Конденсатор с одной обкладкой. Сферический конденсатор.

Конденсаторы с одной обкладкой в электротехнике явление редкое, но имеет место. На вскидку можно привести один пример использования таких конденсаторов, это объёмный или плоскостной конденсатор используемый при настройке трансформатора Теслы. Плоскостные конденсаторы выполняются в виде плоского диска, или немного вогнутой чашеобразной формы из металла. Объемный конденсатор выполняется в виде металлической сферы или тора. В работе с трансформатором Теслы они выполняют роль емкости последовательной цепи L-C (трансформатор-конденсатор), снижающей его резонансную частоту.

Для чёткого представления принципа работы такого конденсатора достаточно хорошо изучить и понять предыдущие главы.

Конденсаторы с одной обкладкой имеют весьма малую электрическую ёмкость, поэтому их использование оправдано при повышенном напряжении и при работе предпочтительно на более высоких частотах, если речь идёт о работе в цепях переменного напряжения, когда эффект от применения такой ёмкости сказывается наиболее заметно.

Если в конструкции конденсатора необходим электрический вывод, то к обкладке может быть подключен отрезок проводника. Подключение может быть произведено пайкой, винтовым соединением или другим приемлемым способом, при котором не будут образованы элементы с малым радиусом закругления, например, торчащее в сторону остриё самореза и т.п., создающие условия для нежелательных утечек электронов.

Конденсаторы с одной обкладкой чаще используются в технике высоких напряжений, отсюда и наиболее распространённые формы обкладок:

- диск

- сфера

-тор

Рисунок 10. Примеры применения элементов электрической ёмкости различной конфигурации.

В качестве материала обкладки выбирается металл, чаще алюминиевый сплав, реже медь и другие. Выбор скорее продиктован ценой и доступностью.

Форма обкладки выбрана не случайно. При высоком электрическом потенциале на остриях и участках с малым радиусом закругления проводящего материала наблюдается эмиссия электронов (коронный разряд), а при дальнейшем увеличении потенциала возможно возникновение кратковременной дуги (образование канала утечки электронов). Эти явления связаны с утечками электронов, т.е. приводят к потерям запасаемой в обкладке конденсатора энергии в виде сжатого электронного газа. Поэтому, при изготовлении обкладки конденсатора предпочтение отдаётся более округлым формам с максимально возможным радиусом закругления, желательно без заусенцев, шероховатостей и других аналогичных дефектов.

Форма диска пригодна для конденсаторов, работающих при относительно малых электрических потенциалах. Несмотря на то, что окружность предполагает большой радиус закругления, при малой толщине диска край диска по радиальной линии имеет всё же малый радиус закругления, что при высоких напряжениях может вызвать утечку электронов с края обкладки. Увеличение толщины диска и скругление граней полученного цилиндра в значительной мере решает проблему утечки. Форма диска трансформируется, переходя в цилиндр со скруглёнными гранями торцов. Если диаметр цилиндра больше высоты, то получается объёмная фигура похожая на сплюснутую сферу. Близким приближением такой формы является тор. Его просто изготовить из алюминиевого гофрированного канала для вентиляционной вытяжки, свернув в калач. Ещё более идеальна форма сферы, поверхность которой имеет один радиус закругления – собственный радиус сферы.

Заряд электрической энергией в виде сжатия электронного газа, как нам уже известно, происходит за счёт накопления избыточных свободных электронов на поверхности металла обкладки. Таким образом:

- ёмкость обкладки в форме диска зависит от суммы площадей противоположных поверхностей диска;

- ёмкость металлического шара зависит от площади поверхности шара;

- ёмкость полой сферы зависит от суммы ёмкостей, полученных от внешней поверхности сферы и внутренней. Внешние (плоские или выпуклые) и внутренние (сильно вогнутые) поверхности оказывают разное влияние на величину электрической ёмкости одиночной обкладки.

и т.д.

В начало                Назад        ОБСУДИТЬ        Далее                Пропустить тему