Ĉi tiu artikolo temas pri elektra komponanto . Por aliaj signifoj vidu la artikolon kondensilo (apartigilo).

Kondensilo
vd
Dum	nekonata - nekonata/nuntempe

Kondensatoroj

Kondensatoroj kies poluseco neŝanĝeblas (polarizitaj kondensatoroj)

Pova kondensatoro en CERN
(100 µF, 15 000 V)

Kondensatoro (aŭ kondensilo) estas pasiva elektroteknika (elektronika) elemento, kiu konsistas el du konduktiloj kaj malkonduktilo (izolaĵo) inter ili. Ĝi utilas por konservi elektrajn ŝargojn.

Por karakterizi idealan kondensatoron sufiĉas unu konstanta valoro, kapacitanco, kies mezurunuo laŭ la Sistemo Internacia de Unuoj estas la farado.

Praktike, ŝargo penetras malkonduktilon. Penetrado dependas de elektra tensio, kaj se tensio havas sufiĉan valoron, tiam povas esti elektra traboro (parta detruo de la malkondukta dielektriko). En sistemoj kun alterna kurento ankaŭ oni difinas resonancan frekvencon.

Historio

Botelo de Kleist aŭ de Leiden.

Ewald Georg von Kleist faris sciencajn eksperimentojn. En 1745 li eltrovis la "skuantan botelon" (germane: Erschütterungsflasche) kaj la 4an de novembro 1745 li skribis pri lia eltrovaĵo al J.K. Lieberkühn en Danzig, kiu provis refari la eksperimenton sed ne sukcesis ^[1]. Kleist skribis al pluraj sciencaj societoj kiuj komence ne sukcesis en ripetado de la eksperimento. Sendepende de Kleist la profesoro pri fiziko de la Universitato de Leiden Pieter van Musschenbroek, faris la saman eltrovaĵon en 1746. Pro tio, la "skuanta botelo", kiu fakte estis la unua elektra kondensilo, estas konata laŭ la nomo Botelo de Leiden.

Funkciado

Elektra tensio inter du konduktiloplatoj kaŭzas kolektiĝon de elektra ŝargo. Poste, kiam elektra tensio malaperas, elektra ŝargo restas en konduktiloplatoj pro Kulomba leĝo. Se kondensilo konsiderata kiel tuto ne havas elektran ŝargon, tial ke ŝargoj en ĉiu konduktiloplato estas samabsolutaj valoroj, sed havas kontraŭsignojn. Karakteriza valoro de kondensilo estas ĝia kapacitanco:

${\displaystyle C={\frac {Q}{U}}.}$

kaj:

C - kapacitanco (Farado, mallonge F)

Q - elektra ŝargo (Kulombo, mallonge C)

U - elektra tensio (Volto, mallonge V)

Ĝenerale, tensio ${\displaystyle U_{C}}$ kaj kurento ${\displaystyle I_{C}}$ de kondensilo en momento t kunigas laŭ formulo:

${\displaystyle U_{C}={\frac {Q}{C}}={1 \over C}\int _{-\infty }^{t}I_{C}(\tau ){\mbox{d}}\tau }$

Laboron dW oni devas fari, por transloki malgrandan ŝargon dq el unua konduktilo ĝis dua. Kiam konduktilo havas kapacitancon C kaj havas jam ŝargon q estas:

${\displaystyle {\mbox{d}}W=U(q){\mbox{d}}q={\frac {q}{C}}{\mbox{d}}q\ ,}$

la energio en la kondensilo estas:

${\displaystyle W=\int _{0}^{Q}{q \over C}{\mbox{d}}q={1 \over 2}{Q^{2} \over C}}$

kaj Q estas fina ŝargo, kiun havas kondensilo; la fina energio do estas, laŭ la difino de kapacitanco:

${\displaystyle W={1 \over 2}CU_{C}^{2}}$

Elektra kurento estas ŝanĝo de ŝargo laŭ tempo, do:

${\displaystyle I_{c}(t)={{{\mbox{d}}Q(t)} \over {{\mbox{d}}t}}=C{{{\mbox{d}}U_{c}(t)} \over {{\mbox{d}}t}}}$

Kondensilo en sistemo kun kontinua kurento post ia tempo ŝargiĝis ĝis tensio ${\displaystyle {{{\mbox{d}}U_{C}} \over {{\mbox{d}}t}}=0}$ kaj tiam estas egala kun interrompo en sistemo (${\displaystyle I_{c}(t)=0}$).

Kondensilo en sistemo kun alterna kurento en kiu estas tensio:

${\displaystyle U_{c}(t)=U_{0}\sin(\omega t)\,}$

estas kurento:

${\displaystyle I_{c}=C{{{\mbox{d}}U_{C}} \over {{\mbox{d}}t}}=CU_{0}\omega \cos(\omega t)}$

Kapacitanco de plata kondensatoro

Pasivaj kondensatoroj.

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

kaj

${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ – Elektra konstanto,

${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ – Dielektra permeableco,

S – Areo de plato,

d – distanco inter platoj.

Kapacitanco de sfera kondensatoro

Ekzemplo de simpla oscilatoro kun kapacita kondensilo.

${\displaystyle C={\frac {4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{r}}{{\frac {1}{r_{1}}}-{\frac {1}{r_{2}}}}}}$

kaj

${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ – Elektra konstanto,

${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ – Dielektra permeableco,

${\displaystyle r_{1}}$ – radiuso de ena plato,

${\displaystyle r_{2}}$ – radiuso de ekstera plato.

Kapacitanco de retoj da kondensatoroj

Paralela reto

Paralela reto da kondensatoroj

Kondensiloj kunigitaj laŭ paralela reto havas samaj tensio, tial iliaj kapacitancoj simple adicias. Se rigardi sur skemo de reto, oni estas videbla ke sistemo povas anstataŭi per kondensilo kun plato, kiu areo estas sumo de areoj ĉiuj kondensiloj.

${\displaystyle C_{tuta}=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}=\sum _{i=1}^{n}C_{i}}$

Ĉena reto

Ĉena reto da kondensatoroj

Tensio estas dividita laŭ inverso de kapacitanco de kondensiloj. Ĉar elektra ŝargo estas sama en ĉiu kondensilo, do tuta kapacitanco estas:

${\displaystyle {\frac {1}{C_{tuta}}}={\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{C_{n}}}=\sum _{i=1}^{n}{\frac {1}{C_{i}}}}$

alinome:

${\displaystyle C_{tuta}={\frac {1}{\sum _{i=1}^{n}{\frac {1}{C_{i}}}}}}$

Generoj de kondensatoroj

Ŝanĝebla kondensatoro el radio "Pionier"

La kondensilo povas esti fiksvalora aŭ ŝanĝebla valora. La lasta nomiĝas turna kondensilo. En la malnovaj radioaparatoj serĉante radiostaciojn oni turnis kondensilon. Laŭ la izolaĵo la kondensilo povas esti papera (papero mergita en oleon), ceramikaĵa aŭ elektrolita.

Laŭ konstruo de kondensiloj oni povas dividi ilin je:

• elektrolita (izolaĵo estas tavolo de oksidoj sur unua plato, dua plato estas elektrolito) ecoj:
  • bone laboras nur por malaltaj frekvencoj,
  • havas grandajn kapacitancojn,
  • estas malgrandaj,
  • havas malgrandan ĉenan elektran rezistancon,
  • havas malgrandan ĉenan induktancon,
• Poliestera – (izolaĵo estas poliestero), ecoj:
  • bone laboras kun alta elektra kurento,
  • bone laboras kun alta elektra tensio,
  • ne tro altaj kapacitancoj,
• ceramika
• tantala
• aera

Simboloj de kondensatoroj

• Kutima tensia

• Polarizita (Elektrolita)

• Ŝanĝebla

Ceteraj rimarkoj

La plej simpla kondensilo estas la platkondensilo. Estas 2 metalaj platoj, grandaj je kelkaj dekoj da centimetroj. Ĝi bezonis multe da loko. poste oni faris metalajn foliostriojn inter olea papero. La 3 partojn oni survolvis kaj metis en skatoleton. La grandeco malpliiĝis je alumetskatolo.

La kondensilo baras la rektkurenton kaj tralasas la alternan kurenton.

Estas ankaŭ kvazaŭkondensiloj. Ekzemple en longa kablo du konduktiloj paralele troviĝas, inter ili nature izolaĵo estas.

Kondensatoro estas elektroteknika elemento, speciale farita por havi kapacitancon.

Pro la kapacitanco ĝi entenas relative malgrandan, sed signifan kvanton da elektra energio en elektra kampo.

Ĉefaj parametroj de kondensatoro estas:

• Nominala kapacitanco, la valoroj estas elektataj plejparte de specialaj serioj de preferaj nombroj E3, E6, E12, E24, E48, E96, E192.
• Ebla ekarto de la kapacitanco (kutime estadas +-5% +-10% +-20% +-30% +50-20% +80-20% ktp);
• Temperatura koeficiento de la kapacitanco;
• Nominala tensio, kiun la kondensatoro povas elteni sen damaĝo;
• Rezistanco de izolo.
• Tangento de angulo de perdado;

Ĝenerale nominala tensio, rezistanco de izolo kaj tangento de angulo de perdado ankaŭ dependas de temperaturo.

Referencoj

Vidu ankaŭ

• Superkondensatoro
• Elektro
• Elektromagnetismo
• Elektrotekniko kaj Elektroniko
• Elektra ŝovodenso

Bibliografio

• (2001) Introduction to Electric Circuits, 5‑a eldono, New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-47138689-6.

• Philosophical Transactions of the Royal Society LXXII, Appendix 8, 1782 (Volta coins the word condenser)
• (1999) Fundamentals of Applied Electromagnetics, 2‑a eldono, Upper Saddle River, New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 978-0-13011554-6.

• (2006) Semiconductor Material and Device Characterization, 3‑a eldono, Wiley. ISBN 978-0-47173906-7.

• (2006) Physics of Semiconductor Devices, 3‑a eldono, Wiley. ISBN 978-0-47006830-4.

• Tantalum and Niobium-Based Capacitors – Science, Technology, and Applications; 1st Ed; Yuri Freeman; Springer; 120 pages; 2018; (ISBN 978-3-31967869-6).
• Capacitors; 1st Ed; R. P. D. Eshpande; McGraw-Hill; 342 paĝoj; 2014; (ISBN 978-0-07184856-5).
• The Capacitor Handbook; 1st Ed; Cletus Kaiser; Van Nostrand Reinhold; 124 paĝoj; 1993; (ISBN 978-9-40118092-4).
• Understanding Capacitors and their Uses; 1a Eld; William Mullin; Sams Publishing; 96 paĝoj; 1964. (arkive)
• Fixed and Variable Capacitors; 1a Eld; G. W. A. Dummer and Harold Nordenberg; Maple Press; 288 pages; 1960. (arkive)
• The Electrolytic Capacitor; 1a Eld; Alexander Georgiev; Murray Hill Books; 191 pages; 1945. (arkive)