Последовательное соединение конденсаторов

Философский Кот

Объяснить, почему ёмкость уменьшается при последовательном соединении конденсаторов одинакового номинала - просто

Для этого погрузимся в мир фантастики и сделаем электроны (заряды) живыми, которые могут видеть и чувствовать

Пример №1:
Есть один конденсатор ёмкостью С и на вольтаж U. Подключаем конденсатор к источнику напряжения. Побежали электроны от плюса питания к плюсовой обкладке кондесатора. Почему побежали? Ток течёт от плюса к минусу. Откуда взялся минус? Минусовая обкладка кондесатора присоединена к минусу, значит, она принимает минусовый потенциал. Электроны "увидели", что за слоем диэлектрика есть минусовый заряд и они все дружно побежали на плюсовую обкладку конденсатора, чтобы там вместе, общими силами, скопиться и перейти на минусовую обкладку. Но не тут то было! Слой диэлектрика на столько прочный, что электроны как бы не хотели, не попадут на минус... Слой диэлектрика отвечает за то, на сколько сильно электроны "чувствуют" противоположную обкладку конденсатора и, следовательно, сколько их может собраться на этой обкладке.

Пример №2:
Есть 2 конденсатора ёмкостью С и на вольтаж U. Соединяем их последовательно. Логично, что напряжение, которое может выдержать наш составной конденсатор, будет 2U (точно так же, как при последовательном соединении батареек). Но, что будет с ёмкостью? Подключаем питание. Электроны побежали на плюсовую обкладку конденсатора. И что они там увидели? Они увидели, что есть одна стенка с диэлектрика и другая, которые очень хочется преодолеть. Но какая толщина этих стенок? Бедные электрончики не знают... Они лишь могут почувствовать через эти стенки противоположный заряд (минус). Минус им кричит: "Эй, собирайтесь! У меня потенциал эдакий и вас нужно такое-то количество!"

В первом случае через одну стенку электроны хорошо слышали, сколько их было надо, а тут стенки две... Половина электронов не услышала, что им тоже надо придти, дабы разность потенциалов была соответствующая. И они не пришли. А пришла только половина из всех, которые упоминались в примере №1 и заняли всю обкладку. Вот и ёмкость уменьшилась в 2 раза. Электронов (зарядов) стало в 2 раза меньше.

Вот и сказочке конец, а кто слушал - огурец молодец.

Реклама

rustot

например серная кислота - 100, перовскит - 170. а у сегнетоэлектриков вообще до сотни тысяч доходит

Реклама

Foks

Сегнетокерамика и имеет проницаемость порядка 10000. Керамические кондёры все маленькой емкости из-за того, что между диэлектриком и пластиной есть микроскопическая воздушная прослойка, а у воздуха проницаемость = 1. Имеем последовательное соединение конденсаторов, то есть сабж. В электролите одну из прослоек убрали, получили емкость по-больше, а в супер-конденасторе и вторую убрали - получился вообще гигант (на пальцах).

При встречно-последовательном соединении электролитов не нужно ставить диоды, у них и так в обратном режиме внутреннее сопротивление довольно низкое. Так что в начальный момент времени один конденсатор действительно зарядится в обратной полярности, но затем напряжение на нём упадёт, а на втором вырастет. Такие схемы на больших токах и не используются - в основном используются только для развязки цепей по постоянной составляющей. В этих же схемах можно средний отвод конденсаторов нагрузить сопротивлением на землю (если соединены минусами) или на питание (если плюсами), тогда оба кондёра будут в положительной полярности, и их срок службы немного вырастет. Но обычно так не делают.

rustot

Foks писал(а):При встречно-последовательном соединении электролитов не нужно ставить диоды, у них и так в обратном режиме внутреннее сопротивление довольно низкое. Так что в начальный момент времени один конденсатор действительно зарядится в обратной полярности, но затем напряжение на нём упадёт, а на втором вырастет.

по закону сохранения заряда, если средняя точка никуда не подключена, ни один из конденсаторов не получает смещения, оба так и болтаются вокруг нулевой точки и каждый так и получает на полпериода обратный заряд. либо диоды либо резистор, и то и другое позволит каждому получить среднюю точку, смещенную в правильном направлении - диоды как и резистор не работают постоянно, ток через них течет лишь вначале, при включении

Такие схемы на больших токах и не используются - в основном используются только для развязки цепей по постоянной составляющей. В этих же схемах можно средний отвод конденсаторов нагрузить сопротивлением на землю

не можно а нужно - при обратном смещении электролитов постепенно разрушается оксидная пленка, даже на малых токах

Реклама

Foks

Как я уже выше написал, электролит в обратном смещении сам работает как резистор, по крайней мере из моих собственных наблюдений. Да, такое включение уменьшает срок службы, и если Вы собираетесь отправлять их в космос, то ставьте диоды, и подгружайте отвод, и т.д.

Но если эти часы работы так критичны, то лучше просто отказаться от электролитов, пусть даже ценой небольшого усложнения схемы.

Реклама

ublhjnt

если Вы собираетесь отправлять их в космос, то ставьте диоды,

Где то уже ото обсуждали, при подключении ЭД на переменном токе.

Реклама

pochatok

А как ведёт себя ток утечки(Current Leakage) конденсаторов при последовательном подключении оных?
Предполагаю теоретически - падает, т.е. саморазряд уменьшается.
Так ли это? Есть ли у кого практический опыт? А то мой собственный говорит что ни разу не уменьшается...

mickbell

С чего бы ему уменьшаться? Ток саморазряда - это внутренний ток конденсатора, так что он не зависит ни от чего, в том числе он не зависит от того, что ему ещё на входы понавешали. Зависит он только от напряжения на пластинах, ну и от температуры.

Gudd-Head

Так как кондёры включены последовательно, то теоретически ток утечки будет равен наменьшему из токов утечки кондёров.

mickbell

Утечки в куда?

Gudd-Head

mickbell писал(а):Утечки в куда?

А ХЗ

Я наверное не про тот ток подумал.

pochatok

Думается, я тоже чего-то перепутал.
Или всё-таки?
Поскольку количественно заряд на обкладке одного из последовательно подключенных конденсаторов уменьшается, то и количество проходящих через изолятор зарядов тоже должно уменьшиться?
Не?
Очень хочется чтобы уменьшалось...

Gudd-Head

Если ток утечки протекает от одной обкладки к другой через эквивалентное параллельное сопротивление, то кондёру вообще пох к чему и как он подключен.

pochatok

Правда ваша, но вот как бы его, ток утечки с одной обкладки на другую, уменьшить? Последовательное подключение? Так ведь по крайней мере теоретически, расстояние между обкладками растёт...
А другие способы е?

Gudd-Head

pochatok писал(а):как бы его, ток утечки с одной обкладки на другую, уменьшить?

Боюсь что никак.

Foks

У кондёра есть паразитная проводимость, она же ток утечки, она же саморазряд. Если два одинаковых кондёра последовательно, и суммарное напряжение на них такое же, то ток утечки будет в два раза меньше (т.к. напряжение на каждом конденсаторе будет в два раза меньше; а сопротивление при последовательном соединении суммируется).

Правда ваша, но вот как бы его, ток утечки с одной обкладки на другую, уменьшить?

Правильно выбрать тип конденсатора.

pochatok

Кажется, вкурил.
К примеру у меня два последовательно включенных конденсатора, и да, напряжение падает на каждом вдвое, но и протекающих места тоже два!
Резюмирую: последовательное подключениуе не уменьшит ток утечки.
Всем спасибо!

Foks

pochatok писал(а):но и протекающих места тоже два!
Резюмирую: последовательное подключениуе не уменьшит ток утечки.

Бугага. Вы сначала с последовательным соединением резисторов разберитесь, а потом уже в конденсаторы лезьте.

pochatok

Не в моих правилах вступать в форумные бои, но сделаю исключение.
Попробую объяснить подробнее свои(!) выводы. Ток утечки конденсатора это когда электроны и дыры находят друг друга на обкладках конденсатора. Если берём два последовательно подключенных конденсатора, то увеличиваем соот-но площадь этих встреч вдвое. Да, напряжение на каждом из них будет вдвое меньше, но из-за выросшей площади суммарный ток утечки вдвое больше.

mickbell

pochatok писал(а):Если берём два последовательно подключенных конденсатора, то увеличиваем соот-но площадь этих встреч вдвое.

Если бы их соединить в параллель, то тогда ещё можно было бы говорить об удвоении площади обкладок, а так - нельзя.