Конденсаторы является элементами, способным накапливать электрический заряд в виде энергии электрического поля. Это свойство называется электроемкостью. На электрических схемах конденсаторы обозначаются символом С, а единицей электроемкости является фарада (Ф). Одна фарада — это очень большая емкость. Обычный диапазон значений емкости конденсаторов лежит в пределах от нескольких пФ до десятков тысяч мкФ.
Катушки индуктивности также накапливают электрическую энергию, но не в виде электрического заряда, как конденсаторы, а в виде магнитного поля витков обмотки. Индуктивность обозначаются символом L, а единица измерения индуктивности — генри (Гн). Генри также является довольно большой единицей, и обычный диапазон значений индуктивности лежит в пределах от нескольких мкГн до десятков Гн.
Хотя генри, и в особенности фарада, являются довольно большими единицами, напомним, что во всех расчетных формулах все величины нужно подставлять в основных единицах, что позволит получать и искомые величины также в основных единицах, не требующих масштабирования.
Простейший конденсатор представляет собой две металлические пластины, между которыми находится воздух. Простейшая катушка индуктивности — это несколько витков провода. Эти простейшие физические конструкции отражены и в графических обозначениях на электрических схемах этих элементов (рис. 1).
Рис. 1. Обозначения катушки индуктивности и конденсатора
Пластины реальных конденсаторов далеко не всегда разделены воздухом. Чаще между пластинами располагается специальное вещество, обладающее большим сопротивлением электрическому току и называемое диэлектриком. В качестве диэлектрика часто применяется бумага, слюда, керамика, различные органические пленки и т. п. Емкость конденсатора зависит от формы и геометрических размеров пластин, а также расстояния между ними и параметров диэлектрика. Так, емкость плоского конденсатора, изображенного на рис. 1. определяется как С = ε0 ε S/d, где ε0 — электрическая постоянная, равная 8,85* 10-12 Кл2/(Н*м2); ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика; d — расстояние между обкладками; S — площадь обкладок. Физический смысл этой формулы вполне очевиден — чем больше площадь пластин и чем ближе друг к другу они расположены, тем больше емкость конденсатора. Отсюда можно сделать важный вывод — при параллельном соединении конденсаторов их емкости складываются, поскольку общая площадь пластин при этом увеличивается. А емкость последовательно соединенных конденсаторов определяется также как сопротивление параллельно включенных резисторов, то есть итоговая емкость окажется меньше, нежели емкости каждого из последовательно включенных конденсаторов. При этом напряжение распределяется между конденсаторами пропорционально их емкости.
Индуктивность (в микро-генри) однослойной катушки (изображенной на рис. 1) можно рассчитать по следующей простой формуле: L(мкГн) = N2r2(9r + 10l), где N — число витков, r — радиус витка (каркаса), l — длина намотки. Для многослойных катушек существуют свои расчетные формулы. Часто с целью увеличения индуктивности в катушки вводят специальные сердечники из магнито-электриков — феррита, пермаллоя, альсифера и т. п.
Морган Джонс. Ламповые усилителию. Перевод с английского под общей научной редакцией к.т.н. доц. Иванюшкина Р.Ю.