Конденсаторы: крошечное перезаряжаемое ведёрко для заряда
Конденсатор (capacitor) — одна из самых простых и полезных деталей во всей электронике. По сути это всего лишь две металлические пластины, расположенные близко друг к другу, но не соприкасающиеся. Когда вы подключаете его к батарейке, он тихо впитывает немного электрического заряда и удерживает его, словно небольшое ведёрко с водой. Позже он может вылить этот заряд обратно. Он не создаёт энергию и не расходует её так, как это делает резистор, — он просто хранит её и отдаёт назад.
Одна эта способность — накопить заряд сейчас, отдать его потом — лежит в основе огромного количества вещей: ровных 5 вольт, питающих Arduino, крошечных деталей, рассыпанных рядом с каждой микросхемой на плате, внезапной вспышки фотоаппарата и мерного мигания светодиодного таймера. К концу этого урока вы поймёте, что такое конденсатор, как читать напечатанные на нём числа, как быстро он заряжается и для чего он вообще нужен.
Что вы научитесь делать
- Объяснять, что такое конденсатор и как происходят заряд и разряд.
- Понимать ёмкость (capacitance) и фарад, а также переводить между фарадами, микрофарадами, нанофарадами и пикофарадами.
- Читать маркировку на электролитических и керамических конденсаторах — включая трёхзначный керамический код.
- Рассчитывать постоянную времени (time constant) $\tau = R \times C$ и пользоваться правилом 63% / 5-тау.
- Называть основные задачи конденсаторов: сглаживание, развязка, задание времени, фильтрация, накопление энергии.
- Соединять конденсаторы последовательно и параллельно — и безопасно обращаться с заряженными.
1. Что находится внутри конденсатора?
Любой конденсатор построен из одних и тех же трёх составляющих:
- Две проводящие пластины — обычно тонкие листы металла или металлической плёнки. Именно на них располагается заряд.