Mengapa Anda memerlukan kapasitor untuk audio mobil?

Mengapa kapasitor diperlukan untuk audio mobil diketahui oleh semua orang yang pernah berurusan dengan audio mobil dengan satu atau lain cara. Faktanya adalah ketika memasang sistem audio dengan tangan Anda sendiri, Anda harus mempelajari banyak materi.
Dan rekomendasinya menunjukkan bahwa kapasitor atau perangkat penyimpanan harus dipasang bersama dengan amplifier. Apakah kapasitor diperlukan untuk akustik mobil atau hanya mitos?
Jika diperlukan, lalu mengapa dan apa perannya dalam keseluruhan sistem. Inilah yang akan kita bicarakan di artikel kami.

informasi Umum

Jadi mengapa Anda membutuhkan kapasitor? Seperti diketahui, harganya tidak sedikit dan tidak semua pengendara, bahkan pecinta suara bagus, ingin kembali memangkas anggarannya.
Di sisi lain, setiap pecinta musik cepat atau lambat akan memperoleh musik yang kuat atau menyempurnakannya. Ini sangat bagus, tetapi semakin kuat sistemnya, semakin banyak energi yang Anda berikan.

Catatan. Baterai tidak mampu menyalurkan energi sebesar itu, akibatnya terjadi penarikan (artinya dijelaskan secara rinci di bawah). Penurunan tersebut terlihat dari fakta bahwa lampu depan mobil mulai “berkedip”, daya amplifier turun, dan bass yang berasal dari subwoofer, yang sebelumnya jernih, menjadi “buram”.
Dalam beberapa kasus dan terutama yang parah, penurunan tegangan amplifier yang tajam menyebabkan kliping, yang dapat merusak speaker.

Benar tidak

Hingga saat ini, di Internet, di berbagai forum dan blog, terjadi perdebatan sengit mengenai perlu atau tidaknya perangkat penyimpanan seperti kapasitor. Perdebatan itu sendiri, yang sangat disayangkan para pecinta audio mobil, tidak mengarah pada kebenaran apa pun.
Mereka sama sekali tidak berguna, karena lawannya bahkan tidak memiliki pemahaman dasar fisika di sekolah.

Catatan. Omong kosong terbesar yang dapat dibaca dari forum adalah Anda perlu memasang kapasitor hanya berdasarkan farad per kilowatt. Rekomendasi semacam itu pada dasarnya salah, karena Anda tidak akan mengerti dari mana asalnya.

Jadi, untuk sedikit membuka tabirnya, mari kita kembali ke pelajaran fisika kita. Ketika pengetahuan berharga diperbarui dalam ingatan kita, semua mitos akan hilang seperti asap pagi.

Perbedaan antara kapasitor dan baterai

Penting untuk diketahui:

• Kapasitor untuk woofer adalah konsumen daya yang tidak mampu menghasilkan listrik sendiri. Tapi ia mampu mengumpulkannya dan kemudian mengkonsumsinya untuk kebocorannya sendiri, tapi tidak untuk kebocoran baterai;
• Tugas kapasitor adalah mengumpulkan energi dan kemudian melepaskannya ke konsumen. Drive itu sendiri memiliki resistansi internal yang sangat rendah dan karena alasan ini “berbagian” dengan energi dengan sangat cepat (omong-omong, drive tersebut juga tidak menumpuknya secara perlahan).

Catatan. Perbedaan antara kapasitor dan baterai adalah keluaran energi puncak kapasitor hanya terjadi sesaat, kemudian terjadi penurunan muatan yang tajam. Dengan demikian, kecepatan mundurnya turun seiring dengan muatannya.

Perbedaan antara kapasitor dan ionistor

Ionistor adalah barang yang dibawa sebagian besar pecinta musik di bagasi mereka.
Ini berbeda dari kapasitor dalam parameter berikut:

• Kerugian besar;
• Resistensi yang lebih besar;
• Rilisan mengisi daya jauh lebih lambat;
• Harganya beberapa kali lebih murah daripada kapasitor dengan kapasitas yang sama.

Waktu pengoperasian optimal ionistor adalah: 1 detik/83 dingin.

Memeriksa ionistor

• Kami menghubungkan ionistor ke sistem speaker dengan pemadaman listrik;
• Kami menyalakannya dan mengamati bahwa tegangan di terminal meningkat. Sejauh ini bagus;
• Kami meningkatkan volume dan memperhatikan bahwa tegangan turun dari 13 menjadi 10 volt.

Catatan. Semua ini berarti bahwa ketika subwoofer pertama kali ditekan, muatannya akan turun dan ionistor akan berubah menjadi komponen daya tambahan, karena ini berguna dan aktif hanya jika muatannya lebih besar daripada tegangan listrik.

Situasi di kalangan penggemar audio mobil ini disebut sag, tetapi akan menjadi lebih buruk jika kabel tipis berkualitas rendah dan aluminium berlapis tembaga murah digunakan dalam catu daya. Dalam hal ini, penurunan permukaan kabel juga ditambahkan ke penurunan permukaan tanah normal.

Catatan. Perlu Anda ketahui bahaya kabel kendur. Faktanya adalah bahwa dengan peningkatan tajam dalam konsumsi, terjadi reaktansi. Semakin cepat pengguna mencoba mengambil energi dari kabel, semakin besar gangguannya (kabel) (jika tipis dan panjang).

Masalah kabel yang murah dan berkualitas rendah juga akan tercermin pada ionistor yang jika habis tidak dapat lagi menerima energi.

Instalasi kondensor

Saat memasang kapasitor, disarankan untuk menghubungkannya secara paralel dengan catu daya amplifier (lihat). Ini harus ditempatkan sedekat mungkin dengan power amplifier, setidaknya tidak lebih dari 60 cm.
Jika Anda memasang kapasitor sebagai pengganti ionistor, hasilnya akan jauh lebih efisien.
Semuanya dilakukan seperti ini:

• Genset mobil sedang diperbaiki atau dipasang yang baru;
• Sebuah kabel dipasang ke ground dan plus;
• Baterai baru dipasang;
• Semua terminal diubah atau dibersihkan secara menyeluruh;
• Kabel tembaga listrik berkualitas baik dengan penampang yang cukup dipasang;

• Kita sambungkan amplifier, jangan lupa sekringnya.

Nasihat. Sampai kita memeriksa semua terminal dan memastikan ada 14 volt, kita tidak menyambungkan kapasitor.

• Setelah semuanya diperiksa, Anda dapat menghubungkan kapasitor. Pengukuran di terminal akan menunjukkan hasil yang sama, namun Anda tidak perlu heran. Jika rangkaian “hidup” dan terdapat daya yang cukup, maka kapasitor tidak memiliki apa pun untuk dihidupkan dan sepertinya menunggu di sayap.

Catatan. Kesalahpahaman lainnya adalah kenyataan bahwa kapasitor diperlukan dalam sistem yang memerlukan volume tinggi atau dalam kompetisi SPI El. Dalam kasus normal, kapasitor akan berhasil menggantikan ionistor.

Anda dapat membuktikan kebutuhan kapasitor pada sistem speaker mobil konvensional berdasarkan hal berikut:

• Mengukur kapasitor dapat bertahan lama, dan ini akan “membangunkan” baterai yang paling asam sekalipun sehingga dapat mengeluarkan potensi penuhnya;
• Di antara apa yang disebut persaudaraan espi ale, penggunaan baterai gel, yang mampu “menembakkan” ratusan ampli dengan kecepatan luar biasa, lebih umum. Tidak peduli seberapa besar kita memuji kapasitor, pada kecepatan seperti itu kapasitor akan “terasa” jelas tidak berfungsi;
• Sekali lagi, mengenai espi el, kapasitor tidak pada tempatnya, karena merupakan konsumen energi, yang jelas berdampak buruk bagi espi el.

Singkatnya, ESPI EL tentunya tidak menggunakan kapasitor atau perangkat penyimpanan lainnya.

Kapasitor terbaik

Saat ini, ada banyak sekali kapasitor, seperti produk audio mobil lainnya, di pasaran. Beberapa produsen amplifier bahkan menyediakan terminal terlebih dahulu untuk menghubungkan kapasitor.

Catatan. Amplifier tersebut termasuk Audison Vesis HV Venti, yang bahkan diakui sebagai amplifier akustik terbaik tahun lalu.

Fokus

Produsen amplifier dan perlengkapan audio berkualitas tinggi lainnya yang terkenal, tetapi dari Perancis, Focal, menggunakan solusi berbeda dalam modelnya: ada tempat untuk kapasitor setelah catu daya amplifier. Di sinilah, menurut para ahli, efisiensi penggunaan perangkat penyimpanan tambahan jauh lebih tinggi.

Catatan. Kerugian dari kapasitor tersebut adalah hanya cocok untuk amplifier merek Focal.

Ciri-ciri kapasitor ini adalah sebagai berikut:

• Secara signifikan meningkatkan performa suara;
• Ini bahkan bukan satu kapasitor, tetapi beberapa. Mereka dikumpulkan menjadi satu modul.

Catatan. Jumlah kapasitor sesuai dengan jumlah catu daya amplifier.

• Sambungan dibuat menggunakan kabel yang disediakan melalui konektor khusus;
• Dalam kondisi pengoperasian yang sulit, stabilitas amplifier ditingkatkan karena teknologi High-Cap.

Saat memasang kapasitor dengan tangan Anda sendiri, akan berguna untuk menonton ulasan video tematik. Yang tak kalah penting adalah foto berkualitas tinggi - bahan, diagram, instruksi, dan gambar. Harga kapasitor bervariasi, namun yang terbaik tidaklah murah.

Di mana alternator menghasilkan tegangan sinusoidal. Mari kita lihat apa yang terjadi pada rangkaian ketika kita menutup kuncinya. Kami akan mempertimbangkan momen awal ketika tegangan generator nol.

Pada kuartal pertama periode, tegangan pada terminal generator akan meningkat, mulai dari nol, dan kapasitor akan mulai terisi. Akan muncul arus pada rangkaian, tetapi pada saat pertama pengisian kapasitor, meskipun tegangan pada pelatnya baru saja muncul dan masih sangat kecil, namun arus dalam rangkaian (arus pengisian) akan menjadi yang terbesar. Ketika muatan pada kapasitor meningkat, arus dalam rangkaian berkurang dan mencapai nol pada saat kapasitor terisi penuh. Dalam hal ini, tegangan pada pelat kapasitor, yang secara ketat mengikuti tegangan generator, pada saat ini menjadi maksimum, tetapi tandanya berlawanan, yaitu diarahkan ke tegangan generator.

Beras. 1. Perubahan arus dan tegangan pada suatu rangkaian dengan kapasitansi

Dengan demikian, arus mengalir dengan kekuatan terbesar ke dalam kapasitor bebas muatan, tetapi segera mulai berkurang ketika pelat kapasitor terisi dengan muatan dan turun ke nol, mengisi daya hingga penuh.

Mari kita bandingkan fenomena ini dengan apa yang terjadi pada aliran air dalam pipa yang menghubungkan dua bejana yang berkomunikasi (Gbr. 2), yang satu terisi dan yang lainnya kosong. Kita hanya perlu mencabut katup yang menghalangi jalur air, dan air akan segera mengalir dari bejana kiri di bawah tekanan tinggi melalui pipa ke bejana kanan yang kosong. Namun, segera tekanan air di dalam pipa akan mulai melemah secara bertahap karena level yang sama di dalam bejana, dan akan turun ke nol. Aliran air akan terhenti.

Beras. 2. Perubahan tekanan air pada pipa yang menghubungkan bejana penghubung serupa dengan perubahan arus pada rangkaian selama pengisian kapasitor

Demikian pula, arus pertama-tama mengalir ke kapasitor yang tidak bermuatan, dan kemudian secara bertahap melemah seiring dengan pengisiannya.

Dengan dimulainya periode kuartal kedua, ketika tegangan generator mulai perlahan pada awalnya, dan kemudian menurun semakin cepat, kapasitor bermuatan akan dilepaskan ke generator, yang akan menyebabkan arus pelepasan pada rangkaian. Ketika tegangan generator berkurang, kapasitor semakin banyak dikosongkan dan arus pelepasan dalam rangkaian meningkat. Arah arus luahan pada triwulan periode ini berlawanan dengan arah arus muatan pada triwulan pertama periode. Oleh karena itu, kurva saat ini, setelah melewati nilai nol, kini terletak di bawah sumbu waktu.

Pada akhir setengah siklus pertama, tegangan pada generator dan kapasitor dengan cepat mendekati nol, dan arus dalam rangkaian perlahan-lahan mencapai nilai maksimumnya. Mengingat bahwa besarnya arus dalam rangkaian semakin besar, semakin besar jumlah muatan yang ditransfer sepanjang rangkaian, akan menjadi jelas mengapa arus mencapai maksimum ketika tegangan pada pelat kapasitor, dan oleh karena itu muatan kapasitor, menurun dengan cepat.

Dengan dimulainya periode kuartal ketiga, kapasitor mulai terisi kembali, tetapi polaritas pelatnya, serta polaritas generator, berubah ke arah sebaliknya, dan arus terus mengalir ke arah yang sama. , mulai berkurang saat kapasitor diisi. Pada akhir kuartal ketiga periode, ketika tegangan pada generator dan kapasitor mencapai maksimum, arus menjadi nol.

Pada kuartal terakhir periode, tegangan, menurun, turun menjadi nol, dan arus, mengubah arahnya dalam rangkaian, mencapai nilai maksimumnya. Ini mengakhiri periode, setelah periode berikutnya dimulai, mengulangi periode sebelumnya, dll.

Jadi, di bawah pengaruh tegangan bolak-balik dari generator, kapasitor diisi dua kali per periode (kuartal pertama dan ketiga periode) dan dikosongkan dua kali (kuartal kedua dan keempat periode). Tetapi karena pergantian satu demi satu setiap kali disertai dengan aliran arus pengisian dan pengosongan melalui rangkaian, kita dapat menyimpulkan bahwa .

Anda dapat memverifikasi ini menggunakan percobaan sederhana berikut. Hubungkan kapasitor berkapasitas 4-6 mikrofarad ke jaringan AC melalui bola lampu listrik 25 W. Lampu akan menyala dan tidak akan padam sampai rangkaiannya putus. Hal ini menunjukkan bahwa arus bolak-balik melewati rangkaian dengan kapasitansi. Namun, tentu saja, ia tidak melewati dielektrik kapasitor, tetapi pada setiap saat ia mewakili arus muatan atau arus pelepasan kapasitor.

Dielektrik, seperti yang kita ketahui, terpolarisasi di bawah pengaruh medan listrik yang timbul di dalamnya ketika kapasitor diisi, dan polarisasinya hilang ketika kapasitor dilepaskan.

Dalam hal ini, dielektrik dengan arus bias yang timbul di dalamnya berfungsi sebagai semacam kelanjutan rangkaian arus bolak-balik, dan memutus rangkaian arus searah. Tetapi arus perpindahan dihasilkan hanya di dalam dielektrik kapasitor, dan oleh karena itu tidak terjadi transfer muatan melalui rangkaian.

Hambatan yang diberikan kapasitor terhadap arus bolak-balik bergantung pada nilai kapasitansi kapasitor dan frekuensi arus.

Semakin besar kapasitansi kapasitor, semakin besar muatan yang ditransfer melalui rangkaian selama pengisian dan pengosongan kapasitor, dan oleh karena itu, semakin besar pula arus dalam rangkaian. Peningkatan arus pada rangkaian menunjukkan bahwa resistansinya mengalami penurunan.

Karena itu, Ketika kapasitansi meningkat, resistansi rangkaian terhadap arus bolak-balik menurun.

Peningkatan meningkatkan jumlah muatan yang ditransfer melalui rangkaian, karena pengisian (serta pengosongan) kapasitor harus terjadi lebih cepat daripada pada frekuensi rendah. Pada saat yang sama, peningkatan jumlah muatan yang ditransfer per satuan waktu setara dengan peningkatan arus dalam rangkaian, dan akibatnya, penurunan resistansinya.

Jika kita secara bertahap mengurangi frekuensi arus bolak-balik dan mengurangi arus menjadi konstan, maka resistansi kapasitor yang terhubung ke rangkaian akan meningkat secara bertahap dan menjadi sangat besar (rangkaian terbuka) pada saat resistansi tersebut muncul.

Karena itu, Dengan meningkatnya frekuensi, resistansi kapasitor terhadap arus bolak-balik menurun.

Sama seperti hambatan suatu kumparan terhadap arus bolak-balik disebut induktif, hambatan suatu kapasitor biasanya disebut kapasitif.

Dengan demikian, Semakin besar kapasitansinya, semakin rendah kapasitansi rangkaian dan frekuensi arus yang mensuplainya.

Kapasitansi dilambangkan dengan Xc dan diukur dalam ohm.

Ketergantungan kapasitansi pada frekuensi arus dan kapasitansi rangkaian ditentukan dengan rumus Xc = 1/ωС, di mana ω - frekuensi melingkar sama dengan produk 2π F, C-kapasitansi rangkaian dalam farad.

Reaktansi kapasitif, seperti reaktansi induktif, bersifat reaktif, karena kapasitor tidak mengkonsumsi energi dari sumber arus.

Rumus rangkaian kapasitansi adalah I = U/Xc, dimana I dan U adalah nilai efektif arus dan tegangan; Xc adalah kapasitansi rangkaian.

Sifat kapasitor untuk memberikan resistansi tinggi terhadap arus frekuensi rendah dan mudah melewatkan arus frekuensi tinggi banyak digunakan dalam rangkaian peralatan komunikasi.

Dengan bantuan kapasitor, misalnya, pemisahan arus searah dan arus frekuensi rendah dari arus frekuensi tinggi yang diperlukan untuk pengoperasian rangkaian tercapai.

Jika perlu untuk memblokir jalur arus frekuensi rendah ke bagian frekuensi tinggi dari rangkaian, kapasitor kecil dihubungkan secara seri. Ia menawarkan ketahanan yang besar terhadap arus frekuensi rendah dan pada saat yang sama dengan mudah melewati arus frekuensi tinggi.

Jika perlu untuk mencegah arus frekuensi tinggi, misalnya, memasuki rangkaian daya stasiun radio, maka digunakan kapasitor besar yang dihubungkan secara paralel dengan sumber arus. Dalam hal ini, arus frekuensi tinggi melewati kapasitor, melewati rangkaian catu daya stasiun radio.

Resistansi aktif dan kapasitor pada rangkaian arus bolak-balik

Dalam prakteknya sering kali suatu rangkaian dirangkai seri dengan suatu kapasitansi, Resistansi total rangkaian dalam hal ini ditentukan oleh rumus

Karena itu, resistansi total suatu rangkaian yang terdiri dari resistansi aktif dan kapasitif terhadap arus bolak-balik sama dengan akar kuadrat dari jumlah kuadrat resistansi aktif dan kapasitif rangkaian ini.

Hukum Ohm tetap berlaku untuk rangkaian ini I = U/Z.

Pada Gambar. Gambar 3 menunjukkan kurva yang mengkarakterisasi hubungan fasa antara arus dan tegangan dalam rangkaian yang mengandung resistansi kapasitif dan aktif.

Beras. 3. Arus, tegangan dan daya pada rangkaian dengan kapasitor dan hambatan aktif

Seperti dapat dilihat dari gambar, arus dalam hal ini mendahului tegangan bukan seperempat periode, tetapi kurang, karena resistansi aktif telah melanggar sifat kapasitif (reaktif) murni dari rangkaian, sebagaimana dibuktikan dengan berkurangnya fasa. menggeser. Sekarang tegangan pada terminal rangkaian akan ditentukan sebagai jumlah dari dua komponen: komponen reaktif dari tegangan uc, yang mengatasi kapasitansi rangkaian, dan komponen aktif dari tegangan, yang mengatasi resistansi aktifnya.

Semakin besar resistansi aktif suatu rangkaian, semakin kecil pergeseran fasa antara arus dan tegangan.

Kurva perubahan daya dalam rangkaian (lihat Gambar 3) dua kali selama periode tersebut memperoleh tanda negatif, yang seperti telah kita ketahui, merupakan konsekuensi dari sifat reaktif rangkaian. Semakin sedikit reaktif rangkaian, semakin kecil pergeseran fasa antara arus dan tegangan dan semakin besar daya yang dikonsumsi sumber arus.

Di hampir semua perangkat elektronik, dari yang paling sederhana hingga yang paling canggih, seperti motherboard komputer, Anda dapat menemukan satu elemen yang selalu ada, yaitu komponen pasif. Namun sayangnya, hanya sedikit orang yang mengetahui cara kerja kapasitor dan mengapa diperlukan, serta jenis perangkat penyimpanan apa yang ada.

Hanya sesuatu yang rumit

Jadi, alat kecil untuk mengakumulasi medan atau muatan listrik ini mirip dengan toples biasa, tempat menyimpan tomat atau tepung. Dengan cara yang sama, ia mengakumulasi bahan kering atau cairan yang ditempatkan di dalamnya. Analoginya sederhana: Elektron berjalan di sepanjang sirkuit, dan dalam perjalanannya mereka bertemu dengan konduktor yang membawanya ke “toples”, ​​tempat mereka terakumulasi, meningkatkan muatan.

Untuk mengetahui berapa banyak elektron yang dapat dikumpulkan dengan cara ini, dan pada titik mana akumulasinya akan berhenti (toples akan pecah), proses kelistrikan biasanya diibaratkan dengan pipa air. Jika Anda membayangkan sebuah pipa di mana air mengalir, dipompa ke dalamnya dengan pompa, maka di suatu tempat di tengah pipa Anda perlu membayangkan sebuah membran lunak yang membentang di bawah tekanan cairan. Tentunya akan meregang sampai batas tertentu hingga putus atau jika sangat kuat akan menyeimbangkan gaya pompa.

Contoh ini menunjukkan cara kerja kapasitor, hanya membrannya yang digantikan oleh medan listrik, yang meningkat seiring dengan pengisian daya perangkat penyimpanan (operasi pompa), sehingga menyeimbangkan tegangan sumber listrik. Jelasnya, proses ini tidak ada habisnya, dan ada muatan maksimum, setelah mencapai “kaleng” tersebut akan gagal dan berhenti menjalankan fungsinya.

Desain dan prinsip operasi

Kapasitor adalah suatu alat yang terdiri dari dua buah pelat (plate) yang mempunyai rongga diantara keduanya. Tegangan disuplai melalui kabel yang terhubung ke pelat. Perangkat modern sebenarnya tidak jauh berbeda dengan model dalam pelajaran fisika, juga terdiri dari dielektrik dan pelat. Perlu dicatat bahwa zat atau ketidakhadirannya (vakum), yang merupakan penghantar listrik yang buruk, yang mengubah karakteristik perangkat penyimpanan.

Inti dari prinsip pengoperasian kapasitor sederhana: tegangan diberikan, dan muatan mulai terakumulasi. Misalnya, pertimbangkan Bagaimana perilaku penggerak dalam dua versi rangkaian listrik:

• D.C. Jika arus dialirkan ke rangkaian dengan kapasitor yang terhubung dengannya, Anda dapat melihat bahwa jarum pada amperemeter akan mulai bergerak, dan kemudian dengan cepat kembali ke posisi semula. Hal ini dapat dijelaskan secara sederhana: perangkat terisi dengan cepat, yaitu sumber listrik diseimbangkan oleh pelat drive, dan arus terhenti. Oleh karena itu, sering dikatakan bahwa kapasitor tidak bekerja pada kondisi arus konstan. Pernyataan ini salah, semuanya berfungsi, tetapi untuk waktu yang sangat singkat.
• Arus bolak-balik- ini adalah saat elektron bergerak mula-mula ke satu arah, lalu ke arah lain. Jika kita membayangkan rangkaian seperti itu dengan perangkat penyimpanan yang terhubung dengannya, maka muatan positif dan negatif akan terakumulasi secara bergantian di kedua pelat kapasitor. Hal ini menunjukkan bahwa arus bolak-balik mengalir bebas melalui perangkat.

Karena kapasitor menunda arus searah tetapi memungkinkan arus bolak-balik melewatinya, hal ini menimbulkan ruang lingkup tujuannya, misalnya, untuk perangkat yang memerlukan penghilangan komponen langsung dalam sinyal. Jelas sekali bahwa drive tersebut memiliki hambatan, tetapi tidak ada daya yang dihasilkan, sehingga tidak memanas.

Tipe utama

Rata-rata pengguna tidak selalu mengetahui kapasitor mana yang dilengkapi perangkatnya. Namun setiap jenis memiliki kekurangan dan kelebihan, serta fitur operasionalnya masing-masing. Ada dua kelompok besar perangkat ini, yang dirancang untuk rangkaian listrik dengan arus bolak-balik dan searah. Namun tetap saja klasifikasi utama didasarkan pada jenis dielektrik yang terletak di antara pelat kapasitor. Jenis utama:

Disebutkan secara khusus harus dibuat tentang kapasitor elektrolitik. Perbedaan utamanya dari tipe lain adalah bahwa mereka hanya dihubungkan ke rangkaian arus searah atau berdenyut. Drive semacam itu memiliki polaritas - ini adalah fitur desainnya, sehingga koneksi yang salah menyebabkan perangkat membengkak atau meledak. Mereka memiliki kapasitas yang besar, yang membuat kapasitor elektrolitik cocok untuk digunakan dalam rangkaian penyearah.

Area aplikasi

Kita dapat dengan aman mengatakan bahwa kapasitor digunakan di hampir semua rangkaian elektronik dan radio. Untuk mengetahui di mana dan mengapa kapasitor diperlukan, Anda harus mengingat kemampuannya untuk menyimpan muatan dan pengosongan pada waktu yang tepat, serta mengalirkan arus bolak-balik dan tidak mengalirkan arus searah. Dan ini berarti itu Perangkat tersebut digunakan di banyak bidang teknis, misalnya:

Perangkat penyimpanan listrik dapat ditemukan baik di televisi maupun di perangkat radar, yang memerlukan pembangkitan pulsa berdaya tinggi, yang menggunakan kapasitor. Tidak mungkin menemukan catu daya tanpa perangkat ini atau pelindung lonjakan arus.

Harus dikatakan bahwa alat penyimpanan juga digunakan di bidang yang tidak berhubungan dengan listrik, misalnya dalam produksi logam dan pertambangan batu bara, yang menggunakan lokomotif listrik kapasitor.

Jika Anda melihat ke dalam badan perangkat listrik apa pun, Anda dapat melihat banyak komponen berbeda yang digunakan dalam sirkuit modern. Cukup sulit untuk memahami cara kerja semua resistor, transistor, dioda, dan sirkuit mikro yang terhubung ke dalam satu sistem. Namun, untuk memahami mengapa kapasitor diperlukan dalam rangkaian listrik, pengetahuan tentang mata pelajaran fisika sekolah sudah cukup.

Struktur kapasitor dan sifat-sifatnya

Kapasitor terdiri dari dua atau lebih elektroda - pelat, di antaranya ditempatkan lapisan dielektrik. Desain ini memiliki kemampuan untuk mengakumulasi muatan listrik ketika dihubungkan ke sumber tegangan. Udara atau benda padat dapat digunakan sebagai dielektrik: kertas, mika, keramik, film oksida.

Ciri utama kapasitor adalah kapasitansi listrik konstan atau variabel, diukur dalam farad. Itu tergantung pada luas pelat, jarak antara pelat dan jenis dielektrik. Kapasitansi kapasitor menentukan dua sifat terpentingnya: kemampuan menyimpan energi dan ketergantungan konduktivitas pada frekuensi sinyal yang ditransmisikan, sehingga komponen ini banyak digunakan dalam rangkaian listrik.

Penyimpanan energi

Jika Anda menghubungkan kapasitor datar ke sumber tegangan konstan, muatan negatif secara bertahap akan terakumulasi di salah satu elektrodanya, dan muatan positif di elektroda lainnya. Proses ini, yang disebut pengisian daya, ditunjukkan pada gambar. Durasinya tergantung pada nilai kapasitansi dan resistansi aktif elemen rangkaian.

Kehadiran dielektrik di antara pelat mencegah aliran partikel bermuatan di dalam perangkat. Namun pada rangkaian itu sendiri saat ini akan ada arus listrik hingga tegangan pada kapasitor dan sumber menjadi sama. Sekarang, jika Anda melepaskan baterai dari wadahnya, baterai itu sendiri akan bertindak sebagai semacam baterai, yang mampu menyalurkan energi ketika ada beban yang dihubungkan.

Ketergantungan resistansi pada frekuensi saat ini

Kapasitor yang dihubungkan pada rangkaian AC akan diisi ulang secara berkala sesuai dengan perubahan polaritas tegangan suplai. Jadi, komponen elektronik tersebut, bersama dengan resistor dan induktor, menghasilkan resistansi Rс=1/(2πfC), di mana f adalah frekuensi, C adalah kapasitansi.

Seperti dapat dilihat dari ketergantungan yang disajikan, kapasitor memiliki konduktivitas yang tinggi terhadap sinyal frekuensi tinggi dan konduksi lemah pada sinyal frekuensi rendah. Hambatan elemen kapasitif dalam rangkaian DC akan sangat besar, yang setara dengan memutusnya.

Setelah mempelajari sifat-sifat ini, Anda dapat mempertimbangkan mengapa kapasitor diperlukan dan di mana digunakan.

Di mana kapasitor digunakan?

• Filter adalah perangkat dalam sistem radioelektronik, energi, akustik, dan lainnya yang dirancang untuk mengirimkan sinyal dalam rentang frekuensi tertentu. Misalnya, pengisi daya ponsel pada umumnya menggunakan kapasitor untuk memperlancar tegangan dengan menekan komponen frekuensi tinggi.
• Rangkaian osilasi peralatan elektronik. Pekerjaan mereka didasarkan pada kenyataan bahwa ketika kapasitor dihidupkan bersama dengan induktor, tegangan dan arus periodik muncul di rangkaian.
• Pembentuk pulsa, pengatur waktu, perangkat komputasi analog. Pengoperasian sistem ini menggunakan ketergantungan waktu pengisian kapasitor pada nilai kapasitansi.
• Penyearah dengan penggandaan tegangan, digunakan antara lain pada peralatan sinar-X, laser, dan akselerator partikel bermuatan. Di sini, peran paling penting dimainkan oleh sifat komponen kapasitif untuk mengakumulasi energi, menyimpannya, dan melepaskannya.

Tentu saja, ini hanyalah perangkat paling umum yang menggunakan kapasitor. Tidak ada satu pun peralatan rumah tangga, otomotif, industri, telekomunikasi, atau elektronika daya yang kompleks yang dapat hidup tanpanya.

Kapasitor adalah elemen elektronik pasif yang terdiri dari dua konduktor (penutup) yang dipisahkan oleh lapisan dielektrik (isolator)

Kapasitor dalam diagram ditetapkan sebagai berikut:

Apa itu kapasitor?

Fungsi Utama Kapasitor

Fungsi kapasitor adalah untuk mengakumulasi muatan elektrostatis pada penutupnya ketika dihubungkan dengan sumber tegangan. Setelah melepaskan kapasitor dari rangkaian, ia menyimpan akumulasi listrik. Menghubungkan kembali kapasitor ke rangkaian tertutup tanpa sumber listrik atau dengan sumber tegangan lebih rendah dari tegangan yang tersimpan dalam kapasitor akan melepaskan sebagian atau seluruh energi.

Kapasitansi listrik merupakan parameter utama sebuah kapasitor

Parameter utamanya adalah kapasitas, yaitu kemampuan kapasitor untuk mengakumulasi muatan. Kapasitansi dilambangkan dengan huruf “C”, dan satuan kapasitansi adalah F (Farad):

Di mana,
C – kapasitas, dalam farad
Q - muatan terakumulasi pada satu penutup, dalam coulomb *
U - tegangan antar penutup, dalam volt
* Satu coulomb adalah jumlah muatan yang melewati suatu penghantar dengan arus 1 A dalam 1 sekon.

Sambungan kapasitor secara paralel dan seri

secara berurutan

C = (C1 x C2) / (C1 + C2)

Kapasitas kapasitor yang terhubung paralel(berlawanan dengan resistor):

Jenis utama kapasitor

1. Kapasitor elektrolitik

Jenis:

• Aluminium, memiliki kapasitansi dari 1 µF hingga 1 f (a);
• Tantalum, memiliki kapasitas hingga 3000 µF (b);
• Niobium, memiliki rentang kapasitansi yang sempit, tegangan hingga 10V (c);
• Superkapasitor(ionistor), memiliki kapasitas dan kecepatan pengisian/pengosongan yang sangat tinggi (d).

Desain:

Kapasitor elektrolit aluminium terdiri dari dua strip aluminium (pelat) yang dipisahkan oleh kertas (dielektrik, yaitu isolator), yang diresapi dengan elektrolit (bertindak sebagai elektroda negatif). Salah satu strip aluminium berperan sebagai anoda. Permukaannya sangat kasar, sehingga luas permukaannya sangat meningkat.

Selama proses produksi kapasitor, apa yang disebut proses pembentukan dilakukan - yaitu ketika kapasitor dihubungkan ke sumber tegangan yang lebih tinggi dari tegangan pengenal. Akibatnya, pada pita aluminium, yang bertindak sebagai anoda, di bawah pengaruh ion negatif dari elektrolit, lapisan tipis aluminium oksida terbentuk, yang, seperti kertas, bertindak sebagai isolator. Lalu untuk apa pita aluminium lainnya digunakan? Menyuplai arus ke katoda, yaitu ke elektrolit.

Keunikan:

• kapasitas besar (dari 1 µF hingga 1 f) dengan ukuran yang relatif kecil;
• resistensi rendah;
• induktansi rendah;
• Polaritas harus diperhatikan saat menghubungkan (jika tidak maka dapat menyebabkan ledakan);
• menghantarkan arus dalam satu arah;
• jika disimpan secara tidak benar atau dalam waktu lama, kondensor dapat mengering - lapisan tipis aluminium oksida rusak, dan peningkatan tekanan selama pengoperasian kondensor dapat menyebabkan depresurisasi;

Aplikasi:

Kapasitor elektrolitik digunakan dalam rangkaian daya sebagai filter dan penyimpan energi.

2. Kapasitor keramik

Jenis:

• tipe 1 adalah kapasitor terbaik yang digunakan masyarakat, mereka memiliki koefisien suhu yang ditentukan secara ketat dan kerugian kecil, tetapi kisaran kapasitansinya hanya dari 0,1 pF hingga 10 nf;
• tipe 2 (feroelektrik) - memiliki parameter lebih buruk, tetapi berukuran kecil dan memiliki kapasitansi besar dari 100 pF hingga 1 μF;
• tipe 3 (semikonduktor) - parameternya mirip dengan tipe 2, tetapi bahkan lebih kecil, rentang kapasitansinya dari 100 pF hingga 10 μF.

Desain:

Komponen utama dielektrik adalah titanium dioksida dalam bentuk bubuk padat.

Aplikasi:

Kapasitor keramik banyak digunakan dalam rangkaian frekuensi tinggi, sebagai elemen rangkaian resonansi, dll.

Anda dapat melihat tanda-tanda kapasitor keramik.

3. Kapasitor film

Jenis:

• polystyrene (merek KSF, KS, MKS) - kapasitor film paling stabil, kesalahannya tidak lebih dari 0,5%, tersedia dalam kisaran 10 pF hingga 100 nf;
• poliester (MKSE atau MKT) - kapasitor film yang paling umum, dengan parameter mendekati kapasitor keramik (feroelektrik), kapasitansi berkisar dari 100 pF hingga 100 µF;
• polikarbonat (MKC) - memiliki karakteristik yang lebih baik daripada kapasitor MKT, tetapi ukurannya jauh lebih besar;
• polipropilen (KMP, KFMP atau MKP) digunakan dalam rangkaian pulsa (dengan puncak arus dan tegangan besar), kapasitansi berkisar dari 1 nf hingga 10 µf.

Desain:

Dielektrik adalah film plastik, dan pelatnya dapat dibuat dari aluminium foil atau film plastik di mana logam - aluminium (kapasitor logam) diaplikasikan dalam ruang hampa.