Kapasitansi adalah ukuran kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan. Kapasitansi diukur dalam farad, dinamai anggota kehormatan Universitas St. Petersburg, fisikawan Inggris Michael Faraday.
Isi
Apa itu kapasitas?
Jika Anda melepaskan satu konduktor listrik yang sangat jauh, mengecualikan pengaruh benda bermuatan satu sama lain, maka potensi konduktor jarak jauh akan menjadi sebanding dengan muatan. Tetapi untuk konduktor yang ukurannya berbeda, potensinya tidak cocok.
Satuan SI untuk kapasitansi kapasitor adalah farad. Faktor proporsionalitas dilambangkan dengan huruf C - ini adalah kapasitansi, yang dipengaruhi oleh ukuran dan struktur eksternal konduktor. Bahan, keadaan fase zat elektroda tidak berperan - muatan didistribusikan di permukaan. Oleh karena itu, dalam aturan CGS internasional, kapasitansi diukur bukan dalam farad, tetapi dalam sentimeter.
Sebuah bola soliter dengan jari-jari 9 juta km (1400 jari-jari bumi) berisi 1 farad.Elemen konduktif terpisah menahan muatan dalam jumlah yang tidak mencukupi untuk digunakan dalam teknologi. Teknologi abad 21 kapasitansi kapasitor dengan satuan pengukuran di atas 1 farad dibuat.
Struktur minimal 2 elektroda dan dielektrik pemisah mampu mengumpulkan jumlah listrik yang dibutuhkan untuk pengoperasian sirkuit elektronik. Dalam desain seperti itu, partikel positif dan negatif saling tertarik dan menahan diri. Dielektrik antara pasangan elektron-positron tidak memungkinkan pemusnahan. Keadaan muatan ini disebut terikat.
Sebelumnya, peralatan besar yang tidak terlalu akurat digunakan untuk mengukur besaran listrik. Sekarang, bahkan seorang amatir radio pemula tahu cara mengukur kapasitansi dengan penguji.
Tanda kapasitor
Mengetahui karakteristik perangkat elektronik diperlukan untuk pengoperasian yang akurat dan aman.
Menentukan kapasitansi kapasitor termasuk mengukur nilai dengan instrumen dan membaca tanda pada kasing. Nilai yang ditunjukkan dan yang diperoleh selama pengukuran berbeda. Ini karena ketidaksempurnaan teknologi produksi dan variasi parameter operasional (keausan, efek suhu).
Parameter kapasitansi dan toleransi nominal ditunjukkan pada kasing. Dalam peralatan rumah tangga, perangkat dengan penyimpangan hingga 20% digunakan. Dalam industri luar angkasa, peralatan militer, dan otomatisasi benda-benda berbahaya, penyebaran karakteristik 5-10% diperbolehkan. Diagram kerja tidak mengandung nilai toleransi.
Kapasitas nominal dikodekan sesuai dengan standar IEC - Komisi Elektroteknik Internasional, yang menyatukan organisasi nasional sesuai dengan standar 60 negara.
Standar IEC menggunakan notasi:
- pengkodean 3 digit. 2 karakter di awal - jumlah pF, yang ketiga - jumlah nol, 9 di akhir - nilainya kurang dari 10 pF, 0 di depan - tidak lebih dari 1 pF. Kode 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF atau 33 nF, atau 0,033 uF. Untuk kemudahan membaca, titik desimal dalam kode diganti dengan huruf "R". R8 \u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 digit dalam penandaan. Yang terakhir adalah jumlah nol. 3 pertama - nilai dalam pF. 3353 - 335000pF, 335nF atau 0,335uF.
- Menggunakan huruf dalam kode. Huruf adalah uF, n adalah nanofarad, p adalah pF. 34p5 - 34,5 pF, 1µ5 - 1,5 F.
- Produk keramik glider dikodekan dengan huruf A-Z dalam 2 register dan angka yang menunjukkan kekuatan 10. K3 - 2400 pF.
- Perangkat SMD elektrolit ditandai dengan 2 cara: angka - kapasitansi pengenal dalam pF dan di sebelah atau dalam 2 saluran jika ada ruang - nilai tegangan pengenal; huruf pengkodean tegangan dan di sebelah 3 digit, 2 menentukan kapasitansi, dan yang terakhir - jumlah nol. A205 berarti 10V dan 2uF.
- Produk pemasangan permukaan ditandai dengan kode huruf dan angka: CA7 - 10 uF dan 16 V.
- Pengkodean - warna tubuh.
Penandaan IEC, penunjukan nasional, dan kode merek membuat kode menghafal menjadi tidak berarti. Perancang perangkat keras dan tukang reparasi memerlukan sumber referensi.
Perhitungan rumus
Perhitungan kapasitas nominal elemen diperlukan dalam 2 kasus:
- Desainer peralatan elektronik menghitung parameter saat membuat sirkuit.
- Master dengan tidak adanya kapasitor dengan daya dan kapasitas yang sesuai menggunakan perhitungan elemen untuk memilih dari bagian yang tersedia.
Sirkuit RC dihitung menggunakan nilai impedansi - resistansi kompleks (Z). Ra adalah rugi arus untuk memanaskan peserta rangkaian. Ri dan Re - memperhitungkan pengaruh induktansi dan kapasitansi elemen. Pada terminal resistor pada rangkaian RC, tegangan Ur berbanding terbalik dengan Z.
Resistansi termal meningkatkan potensi pada beban, dan reaktif menguranginya. Pengoperasian kapasitor pada frekuensi di atas resonansi, ketika komponen reaktif dari resistansi kompleks meningkat, menyebabkan kerugian tegangan.
Frekuensi resonansi berbanding terbalik dengan kemampuan menyimpan muatan. Dari rumus untuk menentukan Fp, dihitung berapa nilai Sk (kapasitor kapasitansi) yang diperlukan untuk pengoperasian rangkaian.
Untuk menghitung sirkuit pulsa, konstanta waktu sirkuit digunakan, yang menentukan efek RC pada struktur pulsa. Jika resistansi rangkaian dan waktu pengisian kapasitor diketahui, kapasitansi dihitung menggunakan rumus konstanta waktu. Kebenaran hasil dipengaruhi oleh faktor manusia.
Master menggunakan koneksi paralel dan seri kapasitor. Rumus perhitungan berbanding terbalik dengan rumus resistor.
Sambungan seri membuat kapasitansi lebih kecil dalam sambungan elemen, rangkaian paralel meringkas nilainya.
Bagaimana mengukur kapasitansi kapasitor dengan multimeter?
Saat mengukur parameter, kapasitor terlebih dahulu dikosongkan dengan menutup kabel dengan obeng dengan insulasi pada pegangan. Jika ini tidak dilakukan, multimeter berdaya rendah akan gagal.
Jawaban atas pertanyaan tentang cara memeriksa kapasitansi kapasitor dengan multimeter dengan mode "Cx" adalah sebagai berikut:
- Nyalakan mode "Cx" dan pilih batas pengukuran - 2000 pF - 20 F dalam perangkat standar;
- Masukkan kapasitor ke dalam soket di perangkat atau pasang probe ke terminal kapasitor dan lihat nilainya pada skala perangkat.
Amperovoltmeter atau multimeter menentukan adanya korsleting atau sirkuit terbuka di dalam kasing.
Kapasitor kutub termasuk dalam rangkaian perangkat, dengan mempertimbangkan arah arus. Pabrikan menandai elektroda produk. Kapasitor yang dirancang untuk tegangan 1-3 V akan gagal jika arus balik lebih tinggi dari biasanya.
Sebelum mengukur karakteristik, kapasitor elektrolit polar tidak disolder dari papan. Nyalakan multimeter untuk mengukur resistansi atau menguji semikonduktor. Terapkan probe ke elektroda kapasitor kutub - plus ke plus, minus ke minus. Kapasitansi yang baik akan menunjukkan peningkatan resistensi yang halus. Saat arus muatan berkurang, EMF meningkat dan mencapai tegangan sumber daya.
Bukaan di kapasitor akan terlihat seperti resistansi tak terbatas pada multimeter. Perangkat tidak akan merespons atau penunjuk pada salinan analog hampir tidak bergerak.
Ketika elemen rusak, parameter yang diukur tidak sesuai dengan nilai nominal di arah bawah, sebanding dengan nilai kerusakan.
Jika Anda bertanya pada diri sendiri bagaimana mengukur resistansi seri kompleks atau setara (ESR kapasitor) dengan multimeter, maka bermasalah untuk melakukan ini tanpa awalan. Kapasitor menunjukkan sifat reaktif pada arus frekuensi tinggi.
Metode pengukuran lainnya
Pengukur kapasitansi kapasitor do-it-yourself dirakit sesuai dengan skema perangkat pulsa. Urutan rangkaian RC dengan resistor variabel membuat serangkaian sinyal pada output produk dengan langkah perubahan frekuensi. Untuk mengatur perangkat, gunakan multimeter yang awalannya akan digunakan.
Satu set kapasitor yang diuji dihubungkan secara bergantian ke struktur dan akurasi operasi disesuaikan di setiap sub-jangkauan.
Pengukur kapasitansi do-it-yourself untuk sel elektrolitik kutub secara skematis diimplementasikan dan dikonfigurasi sebagai bagian dari awalan tanpa rangkaian osilasi. Pada output, alih-alih tegangan berdenyut, ada tegangan konstan.
Dalam meter kapasitansi digital, catu daya sangat stabil. Parameter "mengambang" dari elemen tempat rangkaian dirakit akan memberikan kesalahan yang tidak dapat diterima untuk akurasi pengukuran.
Pada elemen logika, sumber arus pulsa bolak-balik dibuat untuk mengukur ESR.
Pengukur kapasitansi kapasitor yang murah, seperti perangkat jembatan RLC dengan fungsi uji resistansi SMD tambahan, pengisian daya listrik, dan layar LCD, berukuran sebesar jari. Mereka melakukan fungsi kompleks metrologi profesional. Mampu bertindak sebagai pengukur kapasitansi untuk kapasitor elektrolitik, baik polar maupun variabel.
Artikel serupa:
