (второй положительный заряд также ощущает притягивающую силу отрицательного заряда). Таким образом, из-за того, что второй проводник имеет отрицательный заряд, становится легче поместить положительный заряд на уже положительно заряженный первый проводник, и наоборот; т.е. понижается необходимое напряжение.
В качестве количественного примера рассмотрим емкость конденсатора, состоящего из двух параллельных пластин, каждая из которых имеет площадь A, разделенных расстоянием d.. Если d достаточно мало относительно наименьшей хорды A , с высокой степенью точности выполняется:

${\displaystyle \ C=\varepsilon _{0}{\frac {A}{d}}}$

куда

C - емкость в фарадах;

A - площадь перекрытия двух пластин в квадратных метрах;

ε ₀ - электрическая постоянная ( ε ₀  ≈8,854 × 10 ⁻¹²  Ф · м ⁻¹ ); и

d - расстояние между пластинами, в метрах;

Емкость пропорциональна площади перекрытия и обратно пропорциональна расстоянию между проводящими листами. Чем ближе листы друг к другу, тем больше емкость. Уравнение является хорошим приближением, если d мало по сравнению с другими размерами пластин, так что электрическое поле в области конденсатора является однородным, а так называемое окаймляющее поле по периферии обеспечивает лишь небольшой вклад в емкость.

Комбинируя уравнение для емкости с приведенным выше уравнением для энергии, запасенной в емкости, для конденсатора с плоской пластиной запасенная энергия составляет:

${\displaystyle W_{\text{stored}}={\frac {1}{2}}CV^{2}={\frac {1}{2}}\varepsilon _{0}{\frac {A}{d}}V^{2}.}$

где W - энергия в джоулях; C - емкость в фарадах; и V представляет собой напряжение, в вольтах.

Паразитная емкость [ править ]

Любые два соседних проводника могут функционировать как конденсатор, хотя емкость небольшая, если проводники не расположены близко друг к другу на больших расстояниях или на большой площади. Эта (часто нежелательная) емкость называется паразитной или паразитной емкостью. Паразитная емкость может привести к утечке сигналов между изолированными цепями (эффект, называемый перекрестными помехами ), и она может быть ограничивающим фактором для правильного функционирования цепей на высокой частоте .

Паразитная емкость между входом и выходом в схемах усилителя может быть проблемой, поскольку может образовывать путь для обратной связи , которая может вызвать нестабильность и паразитные колебания в усилителе. Для аналитических целей часто бывает удобно заменить эту емкость комбинацией одной емкости входа-земли и одной емкости выхода-земли; исходную конфигурацию, включая емкость входа-выхода, часто называют пи-конфигурацией. Теорема Миллера может быть использована , чтобы осуществить эту замену: он утверждает , что, если коэффициент усиления из двух узлов равно 1 / К , тогда сопротивление из Z , соединяющего два узла может быть заменено Z / (1 -  K) полное сопротивление между первым узлом и землей и полное  сопротивление KZ / ( K - 1) между вторым узлом и землей. Поскольку полное сопротивление изменяется обратно пропорционально емкости, емкость C между узлами заменяется емкостью KC от входа до земли и емкостью ( K  - 1) C / K от выхода до земли. Когда усиление входа-выхода очень велико, эквивалентное сопротивление входа-выхода очень мало, в то время как полное сопротивление выхода-земли по существу равно исходному импедансу (вход-выход).

Емкость проводников простых форм [ править ]

Вычисление емкости системы сводится к решению уравнения Лапласа ∇ ² φ = 0 с постоянной потенциальной ф на 2-мерной поверхности проводников , погруженных в 3-пространстве. Это упрощается симметриями. В более сложных случаях нет решения в терминах элементарных функций.

Для плоских ситуаций могут использоваться аналитические функции для сопоставления различных геометрий друг другу. См. Также отображение Шварца – Кристоффеля .

Емкость простых систем

Тип	Емкость	Комментарий
Параллельно-пластинчатый конденсатор	${\displaystyle \varepsilon A/d}$	ε : проницаемость
Концентрические цилиндры	${\displaystyle {\frac {2\pi \varepsilon \ell }{\ln \left(R_{2}/R_{1}\right)}}}$	ε : проницаемость
Пара параллельных проводов [12]	${\displaystyle {\frac {\pi \varepsilon \ell }{\operatorname {arcosh} \left({\frac {d}{2a}}\right)}}={\frac {\pi \varepsilon \ell }{\ln \left({\frac {d}{2a}}+{\sqrt {{\frac {d^{2}}{4a^{2}}}-1}}\right)}}}$
Провод параллельно стене [12]	${\displaystyle {\frac {2\pi \varepsilon \ell }{\operatorname {arcosh} \left({\frac {d}{a}}\right)}}={\frac {2\pi \varepsilon \ell }{\ln \left({\frac {d}{a}}+{\sqrt {{\frac {d^{2}}{a^{2}}}-1}}\right)}}}$	a : Радиус провода d : Расстояние, d> a ℓ : Длина провода
Две параллельные копланарные полосы [13]	${\displaystyle \varepsilon \ell {\frac {K\left({\sqrt {1-k^{2}}}\right)}{K\left(k\right)}}}$	d : Расстояние w 1 , w 2 : Ширина полосы k m : d / (2w m + d) k 2 : k 1 k 2 K : полный эллиптический интеграл первого рода ℓ : длина
Концентрические сферы	${\displaystyle {\frac {4\pi \varepsilon }{{\frac {1}{R_{1}}}-{\frac {1}{R_{2}}}}}}$	ε : проницаемость
Две сферы равного радиуса [14] [15]	${\displaystyle 2\pi \varepsilon a\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\sinh \left(\ln \left(D+{\sqrt {D^{2}-1}}\right)\right)}{\sinh \left(n\ln \left(D+{\sqrt {D^{2}-1}}\right)\right)}}}$ ${\displaystyle =2\pi \varepsilon a\left\{1+{\frac {1}{2D}}+{\frac {1}{4D^{2}}}+{\frac {1}{8D^{3}}}+{\frac {1}{8D^{4}}}+{\frac {3}{32D^{5}}}+O\left({\frac {1}{D^{6}}}\right)\right\}}$ ${\displaystyle =2\pi \varepsilon a\left\{\ln 2+\gamma -{\frac {1}{2}}\ln \left(2D-2\right)+O\left(2D-2\right)\right\}}$	a : радиус d : расстояние, d > 2 a D = d / 2 a , D > 1 γ : постоянная Эйлера
Сфера перед стеной [14]	${\displaystyle 4\pi \varepsilon a\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\sinh \left(\ln \left(D+{\sqrt {D^{2}-1}}\right)\right)}{\sinh \left(n\ln \left(D+{\sqrt {D^{2}-1}}\right)\right)}}}$	${\displaystyle a}$: Радиус : Расстояние, ${\displaystyle d}$${\displaystyle d>a}$ ${\displaystyle D=d/a}$
Сфера	${\displaystyle 4\pi \varepsilon a}$	${\displaystyle a}$: Радиус
Круглый диск [16]	${\displaystyle 8\varepsilon a}$	${\displaystyle a}$: Радиус
Тонкая прямая проволока конечной длины [17] [18] [19]	${\displaystyle {\frac {2\pi \varepsilon \ell }{\Lambda }}\left\{1+{\frac {1}{\Lambda }}\left(1-\ln 2\right)+{\frac {1}{\Lambda ^{2}}}\left[1+\left(1-\ln 2\right)^{2}-{\frac {\pi ^{2}}{12}}\right]+O\left({\frac {1}{\Lambda ^{3}}}\right)\right\}}$	${\displaystyle a}$: Радиус проволоки : Длина ${\displaystyle \ell }$ ${\displaystyle \Lambda =\ln \left(\ell /a\right)}$

Хранение энергии [ править ]

Энергия (измеряются в джоулях ) , хранящейся в конденсаторе равна работе требуется , чтобы раздвинуть заряды в конденсатор, то есть , чтобы зарядить его. Рассмотрим конденсатор емкости C , удерживающий заряд + q на одной пластине и - q на другой. Перемещение небольшого элемента заряда d q с одной пластины на другую против разности потенциалов V = q / C требует работы d W :

${\displaystyle \mathrm {d} W={\frac {q}{C}}\,\mathrm {d} q}$

где W - работа, измеренная в джоулях, q - заряд, измеренный в кулонах, а C - емкость, измеренная в фарадах.

Энергия, запасенная в конденсаторе, находится путем интегрирования этого уравнения. Начиная с незаряженной емкости ( q = 0 ) и перемещая заряд от одной пластины к другой до тех пор, пока пластины не будут иметь заряд + Q и - Q, требуется работа W :

${\displaystyle W_{\text{charging}}=\int _{0}^{Q}{\frac {q}{C}}\,\mathrm {d} q={\frac {1}{2}}{\frac {Q^{2}}{C}}={\frac {1}{2}}QV={\frac {1}{2}}CV^{2}=W_{\text{stored}}.}$

Наноразмерные системы [ править ]

Емкость наноразмерных диэлектрических конденсаторов, таких как квантовые точки, может отличаться от емкости обычных конденсаторов большего размера. В частности, электростатическая разность потенциалов, испытываемая электронами в обычных конденсаторах, пространственно четко определена и фиксируется формой и размером металлических электродов в дополнение к статистически большому количеству электронов, присутствующих в обычных конденсаторах. Однако в наноразмерных конденсаторах электростатические потенциалы, испытываемые электронами, определяются количеством и расположением всех электронов, которые вносят вклад в электронные свойства устройства. В таких устройствах количество электронов может быть очень небольшим, поэтому результирующее пространственное распределение эквипотенциальных поверхностей внутри устройства будет чрезвычайно сложным.

Одноэлектронные устройства [ править ]

Емкость подключенного или «замкнутого» одноэлектронного устройства в два раза больше емкости неподключенного или «открытого» одноэлектронного устройства. ^[20] Этот факт можно более фундаментально проследить за счет энергии, запасенной в одноэлектронном устройстве, энергия взаимодействия «прямой поляризации» которого может быть в равной степени разделена на взаимодействие электрона с поляризованным зарядом на самом устройстве из-за наличия электрон и количество потенциальной энергии, необходимой для образования поляризованного заряда на устройстве (взаимодействие зарядов в диэлектрическом материале устройства с потенциалом, обусловленным электроном). ^[21]

Малоэлектронные устройства [ править ]

Вывод «квантовой емкости» устройства с несколькими электронами включает термодинамический химический потенциал системы N- частиц, определяемый формулой

${\displaystyle \mu (N)=U(N)-U(N-1)}$

чьи энергетические члены могут быть получены как решения уравнения Шредингера. Определение емкости,

${\displaystyle {1 \over C}\equiv {\Delta \,V \over \Delta \,Q}}$,

с разностью потенциалов

${\displaystyle \Delta \,V={\Delta \,\mu \, \over e}={\mu (N+\Delta \,N)-\mu (N) \over e}}$

может наноситься на устройство с добавлением или удалением отдельных электронов,

${\displaystyle \Delta \,N=1}$и .${\displaystyle \Delta \,Q=e}$

потом

${\displaystyle C_{Q}(N)={e^{2} \over \mu (N+1)-\mu (N)}={e^{2} \over E(N)}}$

это «квантовая емкость» устройства. ^[22]

Это выражение «квантовой емкости» можно записать как

${\displaystyle C_{Q}(N)={e^{2} \over U(N)}}$

которое отличается от обычного выражения, описанного во введении, где запасенная электростатическая потенциальная энергия,${\displaystyle W_{\text{stored}}=U}$

${\displaystyle C={Q^{2} \over 2U}}$

в 1/2 с .${\displaystyle Q=Ne}$

Однако в рамках чисто классических электростатических взаимодействий появление множителя 1/2 является результатом интегрирования в традиционной формулировке:

${\displaystyle W_{\text{charging}}=U=\int _{0}^{Q}{\frac {q}{C}}\,\mathrm {d} q}$

который является приемлемым , поскольку для систем , включающих либо много электронов или металлических электродов, но и в некоторых-электронных системах, . Интеграл обычно становится суммой. Можно тривиально объединить выражения емкости и энергии электростатического взаимодействия:${\displaystyle \mathrm {d} q=0}$${\displaystyle \mathrm {d} q\to \Delta \,Q=e}$

${\displaystyle Q=CV}$и ,${\displaystyle U=QV}$

соответственно, чтобы получить,

${\displaystyle C=Q{1 \over V}=Q{Q \over U}={Q^{2} \over U}}$

что аналогично квантовой емкости. В литературе сообщается о более строгом выводе. ^[23] В частности, чтобы обойти математические проблемы пространственно сложных эквипотенциальных поверхностей внутри устройства, при выводе используется средний электростатический потенциал, испытываемый каждым электроном.

Очевидные математические различия понимаются более фундаментально, поскольку потенциальная энергия изолированного устройства (собственная емкость) вдвое больше, чем запасенная в «подключенном» устройстве в нижнем пределе N = 1. В Н растет большой, . ^[21] Таким образом, общее выражение емкости:${\displaystyle U(N)}$${\displaystyle U(N)\to U}$

${\displaystyle C(N)={(Ne)^{2} \over U(N)}}$.

В наноразмерных устройствах, таких как квантовые точки, «конденсатор» часто является изолированным или частично изолированным компонентом внутри устройства. Основные различия между наноразмерными конденсаторами и макроскопическими (обычными) конденсаторами заключаются в количестве избыточных электронов (носителей заряда или электронов, которые влияют на электронное поведение устройства), а также в форме и размере металлических электродов. В наноразмерных устройствах нанопроволоки, состоящие из атомов металлов, обычно не обладают такими же проводящими свойствами, как их макроскопические или объемные материалы.

Емкость в электронных и полупроводниковых устройствах [ править ]

В электронных и полупроводниковых устройствах переходный или частотно-зависимый ток между выводами содержит компоненты как проводимости, так и смещения. Ток проводимости связан с движущимися носителями заряда (электронами, дырками, ионами и т. Д.), В то время как ток смещения вызван изменяющимся во времени электрическим полем. На перенос носителей влияют электрические поля и ряд физических явлений, таких как дрейф и диффузия носителей, захват, инжекция, эффекты, связанные с контактом, ударная ионизация и т. Д. В результате проводимость устройства зависит от частоты, а простая Электростатическая формула для емкости не применяется. Более общее определение емкости, включающее электростатическую формулу, выглядит следующим образом: ^[24]${\displaystyle C=q/V,}$

${\displaystyle C={\frac {\operatorname {Im} (Y(\omega ))}{\omega }},}$

где - проводимость устройства, - угловая частота.${\displaystyle Y(\omega )}$${\displaystyle \omega }$

Как правило, емкость зависит от частоты. На высоких частотах емкость приближается к постоянному значению, равному «геометрической» емкости, которое определяется геометрией клемм и диэлектрическим содержанием в устройстве. В статье Стивена Лаукса ^[24] представлен обзор численных методов расчета емкости. В частности, емкость можно вычислить с помощью преобразования Фурье переходного тока в ответ на ступенчатое возбуждение напряжения:

${\displaystyle C(\omega )=1/(\Delta V)\int _{0}^{\infty }[i(t)-i(\infty )]cos(\omega t)dt.}$

Отрицательная емкость в полупроводниковых приборах [ править ]

Обычно емкость в полупроводниковых приборах положительная. Однако в некоторых устройствах и при определенных условиях (температура, приложенное напряжение, частота и т. Д.) Емкость может стать отрицательной. Немонотонное поведение переходного тока в ответ на ступенчатое возбуждение было предложено в качестве механизма отрицательной емкости. ^[25] Отрицательная емкость была продемонстрирована и исследована во многих различных типах полупроводниковых устройств. ^[26]

Измерение емкости [ править ]

Измеритель емкости представляет собой часть электронного измерительного оборудования используется для измерения емкости, в основном из дискретных конденсаторов . В большинстве случаев и в большинстве случаев конденсатор должен быть отключен от цепи .

Многие DVM ( цифровые вольтметры ) имеют функцию измерения емкости. Обычно они работают путем зарядки и разрядки тестируемого конденсатора известным током и измерения скорости нарастания результирующего напряжения ; чем медленнее скорость нарастания, тем больше емкость. Цифровые мультиметры обычно могут измерять емкость от нанофарад до нескольких сотен микрофарад, но более широкие диапазоны не редкость. Также возможно измерить емкость, пропустив известный высокочастотный переменный ток через тестируемое устройство и измерив результирующее напряжение на нем (не работает для поляризованных конденсаторов).

В более сложных приборах используются другие методы, такие как включение тестируемого конденсатора в мостовую схему . Изменяя значения других ветвей моста (чтобы привести мост в равновесие), определяется значение неизвестного конденсатора. Этот метод косвенного использования измерения емкости обеспечивает большую точность. Благодаря использованию соединений Кельвина и других методов тщательного проектирования эти инструменты обычно могут измерять конденсаторы в диапазоне от пикофарад до фарад.

См. Также [ править ]

• Емкостной датчик перемещения
• Вместимость комплекта
• Квантовая емкость
• Проводимость
• Ток смещения
• Обходной закон Ампера
• Закон Гаусса
• Гидравлическая аналогия
• Магнитная емкость
• Код РКМ
• Измеритель LCR

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]