יש סוגים שונים של קבלים זמינים, בהתבסס על היישום, הם מסווגים לסוגים שונים. חיבור הקבלים יכול להתבצע בדרכים שונות המשמשות במגוון יישומים. חיבורים שונים של קבלים מבצעים כמו קבל יחיד. כך שהקיבול הכולל של הקבל היחיד הזה תלוי בעיקר בחיבור הקבלים האישיים. אז בעצם ישנם שני סוגים פשוטים ונפוצים של חיבורים האם יש כמו חיבור סדרתי וחיבור מקביל. באמצעות חיבורים אלה ניתן לחשב את הקיבול הכולל. ישנם כמה חיבורים שיכולים להיות קשורים גם לחיבורים של סדרות ושילובים מקבילים. מאמר זה דן בסקירה של מה הם קבלים בסדרה ובמקביל לדוגמאות שלהם.
קבלים בסדרה ובמקביל
קבלים משמשים בעיקר לאחסון אנרגיה חשמלית כמו אנרגיה אלקטרוסטטית. ברגע שיש צורך לשפר יותר אנרגיה לאחסון קיבולת, אז מתאים קַבָּל עם קיבול מוגבר יכול להיות נחוץ. תכנון הקבל יכול להיעשות באמצעות שתי לוחות מתכת אשר קשורים במקביל ומחולקים באמצעות מדיום דיאלקטרי כגון נציץ, זכוכית, קרמיקה וכו '.
ה דיאלקטרי מדיום נותן מדיום שאינו מוליך בין שתי הלוחות וכולל יכולת בלעדית להחזיק את המטען.
ברגע שמקור מתח מתחבר לרוחב הלוחות של הקבל, ואז מטען + Ve על צלחת אחת ו-מטען Ve על הלוח הבא יופקד. כאן, המטען הכולל 'q' נצבר יכול להיות פרופורציונלי ישירות למקור המתח 'V'.
q = קורות חיים
כאשר 'C' הוא קיבול וערכו תלוי בעיקר בגדלים הפיזיים של הקבל .
C = εA / d
איפה
'Ε' = קבוע דיאלקטרי
'A' = שטח הצלחת האפקטיבית
d = רווח בין שתי צלחות.
בכל פעם ששני קבלים או יותר קשורים בסדרה, כל הקיבול של הקבלים האלה נמוך בהשוואה לקיבול של קבלים בודדים. באופן דומה, בכל פעם שקבלים מחוברים במקביל, אז הקיבול הכולל של הקבלים הוא סכום הקיבולים של קבלים בודדים. באמצעות זה נגזרים הביטויים של הקיבול הכולל בסדרות ובמקבילות. זוהו גם סדרות וחלקים מקבילים בשילוב חיבורי הקבלים. ואת הקיבול האפקטיבי ניתן לחשב באמצעות סדרות ומקבילים באמצעות קיבולים אישיים
קבלים בסדרה
כאשר מספר קבלים מחוברים בסדרה, המתח המופעל על פני הקבלים הוא 'V'. כאשר הקבל של הקבל הוא C1, C2 ... Cn, אז הקיבול המתאים של הקבלים כאשר הוא מחובר בסדרה הוא 'C'. המתח המופעל על פני הקבלים הוא V1, V2, V3…. + Vn, בהתאמה.
קבלים בסדרה
לפיכך, V = V1 + V2 + …… .. + Vn
המטען המסופק מהמקור דרך הקבלים הללו הוא אז 'Q'
V = Q / C, V1 = Q / C1, V2 = Q / C2, V3 = Q / C3 & Vn = Q.Cn
מכיוון שהמטען המועבר בכל קבלים וזרם בכל סדרת השילובים של הקבלים יהיה זהה והוא נחשב כמו 'Q'.
כעת, ניתן לכתוב את המשוואה הנ'ל של 'V' באופן הבא.
Q / 100 = Q / Q + C1 / C2 + ... L / Cn
ש [1/100] = ש] 1 / C1 + 1 / C2 + ... 1 / Cn]
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + ... 1 / Cn
דוגמא
בכל פעם שקבלים מחוברים בסדרה אז מחשבים את הקיבול של הקבלים הללו. חיבור הסדרה של הקבלים מוצג להלן. כאן הקבלים המחוברים בסדרה הם שניים.
הקבלים בנוסחת הסדרה הם Ctotal = C1XC2 / C1 + C2
הערכים של שני הקבלים הם C1 = 5F ו- C2 = 10F
סה'כ = 5FX10F / 5F + 10F
50F / 15F = 3.33F
קבלים במקביל
כאשר הקיבול של הקבל עולה, הקבלים מחוברים במקביל כאשר שתי לוחות קשורים קשורים זה לזה. ניתן להוסיף את האזור החופף היעיל באמצעות ריווח יציב ביניהם ולכן ערך הקיבול השווה שלהם הופך לקיבול אישי כפול. בנק הקבלים משמש בתעשיות שונות המשתמשות בקבלים במקביל. ברגע ששני קבלים קשורים במקביל לאחר מכן ניתן להפריד את המתח 'V' על פני כל קבלים שהוא Veq = Va = Vb והזרם 'ieq' ניתן להפריד לשני אלמנטים כמו 'ia' ו- 'ib'.
קבלים במקביל
i = dq / dt
החלף את הערך של 'q' במשוואה לעיל
= d (קורות חיים) / dt
i = C dV / dt + VdC / dt
כאשר הקיבול של הקבל קבוע, אז
i = C dV / dt
על ידי החלת KCL על המעגל הנ'ל, המשוואה תהיה
ieq = ia + ib
ieq = Ca dVa / dt + Cb dVb / dt
Veq = Va = Vb
ieq = Ca dVeq / dt + Cb dVeq / dt => (Ca + Cb) dVeq / dt
לבסוף, אנו יכולים לקבל את המשוואה הבאה
ieq = Ceq dVeq / dt, כאן Ceq = Ca + Cb
לכן, ברגע שקבלים 'n' מתקשרים במקביל, ניתן לתת את הקיבול השווה של החיבור הכולל דרך המשוואה הבאה שנראית כמו המקבילה הִתנַגְדוּת של נגדים כשהם מחוברים בסדרה.
Ceq = C1 + C2 + C3 + ... + Cn
דוגמא
בכל פעם שקבלים מחוברים במקביל, חישבו את הקיבול של הקבלים הללו. החיבור המקביל של הקבלים מוצג להלן. כאן הקבלים המחוברים במקביל הם שניים.
הקבלים בנוסחה המקבילה הם Ctotal = C1 + C2 + C3
הערכים של שני קבלים הם C1 = 10F, C2 = 15F, C3 = 20F
סה'כ = 10F + 15F + 20F = 45F
ירידת המתח על פני קבלים בסדרה ובמקביל תשתנה על סמך ערכי הקיבול האישי של הקבלים.
דוגמאות
ה קבלים בסדרות ובדוגמאות מקבילות נדון להלן.
קבלים בסדרות ובדוגמאות מקבילות
מצא את ערך הקיבול של שלושה קבלים המחוברים במעגל הבא עם הערכים C1 = 5 uF, C2 = 5uF ו- C3 = 10uF
ערכי הקבלים הם C1 = 5 uF, C2 = 5uF ו- C3 = 10uF
ניתן לבנות את המעגל הבא עם שלושה קבלים כלומר C1, C2 & C3
כאשר הקבלים C1 ו- C2 מחוברים בסדרה, ניתן לחשב את הקיבול כ
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2
1 / C = 1/5 + 1/5
1 / C = 2/5 => 5/2 = 2.5uF
כאשר ניתן לחבר את הקבל הנ'ל 'C' במקביל לקבל 'C3', ניתן לחשב את הקיבול כ
C (סה'כ) = C + C3 = 2.5 + 10 = 12.5 מיקרו-פארדות
לכן ניתן לחשב את ערך הקיבול בהתאם לניתוח סדרות כמו גם לחיבורים מקבילים במעגל. ניתן לראות זאת כאשר ערך הקיבול מופחת בחיבור סדרתי. בחיבור מקביל של הקבל, ניתן להגדיל את ערך הקיבול. עם זאת, בזמן חישוב ההתנגדות, זה הפוך למדי.
לפיכך, זה הכל בערך סקירה כללית של קבלים בסדרה ובמקביל עם דוגמאות. מהמידע לעיל, סוף סוף, אנו יכולים להסיק כי באמצעות חיבורים סדרתיים ומקבילים של הקבלים ניתן לחשב את הקיבול. הנה שאלה עבורך, מהי יחידת הקבל?
