Was ist ein Luftkondensator: Schaltung, Funktion und seine Anwendungen

EIN variabler Kondensator ist eine Art von Kondensator, der einen variablen Kapazitätswert hat. Dies Kondensator enthält zwei Platten, bei denen der Bereich zwischen diesen Platten einfach angepasst wird, um die Kapazität des Kondensators zu ändern. Diese Kondensatoren sind in zwei Arten von Luftkondensatoren und Trimmerkondensatoren erhältlich. Im Allgemeinen werden diese Kondensatoren insbesondere in verwendet LC-Schaltungen zur Frequenzabstimmung in Radios. Daher behandelt dieser Artikel einen Überblick über eine der Arten von variablen Kondensatoren wie z Luftkondensator – Arbeiten & seine Anwendungen.

Was ist ein Luftkondensator?

Ein Luftkondensator Definition ist ein Kondensator, der Luft als dielektrisches Medium verwendet. Dieser Kondensator kann in fester oder variabler Kapazitätsform ausgelegt sein. Der Typ mit fester Kapazität wird nicht häufig verwendet, da es unterschiedliche gibt Arten von Kondensatoren mit überlegenen Eigenschaften erhältlich, während der Typ mit variabler Kapazität aufgrund ihrer einfachen Konstruktion häufiger verwendet wird.

Luftkondensatoren bestehen im Allgemeinen aus zwei Sätzen halbkreisförmiger Metallplatten, die durch Luft getrennt sind dielektrisches Material . Bei diesen Metallplatten ist ein Satz dauerhaft und der andere Satz ist mit einer Welle verbunden, die es dem Bediener ermöglicht, die Baugruppe zu drehen, um die Kapazität bei Bedarf zu ändern. Wenn die Überlappung zwischen zwei Metallplatten größer ist, ist die Kapazität höher. Der höchste Kapazitätszustand wird also erreicht, wenn die Überlappung zwischen den beiden Sätzen von Metallplatten maximal ist, während der niedrigste Kapazitätszustand erreicht wird, wenn keine Überlappung vorhanden ist. Für eine bessere Kapazitätssteuerung, eine feinere Abstimmung und eine erhöhte Präzision werden Untersetzungsgetriebemechanismen verwendet.

Luftkondensatoren haben einen kleinen Kapazitätswert im Bereich von 100 pF – 1 nF, während die Betriebsspannung im Bereich von 10 bis 1000 V liegt. Die Durchbruchspannung des Dielektrikums ist geringer, so dass sich der elektrische Durchschlag innerhalb des Kondensators ändert, was zu einer fehlerhaften Funktion des Luftkondensators führen kann.

Bau von Luftkondensatoren und ihre Funktionsweise

Ein einstellbarer Kondensator wie ein Luftkondensator umfasst eine Reihe von halbkreisförmigen, sich drehenden Aluminiumplatten auf einer zentralen Welle, die zwischen einem Satz fester Aluminiumplatten in gleichen Abständen angeordnet ist. Dieser Kondensator hat in seiner Mitte ein gebohrtes Loch, um einen Steuerstab durchzuführen. Um diesen Stab zu steuern, sind abwechselnd Scheiben verbunden, um ihn frei durch die anderen zu führen, was bedeutet, dass der Scheibensatz effizient in zwei Gruppen getrennt wird, die zusammen die zwei Plattenbereiche des Kondensators bilden.

Sobald die Kondensatorscheiben halbkreisförmig sind, bewirkt das Drehen des beweglichen Satzes, dass sich der Betrag, in dem sich die beiden Gruppen überlappen, auf die gesamte Plattenfläche ändert. Wenn die Kapazität dieses Kondensators von seiner gesamten Plattenfläche abhängt, dann kann die Änderung innerhalb der Fläche eine äquivalente Änderung innerhalb der Kapazität der Komponente bewirken, sodass es einem Bediener gestattet ist, den Wert der Komponente nach Belieben zu modifizieren.

Wenn die beweglichen Aluminiumplatten gedreht werden, ändert sich die Überlappung zwischen den statischen und beweglichen Platten. Die Luft zwischen diesen Plattensätzen wirkt wie ein wirksames Dielektrikum, das die Sätze voneinander isoliert. Wenn die Kapazität des Kondensators von der gemeinsamen Größe der Platte abhängt, ermöglicht diese Einstellung einfach die Anpassung des Luftkondensatorwerts.

Luftkondensatorschaltung

Die einfache Luftkondensatorschaltung ist unten dargestellt. Dieser Kondensator verwendet Luft als Dielektrikum und ist so konstruiert, dass zwei metallisierte Folien oder Metallplatten verwendet werden, die parallel mit einem gewissen Abstand zueinander verbunden sind. Kondensatoren speichern die Energie in Form einer elektrischen Ladung auf den Platten.

Sobald eine Spannung an einen Luftkondensator angelegt wird, um die Ladung auf den beiden Platten zu messen, liefert das Verhältnis der „Q“-Ladung zur „V“-Spannung den Kapazitätswert für den Kondensator, also wird er wie C = angegeben Q/V. Diese Gleichung kann auch geschrieben werden, um die Formel zum Messen der Ladungsmenge auf den beiden Platten bereitzustellen, wie Q = C x V.

Sobald ein elektrischer Strom in den Kondensator geleitet wird, lädt er sich auf, wodurch das elektrostatische Feld sehr stark wird, da es mehr Energie zwischen den beiden Platten speichert.

Wenn der Strom aus dem Luftkondensator fließt, nimmt die Potentialdifferenz zwischen diesen beiden Platten ab und das elektrostatische Feld nimmt ab, wenn die elektrische Energie von den Platten weggeht. Die Kapazität ist also eine der Eigenschaften eines Kondensators, der verwendet wird, um elektrische Ladung auf seinen beiden Platten in Form eines elektrostatischen Felds zu speichern.

Permittivität des Luftkondensators

Die Permittivität kann als Eigenschaft jedes Materials definiert werden, ansonsten das Medium, das verwendet wird, um den Widerstand zu messen, der einer elektrischen Feldbildung entgegensteht. Es wird mit dem griechischen Buchstaben „ϵ“ (Epsilon) bezeichnet und seine Einheit ist F/m oder Farad pro Meter.

Wenn wir einen Kondensator betrachten, der zwei Platten enthält, die durch den Abstand „d“ getrennt sind, wird das Dielektrikum wie Luft zwischen diesen beiden Platten verwendet. Zwischen den beiden Platten eines Kondensators befinden sich Moleküle, die elektrische Dipolmomente bilden. Der elektrische Dipol bedeutet ein Paar entgegengesetzter und gleicher Ladungen. Beispielsweise enthält ein einzelnes Molekül eine positive Ladung an einem Ende und eine negative Ladung an einem anderen Ende, das durch einen gewissen Abstand voneinander getrennt ist, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Im folgenden Diagramm sind die Moleküle innerhalb der Kondensatorplatten im Allgemeinen zufällig angeordnet. Sobald wir extern ein elektrisches Feld an diese Platten anlegen, bringen sich die Moleküle innerhalb des Kondensators besser in Einklang, was als Polarisierbarkeit bekannt ist. Ihr Dipolmoment erzeugt also ein eigenes elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld wirkt dem extern angelegten elektrischen Feld entgegen und wird so zu einem ähnlichen Pol zweier Magnete, die sich gegenseitig widerstehen.

Wenn sich die Moleküle selbst ausrichten oder stärker polarisieren, wirken sie dem externen elektrischen Feld entgegen, das wir Permittivität nennen. Hier misst die Permittivität den Widerstand, den ein Material oder Medium einem äußeren elektrischen Feld entgegensetzt.

Wenn die Permittivität des Mediums höher ist, dann polarisieren die Moleküle dieses Mediums besser und bieten somit dem externen elektrischen Feld mehr Widerstand. Wenn die Dielektrizitätskonstante des Mediums niedrig ist, polarisieren Moleküle ebenfalls schwach, sodass sie dem externen elektrischen Feld weniger Widerstand entgegensetzen.

Die Permittivität ist nicht konstant, daher variiert sie mit verschiedenen Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, Medientyp, Feldfrequenz, elektrische Feldstärke usw.

Die Permittivität spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Kapazität des Kondensators. Die Kapazität eines Parallelplattenkondensators wird also berechnet durch

C = ϵ x A/d

Wo,

„A“ ist die Fläche einer einzelnen Platte.

„d“ ist der Abstand zwischen zwei Kondensatorplatten.

„ϵ“ ist die Permittivität des Mediums zwischen den beiden Kondensatorplatten.

Wenn Sie die folgenden Kondensatoren betrachten, kann die Permittivität die Kapazität des Kondensators deutlich beeinflussen.
In den folgenden zwei Kondensatoren ist das im Kondensator auf der linken Seite verwendete Dielektrikum Luft. Die relative Permittivität dieses Luftkondensators ist also etwas > 1, dh 1,0006.

In ähnlicher Weise ist in dem zweiten Kondensator das verwendete Dielektrikum Glas. Die Dielektrizitätskonstante dieses Kondensators beträgt also ungefähr 4,9 bis 7,5. Im Vergleich zu einem Luftkondensator hat ein Kondensator mit Glasdielektrikum also eine hohe Permittivität.

Das Material mit geringerer Permittivität liefert also weniger Kapazität und Material mit höherer Permittivität liefert eine hohe Kapazität. Somit spielt die Permittivität eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Kapazitätswerts.

Eigenschaften

Zu den Eigenschaften eines Luftkondensators gehören die folgenden.

• Luftkondensatoren sind unpolar, was bedeutet, dass diese Kondensatoren sicher in AC-Anwendungen verwendet werden können, bis die höchste Nennspannung nicht überschritten wird.
• Diese Kondensatoren haben eine kleine Kapazität, die zwischen 100 pF und 1 nF liegt.
• Die maximale Betriebsspannung hängt hauptsächlich von den physikalischen Abmessungen des Kondensators ab.
• Eine hohe Arbeitsspannung erfordert, dass der Abstand zwischen zwei Platten ausreicht, um den elektrischen Durchschlag der Luft zu vermeiden.
• Die Durchschlagsfestigkeit von Luft ist geringer als bei vielen anderen Materialien, was diese Kondensatoren für hohe Spannungen ungeeignet macht.

Vorteile

Das Vorteile von Luftkondensatoren füge folgendes hinzu.

• Er hat einen geringeren Leckstrom, was bedeutet, dass die Betriebsverluste innerhalb dieses Kondensators minimal sind, insbesondere wenn die Luftfeuchtigkeit nicht hoch ist.
• Der Isolationswiderstand ist hoch.
• Gute Stabilität.
• Sie haben eine geringere Durchbruchspannung.
• Der Verlustfaktor ist gering.

Das Nachteile von Luftkondensatoren füge folgendes hinzu.

• Luftkondensatoren sind in großen Größen erhältlich.
• Diese Kondensatoren haben eine geringere Kapazität.
• Diese sind teuer.
• Es nimmt im Vergleich zu anderen Kondensatoren mehr Platz ein.

Anwendungen

Das Anwendungen von Luftkondensatoren füge folgendes hinzu.

• Dieser Kondensator wird normalerweise in resonanten LC-Schaltkreisen verwendet, die Änderungen innerhalb der Kapazität benötigen. Diese
• Schaltungen umfassen Radiotuner, Frequenzmischer und Impedanzanpassungskomponenten für Antennentuner.
• Diese werden normalerweise dort verwendet, wo einstellbare Kapazitäten wie Resonanzkreise erforderlich sind.
• Dieser Kondensator wird zum Abstimmen von Funkkreisen und auch in Schaltungen verwendet, in denen weniger Verluste erforderlich sind.

Dies ist also ein Überblick über eine Luft Kondensator – funktioniert mit Anwendungen. Diese Kondensatoren bestehen aus Aluminium und funktionieren gut in sehr starken Magnetfeldern. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist ein Dielektrikum in einem Kondensator?