Kondensators

[[Attēls:Types of capacitor.svg|thumb|Kondensatora attēlojums elektriskajās shēmās. No kreisās puses uz labo ar melnajiem zidiem

[[Attēls:Types of capacitor.svg|thumb|Kondensatora attēlojums elektriskajās shēmās. No kreisās puses uz labo: kondensators ar nemainīgu kapacitāti, polarizēts kondensators, [[maiņkondensators]]]]

”’Kondensators”’ (no {{val|la|condensare}} — ‘sablīvēt’) jeb, precīzāk, ”’elektriskais kondensators”’ ir ierīce [[elektriskais lauks|elektriskā lauka]] [[enerģija]]s uzkrāšanai — pasīvais elektronikas komponents ([[radiodetaļa]]) ar noteiktu [[elektriskā kapacitāte|elektriskās kapacitātes]] vērtību un lielu aktīvo [[elektriskā pretestība|pretestību]]. Tam ir vismaz divi klājumi, kas izgatavoti no elektriskajiem vadītājiem. Klājumi atdalīti ar [[dielektriķis|dielektriķi]] (strāvu nevadošu vielu) un tiem pievienoti izvadi ieslēgšanai elektriskajā ķēdē.

: kondensators ar nemainīgu kapacitāti, polarizēts kondensators, [[maiņkondensators]]]]

”’Kondensators”’ (no {{val|la|condensare}} — ‘sablīvēt’) jeb, precīzāk, ”’elektriskais kondensators”’ ir ierīce [[elektriskais lauks|elektriskā lauka]] [[enerģija]]s uzkrāšanai — pasīvais elektronikasrāt kondensatorā, jeb, citiem vārdiem sakot, ir lielāka tā elektriskā kapacitāte.

Jo lielāks ir klājumu laukums un jo tuvāk tie atrodas viens otram, jo lielāku [[elektriskais lādiņš|lādiņu]] iespējams uzkrāt kondensatorā, jeb, citiem vārdiem sakot, ir lielāka tā elektriskā kapacitāte.

== Vēsture ==

== Vēsture ==

Kondensatora kapacitātes temperatūras koeficients raksturo kapacitātes atkarību no temperatūras. To izsaka kā kapacitātes izmaiņu, temperatūrai mainoties par 1 °C. Šis koeficients var būt kā negatīvs, tā pozitīvs. Tas ir svarīgs mazas kapacitātes kondensatoriem, ko lieto augstfrekvences ķēdēs. [[termokondensators|Termokondensatoriem]] ir sevišķi liels un precīzi normēts temperatūras koeficients.

Kondensatora kapacitātes temperatūras koeficients raksturo kapacitātes atkarību no temperatūras. To izsaka kā kapacitātes izmaiņu, temperatūrai mainoties par 1 °C. Šis koeficients var būt kā negatīvs, tā pozitīvs. Tas ir svarīgs mazas kapacitātes kondensatoriem, ko lieto augstfrekvences ķēdēs. [[termokondensators|Termokondensatoriem]] ir sevišķi liels un precīzi normēts temperatūras koeficients.

== Kondensatoru tipi ==

[[Attēls:mazi_kondensatori.jpg|thumb|200px|Nelielas kapacitātes keramiskie cauruļveida kondensatori]]

[[Attēls:elektroliitiskie_kondensatori.jpg|thumb|200px|Lielas kapacitātes elektrolītiskie kondensatori]]

Kondensatorus klasificē galvenokārt pēc dielektriķa veida, jo no tā atkarīgi svarīgi kondensatora parametri.

* Kondensatori ar gāzveida dielektriķi

* Kondensatori ar cietu neorganisku dielektriķi

** Stikla (stikla-emaljas, stikla-keramiskie) kondensatori

** Vizlas kondensatori

** Keramiskie kondensatori

* Kondensatori ar cietu organisku dielektriķi

** Papīra kondensatori

** Metāla-papīra kondensatori

** Plēves (polistirola, teflona, lavsāna u.c.) kondensatori

** Kombinētie papīra-plēves kondensatori

* Elektrolītiskie un oksīdu-pusvadītāju kondensatori (izceļas ar sevišķi lielu īpatnējo kapacitāti, mēdz būt polāri)

Kondensatorus iedala arī pēc iespējas mainīt to kapacitāti:

* pastāvīgajiem kondensatoriem kapacitāti mainīt nav paredzēts,

* [[maiņkondensators|maiņkondensatoriem]] kapacitāte ir mehāniski maināma, tos bieži apvieno maiņkondensatoru blokos,

* [[varikonds|varikondiem]] kapacitāti var mainīt ar elektrisko spriegumu,

* [[termokondensators|termokondensatoriem]] kapacitāte mainās atkarībā no temperatūras,

* pieskaņošanas kondensatoriem kapacitāti paredzēts mainīt nedaudzas reizes un nelielās robežās.

Bez tam mūsdienās ir lietojami dažādi speciāli kondensatori.

* Augstsprieguma kondensatori

* Impulskondensatori

* Atbalsta kondensatori

* Caurejamie kondensatori

=== Plakņu kondensatori ===

[[Attēls:Plate CapacitorII.svg|thumb|Plakņu kondensatora attēlojums]]

Vienkāršākais plakņu kondensators ir divas paralēlas vadītāja plaknes (klājumi), starp kurām ir dielektriķa starplika. Ja plaknes uzlādē ar pretēju zīmju [[Elektriskais lādiņš|lādiņiem]] <math>q^+=q^-</math>, tad plakņu [[Elektromagnētiskā lauka potenciāls|potenciālu]] starpību ([[Spriegums|spriegumu]]) <math>U_{12}</math>, kondensatora klājuma lādiņu <math>q^+</math> un tā [[Elektriskā kapacitāte|kapacitāti]] <math>C</math> saista sakarība <math>C=\frac{q^+}{U_{12}}</math>. Spriegums starp klājumiem <math>U_{12}=\frac{\sigma^+d}{\varepsilon}</math>, kur <math>\sigma^+</math> ir plaknes virsmas [[lādiņa blīvums]], <math>d</math> ir attālum starp plaknēm, <math>\varepsilon</math> ir dielektriķa absolūtā [[dielektriskā caurlaidība]]. Tā kā <math>\sigma^+=\frac{q^+}{S}</math>, kur <math>S</math> ir kondensatora klājuma [[laukums]], tad <math>C=\frac{\varepsilon S}{d}</math>. Ja plakņu kondensatoram ir vairāki klājumi un to skaits ir <math>2N</math> un tie pamīšus uzlādēti ar pretēju zīmju lādiņiem, tād kondensatora kapacitāte <math>C=\frac{\varepsilon SN}{d}</math>.

=== Sfēriski un cilindriski kondensatori ===

Sfērisku kondensatoru veido koncentriskas vadītāju [[Sfēra|sfēras]]. Ja kondensatoru veido divas sfēras, kuru rādiusi ir <math>r_1</math> un <math>r_2</math>, tā kapacitāte <math>C=\frac{\varepsilon r_1r_2}{r_2-r_1}</math>.

Cilindrisku kondensatoru veido koncentriski vadītāju [[Cilindrs|cilindri]]. Ja kondensatoru veido divi cilindri, kuru rādiusi ir <math>r_1</math> un <math>r_2</math> un kuru augstums ir <math>l</math>, tā kapacitāte <math>C=\frac{\varepsilon l}{2\ln \frac{r_2}{r_1}}</math>. <ref name=”:0″>{{Grāmatas atsauce|title=Fizikas rokasgrāmata|last=Fļorovs|first=V.|publisher=Zvaigzne|year=1985|pages=172.—176|last2=Kolangs|first2=I.|last3=Puķītis|first3=P.|last4=Šilters|first4=E.}}</ref>

== Uzlādēta kondensatora elektriskā lauka enerģija ==

== Uzlādēta kondensatora elektriskā lauka enerģija ==

* [[Attēls:Kondensator C1 plus C2.PNG|thumb|Divu kondensatoru paralēlslēguma attēlojums]]Saslēdzot divus kondensatorus paralēli, savienoto klājumu potenciāli izlīdzinās un spriegums starp abu kondensatoru klājumiem ir vienāds. Paralēlslēguma kapacitāte <math>C=\frac{q_1+q_2}{U_{12}}</math>. <math>N</math> paralēli savienotu kondensatoru kapacitāte <math>C=C_1+C_2+…+C_N</math>.

* [[Attēls:Kondensator C1 plus C2.PNG|thumb|Divu kondensatoru paralēlslēguma attēlojums]]Saslēdzot divus kondensatorus paralēli, savienoto klājumu potenciāli izlīdzinās un spriegums starp abu kondensatoru klājumiem ir vienāds. Paralēlslēguma kapacitāte <math>C=\frac{q_1+q_2}{U_{12}}</math>. <math>N</math> paralēli savienotu kondensatoru kapacitāte <math>C=C_1+C_2+…+C_N</math>.

* [[Attēls:Kondensator C1 C2 Reihe.PNG|thumb|Divu kondensatoru virknes slēgums]]Saslēdzot divus kondensatorus virknē, spriegumu starp kondensatoru klājumiem summējas <math>U_{13}=U_{12}+U_{23}</math> un abu savstarpēji savienoto kondensatoru klājumu lādiņu [[Absolūtā vērtība|absolūtās vērtības]] ir vienādas. <math>U_{12}=\frac{q}{C_1}</math>, <math>U_{23}=\frac{q}{C_2}</math>, <math>U_{13}=\frac{q}{C}</math>, kur <math>C</math> ir kondensatoru sistēmas kopējā kapacitāte. <math>N</math> virknē savienotu kondensatoru kapacitāte <math>\frac{1}{C}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+…+\frac{1}{C_N}</math>.

* [[Attēls:Kondensator C1 C2 Reihe.PNG|thumb|Divu kondensatoru virknes slēgums]]Saslēdzot divus kondensatorus virknē, spriegumu starp kondensatoru klājumiem summējas <math>U_{13}=U_{12}+U_{23}</math> un abu savstarpēji savienoto kondensatoru klājumu lādiņu [[Absolūtā vērtība|absolūtās vērtības]] ir vienādas. <math>U_{12}=\frac{q}{C_1}</math>, <math>U_{23}=\frac{q}{C_2}</math>, <math>U_{13}=\frac{q}{C}</math>, kur <math>C</math> ir kondensatoru sistēmas kopējā kapacitāte. <math>N</math> virknē savienotu kondensatoru kapacitāte <math>\frac{1}{C}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+…+\frac{1}{C_N}</math>.

* Kondensatoru jauktajam slēgumam kapacitāti nosaka, atsevišķi aprēķinot paralēli apesto

* Kondensatoru jauktajam slēgumam kapacitāti nosaka, atsevišķi aprēķinot paralēli savienoto un virknē savienoto kondensatoru kapacitātes un pakāpeniski vienkāršojot jauktā slēguma shēmu. <ref name=”:0″ />

un virknē savienoto kondensatoru kapacitātes un pakāpeniski vienkāršojot jauktā slēguma shēmu. <ref name=”:0″ />

== Kondensators maiņstrāvas ķēdē ==

Vajag est veseligi

Pieslēdzot kondensatoru maiņspriegumam, kondensators tiek pārmaiņus uzlādēts un izlādēts, un ķēdē plūst maiņstrāva. Ja kondensators, kura kapacitāte ir ”’C”’ pieslēgts sinusoidālam maiņspriegumam, tad jebkurā laika momentā ir spēkā sakarība ”’U=q/C”’.<br /> Sakarība starp strāvas un sprieguma amplitūdām ”’I_m=ωCU_m”’ ir [[Oma likums]] maiņstrāvas ķēdei, kurā ir tikai kondensators (”’ω”’ — [[leņķiskā frekvence]], [[radiāns|rad]]/[[sekunde|sek]]) . Pēc šī likuma kondensatora [[pretestība]] maiņstrāvai ir šāda:

: <math>~X_C = -\frac{1}{\omega C}</math>, kur <math>~~\omega = {2\pi f}.</math>

Pretestību ”’X_c”’ sauc par ”’reaktīvo kapacitīvo pretestību”’. <br />Ja ”’C”’ mēra [[farads|farados]], ”’f”’ [[hercs|hercos]], tad ”’X_c”’ ir izteikts [[oms|omos]]. Pēc sprieguma un strāvas vienādojumiem redzams, ka maiņstrāvas ķēdē, kurā ir tikai kondensators, strāva apsteidz spriegumu fāzē par 90°. Šādu strāvu sauc par ”’reaktīvo kapacitīvo strāvu”’.

== Kondensatoru praktiskā pielietošana ==

== Kondensatoru praktiskā pielietošana ==