Вік людини та тривалість подій важливі у багатьох життєвих ситуаціях — для документів, розрахунку стажу, планування та простих цікавості. Наш калькулятор віку виконує точний підрахунок за датою народження у зручному форматі. Ви дізнаєтесь, скільки років, місяців, днів, годин та секунд минуло з моменту народження чи певної події. Це надійний інструмент, щоб легко порахувати скільки років.
Виберіть паралельні пластини, послідовне, паралельне, час RC або енергію.
Кожен режим використовує різні вхідні дані — заповніть поля для обраного режиму.
Перегляньте ємність у Ф, мкФ, нФ, пФ, а також специфічні для режиму значення.
Ємність конденсатора з паралельними пластинами прямо пропорційна площі пластин і діелектричній проникності та обернено пропорційна відстані між пластинами. Конденсатори при послідовному з'єднанні додаються як резистори при паралельному (загальна ємність менша за найменшу); конденсатори при паралельному з'єднанні додаються. Постійна часу RC показує, як швидко конденсатор заряджається або розряджається через резистор — напруга досягає 63% за 1τ і 99% за 5τ. Збережена енергія пропорційна квадрату напруги.
C = ε₀εᵣA/d • Series: 1/C = Σ1/Cᵢ • Parallel: C = ΣCᵢ • τ = RC • E = ½CV²
Послідовне з'єднання: загальний вік чи тривалість завжди менші за найменший елемент
Паралельне з'єднання: сукупний результат є сумою всіх показників
Стала часу RC: напруга досягає 63% від фінальної за 1τ, 99% за 5τ
Збережена енергія E = ½CV² масштабується з квадратом напруги — подвоєння V збільшує енергію вчетверо
Поширені діелектричні проникності: вакуум 1, повітря 1.0006, скло ~5, вода 80, кераміка 10-3000
Послідовне з'єднання збільшує номінал напруги; паралельне — збільшує ємність
Електролітичні конденсатори є поляризованими — підключення навпаки призводить до виходу з ладу
Конденсатори є одними з найпоширеніших пасивних компонентів в електроніці, зустрічаючись усюди — від блоків живлення смартфонів до промислових приводів двигунів. Одна друкована плата може містити сотні конденсаторів, які виконують функції фільтрації, накопичення енергії, синхронізації, зв'язку та розв'язки. Правильний розрахунок ємності має важливе значення для продуктивності схеми — занадто малий фільтрувальний конденсатор спричиняє надмірні пульсації, тоді як занадто великий марно витрачає простір на платі та бюджет. Формула ємності плоского конденсатора C = epsilon-zero помножити на epsilon-r, помножити на A і поділити на d визначає базову фізику конденсаторів, але реальне проєктування також вимагає обчислення послідовних і паралельних з'єднань, сталих часу RC для схем затримки та збереженої енергії для розрахунків утримання живлення. Поширені значення ємності охоплюють дванадцять порядків величини: від пікофарадів з однією цифрою в радіочастотних схемах до тисяч мікрофарадів в аудіопідсилювачах. Цей калькулятор виконує всі п'ять основних обчислень — розрахунок розмірів плоского конденсатора, послідовні з'єднання, паралельні з'єднання, сталі часу RC та збереження енергії — і водночас виводить результати у фарадах, мікрофарадах, нанофарадах і пікофарадах.
Конденсатори зберігають електричну енергію в електричному полі між двома провідниками. Вони використовуються всюди:
Розуміння ємності дозволяє правильно підбирати конденсатори для будь-якого з цих застосувань без методу проб і помилок.
Одна річ, яка плутає нових інженерів-електронників: конденсатори з'єднуються ПРОВІДНО ПРОТИЛЕЖНИМ способом порівняно з резисторами.
Резистори при послідовному з'єднанні додаються; конденсатори при послідовному з'єднанні поєднуються як резистори при паралельному (стають меншими). Резистори при паралельному з'єднанні поєднуються як 1/(1/R₁+1/R₂); конденсатори при паралельному просто додаються.
Якщо ви раптом забудете, пам'ятайте, що послідовні конденсатори «розтягуються» за геометрією, зменшуючи ефективну ємність, тоді як паралельні конденсатори складають ефективну площу, збільшуючи її.
Ємність плоского конденсатора розраховується за формулою C = ε₀ × εᵣ × A / d, де:
NIST встановлює ε₀ на рівні 8.8541878188×10⁻¹² Ф/м. Для площі пластини 0.01 м², зазору 0.001 м та вакууму (εᵣ = 1), C = 8.854×10⁻¹² × 1 × 0.01 / 0.001 = 8.854×10⁻¹¹ Ф, або 88.5 пФ.
Ємність зростає зі збільшенням площі пластини та вищою діелектричною проникністю, і зменшується в міру того, як пластини розсуваються, як пояснює HyperPhysics (Університет штату Джорджія).
Одиницею ємності в системі SI є фарад (Ф), що визначається BIPM як один кулон збереженого заряду на один вольт різниці потенціалів (1 Ф = 1 Кл/В).
Фарад є величезним для повсякденної електроніки, тому більшість реальних конденсаторів мають номінал у:
Згідно з брошурою SI, фарад є когерентною похідною одиницею, яку можна виразити як с⁴·А²·кг⁻¹·м⁻². Цей калькулятор виводить кожен результат у Ф, µФ, нФ та пФ одночасно, щоб ви могли узгодити його з будь-яким позначенням у технічному описі чи схемі.
Для послідовно з'єднаних конденсаторів додаються обернені величини: 1/C_заг = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃, тому загальне значення завжди менше за найменший елемент. Два однакові конденсатори ємністю 2 мкФ у послідовному з'єднанні дають 1 мкФ.
Для паралельно з'єднаних конденсаторів значення додаються безпосередньо: C_заг = C₁ + C₂ + C₃, тобто 1 мкФ плюс 2 мкФ дорівнює 3 мкФ.
Як зазначає HyperPhysics, це прямо протилежно правилам з'єднання резисторів. Послідовне з'єднання зменшує ємність, але збільшує допустиму робочу напругу; паралельне з'єднання збільшує ємність, зберігаючи напругу найслабшого конденсатора.
Стала часу RC дорівнює τ = R × C, що дає час у секундах, необхідний для того, щоб конденсатор зарядився приблизно до 63.2% від напруги живлення або розрядився до 36.8% від свого початкового значення через резистор.
При R = 1000 Ом і C = 1 мкФ, τ = 1000 × 1×10⁻⁶ = 0.001 с (1 мс). П'ять сталих часу (у цьому випадку 5τ = 5 мс) означають, що конденсатор заряджений приблизно на 99.3% і вважається повністю стабілізованим.
Як пояснює Академія Хана, цей експоненційний відгук керує схемами синхронізації, фільтрації та генераторів, тому τ є основним параметром проєктування в аналоговій електроніці.
Заряджений конденсатор зберігає енергію у своєму електричному полі відповідно до формули E = ½ × C × V², яка вимірюється в джоулях. Для конденсатора ємністю 1000 мкФ (0.001 Ф), зарядженого до 12 В, E = ½ × 0.001 × 12² = ½ × 0.001 × 144 = 0.072 Дж.
Оскільки енергія пропорційна квадрату напруги, подвоєння напруги збільшує збережену енергію вчетверо. Відповідний збережений заряд становить Q = C × V, тому той самий конденсатор при 12 В утримує Q = 0.001 × 12 = 0.012 Кл.
Британська енциклопедія зазначає, що цей зв'язок квадрата напруги є причиною того, чому високовольтні конденсатори залишаються небезпечними навіть при помірній ємності.
Діелектрик — це ізоляційний матеріал між пластинами конденсатора, а його відносна діелектрична проникність εᵣ безпосередньо множить ємність вакууму у формулі C = ε₀ × εᵣ × A / d.
Вибір діелектрика з високим значенням εᵣ вміщує набагато більшу ємність у тому ж фізичному об'ємі, завдяки чому керамічний конденсатор розміром з монету конкурує з набагато більшою конструкцією з повітряним зазором.
Стандарт IEC класифікує діелектрики (такі як C0G/NP0 та X7R), які балансують між проникністю та температурною стабільністю, як також обговорюється в HyperPhysics.
У колі змінного струму конденсатор протидіє зміні напруги за допомогою ємнісного опору Xc = 1 / (2πfC), що вимірюється в омах, де f — частота в герцах, а C — ємність у фарадах.
Опір зменшується зі зростанням частоти або ємності, тому конденсатор блокує низькочастотні сигнали та сигнал постійного струму, але пропускає високочастотні. Для конденсатора місткістю 1 мкФ за частоти 60 Гц, Xc = 1 / (2π × 60 × 1×10⁻⁶) ≈ 2653 Ом.
Як пояснюють довідники з кіл IEEE, ця залежність від частоти робить конденсатори ключовими елементами фільтрів, схем зв'язку та корекції коефіцієнта потужності в системах змінного струму.
Розрахунки ємності лежать в основі більшості проєктних рішень в електроніці. Інженери підбирають фільтрувальні конденсатори для обмеження пульсацій джерела живлення, вибирають конденсатори зв'язку, які пропускають аудіосигнал і блокують постійну складову, а також задають часові константи RC для генераторів, схем усунення дребезгу та каскадів на таймерах 555.
Енергетики додають паралельні батареї конденсаторів для корекції коефіцієнта потужності, тоді як фотографи покладаються на енергоємні конденсатори, які виділяють накопичені джоулі в ксенонову спалах-лампу. Автомобільні та відновлювані системи використовують великі масиви електролітичних та суперконденсаторів для буферизації енергії.
Як показують Encyclopaedia Britannica та Khan Academy, одні й ті самі базові формули масштабуються від налаштування пікофарадних радіочастот до накопичення енергії на рівні фарад.
Data sourced from trusted institutions
All formulas verified against official standards.