Я хотел бы знать подробности о том, как работают конденсаторы?

Поскольку я, конечно, читаю вольты, это должно означать, что энергия (мне пришлось вставить это слово) движется без движения заряда, если только заряды действительно не движутся в разомкнутой цепи.

Я не понимаю, как чтение вольт подразумевает, что энергия переместилась. (Если вы не принимаете во внимание неконечный импеданс вольтметра, но тогда вы должны признать, что заряд сместился )

Конденсаторы по фактической конструкции представляют собой разомкнутую цепь, независимо от того, насколько близко расположены пластины. Насколько я понимаю, в этом вся идея, чтобы заряды не проходили.

В статической ситуации конденсаторы действительно представляют собой разомкнутую цепь. Никаких сомнений насчет этого.

(Я также понимаю, что Антенны - это в основном открытые цепи....)

Как и конденсаторы, они представляют собой разомкнутые цепи в статической ситуации. Антенны не передают постоянный ток.

Я думаю, вы путаете статическое и динамическое поведение. Рассмотрим конденсатор как резервуар заряда. Каждый проводник обладает этим свойством, но конденсаторы рассчитаны на то, чтобы обладать этим свойством в большей степени. Точно так же катушки индуктивности являются резервуаром тока (так же, как движущийся объект имеет импульс), но в статической ситуации катушка индуктивности ведет себя как провод.

Другими словами: конденсатор — это то, что препятствует изменению напряжения (по конденсатору), а индуктор — это то, что препятствует изменению тока (по проводнику).

Мы знаем, что ток определяется как скорость потока зарядов. I=dQ/dt .

Кроме того, мы знаем, что ток в любом диэлектрике, изоляторе или конденсаторе равен Ic=C dV/dt .

Таким образом, dQ/dt = C dV/dt или Емкость — это способность накапливать заряды при изменении напряжения. C = dQ/dV , и после зарядки и остановки потока мы можем вычислить заряд, хранящийся в Q = CV.

Теперь попробуйте выяснить Q и C батареи, начиная с 3 В и заканчивая полным зарядом 3,8 В, рассчитанным на 3600 мАч.

В металле невероятно много заряженных частиц. Положительные - ядра атомов металла - тяжелые и довольно прочно связаны со своими местами в молекулярной структуре металла. Часть электронов хаотично летает туда-сюда между атомами и может двигаться как электрический ток по металлу, если есть батарея или другое устройство, генерирующее электрическое поле.

Если вы соедините 2 несвязанных друг с другом металлических провода к полюсам батареи, электрическое поле батареи заставит электроны в проводах двигаться. Положительный полюс батареи всасывает электроны, а отрицательный полюс впрыскивает их в провод. Движение прекращается, когда подвижные электроны в проводах находят новое распределение, так что электрическое поле, создаваемое неравномерно распределенными положительными атомными ядрами металла, и движущиеся электроны вместе создают электрическое поле, точно компенсирующее поле, создаваемое батареей. Вы уже видели, что батарея 12В настолько перераспределяет электроны в проводах, что напряжение электрического поля между проводами 12В и на свободных концах проводов.

Если вы переместите провода ближе друг к другу (но не позволите им соприкасаться друг с другом) или вставите большие куски металла в свободные концы проводов, больше электронов должны измениться местами, прежде чем будет найден новый баланс с той же 12-вольтовой батареей, подключенной к другому. заканчивается. Это также можно вычислить с помощью математики векторного поля, но я думаю, вы не будете читать никаких математических доказательств.

Конденсаторы созданы для того, чтобы иметь тот же эффект - пусть ток течет до тех пор, пока не будет найден новый баланс заряда, когда конденсатор подключен к источнику напряжения или более сложной цепи. Емкость является мерой этой функции. 1 фарад означает, что напряжение = 1 вольт перемещает 1 кулон электронов от пластины положительной стороны через батарею к пластине отрицательной стороны, когда конденсатор подключен к источнику напряжения.

1 Кулон как количество электрического заряда определяется: «Если бы у нас был где-то ток = 1 ампер, он переместился бы на один кулон за 1 секунду».

Два слова: ток смещения

Это такая важная тема, но учебники по электронике почти полностью игнорируют ее. В моих оригинальных книгах по электронике (хотя им уже почти двадцать лет, но это не новая концепция) он вообще не упоминается. Все, что там было, — это небольшой абзац в учебнике по физике.

Ток смещения важен в

• Антенны
• Полное сопротивление кабеля и трассы
• конденсаторы
• Распространение сигнала
• ЭМИ
• ..и более

Я убежден, что у вас будет несколько моментов озарения, когда вы будете читать о токе смещения.

Ток не протекает через конденсатор, за исключением крошечного тока утечки. Конденсатор - это почти разомкнутая цепь.

Для начала SW1 и SW2 оба разомкнуты, а C разряжен, поэтому обе пластины конденсатора находятся под напряжением 0 В.

Теперь SW1 закрывается. Сразу же все напряжение батареи развивается на R1, что заставляет ток течь через R1, а положительный заряд течет от положительной клеммы батареи и накапливается на верхней пластине конденсатора, увеличивая его напряжение. Одновременно ток течет от нижней пластины конденсатора к отрицательной клемме батареи, снимая положительный заряд с нижней пластины конденсатора.

Токи в двух выводах конденсатора всегда должны быть равны друг другу и течь в одном направлении, один вход и один выход, создавая впечатление, что ток протекает через конденсатор, даже если конденсатор на самом деле является разомкнутой цепью.

Когда положительный заряд накапливается на верхней пластине и удаляется с нижней, напряжение на конденсаторе возрастает, уменьшая напряжение на резисторе R1, уменьшая протекающий ток, скорость переноса заряда и скорость нарастания напряжения. Через период времени 5RC напряжение на конденсаторе будет почти равно напряжению батареи.

Теперь SW1 открывается, а SW2 закрывается. Полное напряжение конденсатора теперь развивается на резисторе R2. Положительный заряд стекает с верхней пластины конденсатора через резистор R2 на нижнюю пластину конденсатора. Опять же, ток в двух выводах конденсатора всегда одинаков и имеет одинаковое направление (один вход и один выход), что создает иллюзию тока, протекающего через конденсатор.

По мере того, как положительный заряд снимается с верхней пластины конденсатора и накапливается на нижней пластине, переносимый током, протекающим через R2, напряжение на конденсаторе уменьшается, и после 5RC напряжение на конденсаторе становится почти равным 0 В.

Теперь замените два резистора проводами и повторите эксперимент. Поскольку сопротивление двух проводов очень мало, когда на них возникает напряжение (при замыкании переключателя), вынужденный ток будет очень высоким (скорость передачи заряда очень высока), и поэтому произойдет заряд и разряд конденсатора. очень быстро, по-прежнему требуется 5RC для почти полной зарядки и разрядки, но теперь R1 и R2 имеют очень низкие значения.

Я говорил о потоке положительного заряда, а не о потоке электронов, потому что мне кажется, что концепция потока положительного заряда более интуитивно понятна. Я также предположил, что выходное сопротивление батареи и ESR конденсатора равны нулю Ом, чтобы упростить объяснение.