Vad är luftkondensator: krets, funktion och dess tillämpningar

A variabel kondensator är en typ av kondensator som har ett variabelt kapacitansvärde. Detta kondensator innehåller två plattor där området mellan dessa plattor helt enkelt justeras för att ändra kondensatorns kapacitans. Dessa kondensatorer finns i två typer av luftkondensatorer och trimmerkondensatorer. Generellt används dessa kondensatorer speciellt i LC-kretsar för frekvensinställning inom radioapparater. Så den här artikeln diskuterar en översikt över en av typerna av variabla kondensatorer som en luftkondensator – arbete och dess tillämpningar.

Vad är luftkondensator?

En Luftkondensator definition är en kondensator som använder luft som dielektriskt medium. Denna kondensator kan utformas i en fast eller variabel kapacitansform. Typ av fast kapacitans används inte ofta eftersom det finns olika typer av kondensatorer tillgängliga med överlägsna egenskaper medan variabel kapacitanstyp används oftare på grund av sin enkla konstruktion.

Luftkondensatorer är vanligtvis gjorda med två uppsättningar halvcirkelformade metallplattor som är separerade genom en luft dielektriskt material . I dessa metallplattor är en uppsättning permanent och den andra uppsättningen är ansluten till en axel som gör att operatören kan vrida enheten för att ändra kapacitansen vid behov. När överlappningen mellan två metallplattor är större är kapacitansen högre. Så det högsta kapacitanstillståndet uppnås när överlappningen mellan de två uppsättningarna av metallplattor är maximal medan det lägsta kapacitansvillkoret uppnås när det inte finns någon överlappning. För bättre kapacitanskontroll, finare inställning och ökad precision används reduktionsväxelmekanismer.

Luftkondensatorer har ett litet kapacitansvärde som sträcker sig från 100 pF – 1 nF medan driftspänningen varierar från 10 till 1000V. Genombrottsspänningen för dielektrikum är mindre så elektriskt genombrott kommer att förändras i kondensatorn så detta kan leda till att luftkondensatorn fungerar felaktigt.

Luftkondensatorkonstruktion och dess funktion

En justerbar kondensator som en luftkondensator inkluderar en serie halvcirkulära, roterande aluminiumplattor ovanpå en central axel anordnad mellan en uppsättning fasta aluminiumplattor med lika mellanrum. Denna kondensator har ett borrat hål i mitten för att passera en styrstav. För att styra denna stav är alternativa skivor anslutna för att passera den fritt genom de andra, vilket innebär att skivsatsen effektivt separeras i två grupper som tillsammans bildar kondensatorns två plattområden.

När väl kondensatorskivorna är i en halvcirkulär form, kommer vridning av den rörliga uppsättningen att göra att mängden de två grupperna överlappar ändras till hela plattytan. När kapacitansen för denna kondensator beror på hela dess plattarea, då kan förändringen inom området orsaka en ekvivalent förändring inom kapacitansen för komponenten, så en operatör tillåts modifiera värdet på komponenten efter behag.

När de rörliga aluminiumplåtarna roteras, och mängden överlappning mellan de statiska och rörliga plåtarna kommer att ändras. Luften mellan dessa uppsättningar plattor fungerar som ett effektivt dielektrikum som isolerar uppsättningarna från varandra. När kondensatorns kapacitans beror på plattans inbördes storlek, gör denna justering helt enkelt att luftkondensatorvärdet kan justeras.

Luftkondensatorkrets

Den enkla luftkondensatorkretsen visas nedan. Denna kondensator använder luft som ett dielektrikum och den är designad genom att använda två metalliserade folie eller metallplattor som är parallellkopplade med ett visst avstånd till varandra. Kondensatorer lagrar energin i en elektrisk laddningsform på plattorna.

När en spänning väl appliceras på en luftkondensator för att mäta laddningen på de två plattorna, kommer förhållandet mellan 'Q'-laddningen och 'V'-spänningen att ge kapacitansvärdet för kondensatorn, så det ges som C = Q/V. Denna ekvation kan också skrivas för att ge formeln för att mäta laddningsmängden på de två plattorna som Q = C x V.

När en elektrisk ström väl tillförs kondensatorn laddas den upp, så det elektrostatiska fältet blir mycket starkare eftersom det lagrar mer energi mellan de två plattorna.

På liknande sätt, när strömmen rinner ut ur luftkondensatorn kommer potentialskillnaden mellan dessa två plattor att minska och det elektrostatiska fältet minskar när den elektriska energin går bort från plattorna. Så kapacitans är en av egenskaperna hos en kondensator som används för att lagra elektrisk laddning på sina två plattor i en elektrostatisk fältform.

Luftkondensatorns tillåtelse

Permittivitet kan definieras som egenskapen för varje material, annars det medium som används för att mäta motståndet som erbjuds mot en elektrisk fältbildning. Den betecknas med den grekiska bokstaven 'ϵ' (epsilon) och dess enhet är F/m eller farad per meter.

Om vi ​​betraktar en kondensator som inkluderar två plattor som är åtskilda av avståndet 'd', används det dielektriska mediet som luft bland dessa två plattor. Mellan de två plattorna i en kondensator finns molekyler som bildar elektriska dipolmoment. Den elektriska dipolen betyder ett par motsatta och lika laddningar. Till exempel inkluderar en enskild molekyl en positiv laddning i ena änden och en negativ laddning i en annan ände som är åtskilda med ett visst avstånd som visas i följande figur.

I följande diagram är molekylerna i allmänhet slumpmässigt inriktade i kondensatorplattorna. När vi väl applicerar ett elektriskt fält på dessa plattor externt kommer molekylerna i kondensatorn att anpassa sig själva på ett bättre sätt, vilket kallas polariserbarhet. Så deras dipolmoment genererar sitt eget elektriska fält. Detta elektriska fält motsätter sig det externt applicerade elektriska fältet, så det blir som en liknande pol av två magneter som fortsätter att motstå varandra.

När molekylerna själva ställer upp eller de polariserar mer, motsätter de sig det externa elektriska fältet som vi kallar permittivitet. Här mäter permittivitet det motstånd som material eller medium erbjuder mot ett yttre elektriskt fält.

Om mediets permittivitet är högre, då polariserar det mediets molekyler bättre och de erbjuder därför mer motstånd mot det externa elektriska fältet. På samma sätt, om mediets permittivitet är låg, polariseras molekyler svagt, så att de ger mindre motstånd mot det externa elektriska fältet.

Permittiviteten är inte konstant, så den varierar med olika faktorer som temperatur, luftfuktighet, mediumtyp, fältfrekvens, elektrisk fältstyrka, etc.

Permittivitet spelar en viktig roll för att bestämma kondensatorns kapacitans. Så en parallellplattkondensators kapacitans beräknas av

C = ϵ x A/d

Var,

'A' är arean av en enda platta.

'd' är avståndet mellan två kondensatorplattor.

'ϵ' är permittiviteten för mediet mellan de två plattorna av kondensatorer.

Om du observerar följande kondensatorer kan permittiviteten tydligt påverka kondensatorns kapacitans.
I de följande två kondensatorerna är dielektrikumet som används i kondensatorn på vänster sida luft. Så den relativa permittiviteten för denna luftkondensator är liten > 1, dvs. 1,0006.

På liknande sätt, i den andra kondensatorn, är det dielektrikum som används glas. Så permittiviteten för denna kondensator är ungefär 4,9 till 7,5. Så jämfört med en luftkondensator har en kondensator med glasdielektrik hög permittivitet.

Så materialet med mindre permittivitet kommer att ge mindre kapacitans och material med högre permittivitet kommer att ge hög kapacitans. Sålunda spelar permittivitet en viktig roll för att bestämma kapacitansvärdet.

Egenskaper

En luftkondensators egenskaper inkluderar följande.

• Luftkondensatorer är opolära vilket innebär att dessa kondensatorer säkert kan användas i växelströmstillämpningar tills den högsta märkspänningen inte överskrids.
• Dessa kondensatorer har en liten kapacitans som sträcker sig mellan 100pF och 1nF.
• Den maximala driftspänningen beror huvudsakligen på kondensatorns fysiska dimensioner.
• En hög arbetsspänning kräver att utrymmet mellan två plattor är tillräckligt för att undvika elektrisk nedbrytning av luft.
• Luftens dielektriska styrka är mindre än många andra material, vilket gör dessa kondensatorer olämpliga för höga spänningar.

Fördelar

De fördelarna med luftkondensatorer inkluderar följande.

• Den har mindre läckström vilket gör att driftsförlusterna i denna kondensator är minimala, speciellt om luftfuktigheten inte är hög.
• Isolationsmotståndet är högt.
• Bra stabilitet.
• De har mindre genomslagsspänning.
• Förlustfaktorn är låg.

De nackdelar med luftkondensatorer inkluderar följande.

• Luftkondensatorer finns i stora storlekar.
• Dessa kondensatorer har mindre kapacitans.
• Dessa är dyra.
• Den upptar mer utrymme jämfört med andra kondensatorer.

Ansökningar

De tillämpningar av luftkondensatorer inkluderar följande.

• Denna kondensator används normalt i resonans-LC-kretsar som behöver ändras inom kapacitansen. Dessa
• kretsar omfattar radiotuners, frekvensmixers och impedansmatchande komponenter för antenntuners.
• Dessa används normalt där justerbar kapacitans är nödvändig som resonanskretsar.
• Denna kondensator används för att ställa in radiokretsar och även i kretsar där färre förluster är nödvändiga.

Detta är alltså en översikt av en luft kondensator – fungerar med applikationer. Dessa kondensatorer är gjorda av aluminium och de fungerar bra i mycket starka magnetfält. Här är en fråga till dig, vad är dielektrikum i en kondensator?