Kondensator

Pierwszy kondensator został skonstruowany w 1746 roku w laboratorium Uniwersytetu w Lejdzie. Został on wykonany z butli zawierającej wodę, która była połączona drutem z maszyną elektrostatyczną. Po pewnym czasie pracy maszyny zgromadził się bardzo duży ładunek. Tak więc pierwszy kondensator nosił nazwę "butelka lejdejowska". W obecnych czasach małe rozmiary układów nie pozwalają na stosowanie tak dużych kondensatorów
Najpowszechniejszym kondensatorem jest płaski oraz blokowy. Składa się on z dwóch pasków folii aluminiowej, przedzielonych folią plastikową lub papierem nasyconym parafiną. Kondensatory elektrolityczne zbudowane są z dwóch pasków folii aluminiowej przedzielonych tkaniną nasyconą boranem amonowym, stanowiącym elektrolit.

Jeżeli do kondensatora doprowadzimy napięcie zasilające (U) to na jego okładkach gromadzi się ładunek równy co do wartości lecz przeciwnego znaku. Proces gromadzenia ładunku nazywamy ładowaniem kondensatora. Trwa on do chwili gdy napięcie między okładkami osiągnie wartość napięcia zasilającego. Ładunek jednej elektrody nazywamy ładunkiem kondensatora, a zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku nazywamy pojemnością kondensatora C, którą wyrażamy jako stosunek ładunku zgromadzonego w kondensatorze do napięcia przy którym został zgromadzony. Czyli C=Q/U. Jednostką jest jeden farad (1F)P

Pojemnością elektryczną nazywamy zdolność przewodników do gromadzenia ładunków elektrycznych. Pojemność kondensatora płaskiego zależy od jego wymiarów oraz właściwości dielektryka. Im większa jest powierzchnia okładzin oraz przenikalność elektryczna względna dielektryka oraz im mniejszy odstęp pomiędzy okładzinami, tym większa jest pojemność.
Pojemnością elektryczną przewodnika nazywamy stosunek zgromadzonego ładunku na przewodniku, do wywołanego przez ten ładunek potencjału. Jednostką pojemności elektrycznej w układzie SI jest farad. Przewodnik ma pojemność jednego farada, gdy ładunek jednego kolumba wywołuje potencjał jednego wolta. Ponieważ jest to jednostka zbyt duża do celów praktycznych, zwykle posługujemy się jednostkami mniejszymi np: pF.
Pojemność kondensatora płaskiego zależy od powierzchni czynnej płytek, to znaczy od tych części powierzchni płytek, między którymi istnieje pole jednorodne, od odległości między płytkami oraz materiału przedzielającego płytki. Taką zależność można wyrazić wzorem:


Gdzie: S - jest powierzchnią czynną płytki, d - odległość między nimi, Epsilon -przenikalność elektryczna, Przenikalność elektryczna w układzie SI mierzona jest w faradach na metr.
C - jest to podstawowy parametr (podstawowa wielkość) kondensatora,. Pojemność nie zależy od ładunku i napięcia. Stosunek Q do U jest stały dla danego kondensatora. Pojemność zależy od konstrukcji kondensatora:
a) rodzaju dielektryka (E)
b) wymiarów kondensatora.

Wytrzymałością elektryczną dielektryka nazywamy maksymalną wartość natężenia pola, która jeszcze nie niszczy własności izolacyjnych dielektryka.
Łączenie kondensatorów:
Kilka kondensatorów, podobnie jak rezystory, możemy połączyć szeregowo lub równolegle, otrzymując element o zupełnie innej wartości.
Jednak kondensatory zachowują się odwrotnie niż rezystory: przy łączeniu równoległym pojemności składowe dodają się i otrzymujemy kondensator większy. Przykładowo jeśli połączymy równolegle kondensatory 100nF i 47nF, to otrzymamy kondensator 147 nF.
Cechy charakterystyczne połączenia równoległego:
a) napięcie na każdym z kondensatorów jest jednakowe
b) ładunek całkowity jest sumą ładunków na poszczególnych kondensatorach
c) dowolną ilość równolegle połączonych kondensatorów można zastąpić jednym, nie może zmienić się napięcie U i ładunek układu. Pojemność zastępczą Cz obliczamy ze wzoru:
Cz = C1 + C2 + C3 ...

Cechy charakterystyczne łączenia szeregowego:
a) ładunki na każdym kondensatorze mają jednakową wartość
b) napięcie całkowite przyłożone do gałęzi jest sumą napięć na poszczególnym kondensatorze
c) dowolną ilość szeregowo połączonych kondensatorów można zastąpić jednym. Zamiana ta nie może spowodować zmiany napięcia całkowitego U i ładunku zgromadzonego w układzie. Pojemność zastępczego kondensatora czyli pojemność zastępczą Cz obliczamy ze wzoru: