Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Лицей № 7» г. Бердск

Конденсаторы

8 класс

Учитель физики

И.В.Торопчина

Конденсатор

Конденсатор- это устройство, предназначенное для накопления электрического заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор

Конденсатор представляет собой два

проводника (обкладки), разделенных слоем

диэлектрика, толщина которого мала по

сравнению с размерами проводников.

Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора и однородно.

Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.

- по виду диэлектрика : воздушные,

слюдяные, керамические,

электролитические. - по форме обкладок : плоские,

сферические, цилиндрические. - по величине емкости:

постоянные, переменные.

• В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное устройство.

• Обычный технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными парафином. Полоски и ленты туго свернуты в пакет небольшого размера

Конденсаторы переменной электроемкости

Обозначение конденсаторов

Конденсатор постоянной ёмкости

Конденсатор переменной ёмкости

Электроемкость

Физическая величина, характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд называется электроёмкостью, или ёмкостью.

При увеличении заряда в 2, 3, 4 раза соответственно в 2, 3, 4

раза увеличатся показания электрометра, т. е. увеличится

напряжение между пластинами конденсатора.

Отношение заряда к напряжению будет оставаться

постоянным:

Электроёмкость конденсатора

• Величина, измеряемая отношением заряда ( q) одной из пластин конденсатора к напряжению ( U) между пластинами, называется электроёмкостью конденсатора .
• Электроёмкость конденсатора вычисляется по формуле:

C = q / U

Единицы электроемкости

Электроемкость измеряется в фарадах(Ф)

[ С ] = 1Ф (фарад)

Электроемкость двух проводников численно

равна единице, если при сообщении им зарядов

+1 Кл и -1 Кл между ними возникает разность

потенциалов 1В

1Ф = 1Кл/В

Единицы электроемкости

1 мкФ (микрофарад)=10 -6 Ф

1 нФ (нанофарад)=10 -9 Ф

1 пФ (пикофарад)=10 -12 Ф

• Чем больше площадь пластин, тем больше ёмкость конденсатора.
• При уменьшении расстояния между пластинами конденсатора при неизменном заряде ёмкость конденсатора увеличивается.
• При внесении диэлектрика ёмкость конденсатора увеличивается.

Емкость конденсатора зависит от площади пластин, расстояния между пластинами, от свойств внесённого диэлектрика.

Электроемкость

от геометрических

размеров проводников

Зависит

от формы проводников и

их взаимного расположения

от электрических свойств

среды между проводниками

Энергия конденсатора

• Для того чтобы зарядить конденсатор, нужно совершить работу по разделению положительных и отрицательных зарядов. В соответствии с законом сохранения энергии, совершённая работа А равна энергии конденсатора Е, т. е

А = Е,

где Е - энергия конденсатора.

• Работу электрическое поле конденсатора, можно найти по формуле: А = qU cp ,

где U ср - это среднее значение напряжения.

U ср = U/2; тогда А = qU ср = qU/2, так как q = CU, то А = CU 2 /2.

• Энергия конденсатора ёмкостью С равна:

W = CU 2 /2

• Конденсаторы могут длительное время накапливать энергию, а при разрядке они отдают её почти мгновенно.
• Свойство конденсатора накапливать и быстро отдавать электрическую энергию широко используется в электротехнических и электронных устройствах, в медицинской технике (рентгеновская техника, устройства электротерапии), при изготовлении дозиметров, аэрофотосъёмке.

• Лампа-вспышка питается электрическим током разрядки конденсатора.
• Газоразрядные трубки зажигаются при разрядки батареи конденсаторов.
• Радиотехника .

Первый конденсатор был изобретен в 1745 г. немецким юристом и учёным Эвальд Юрген фон Клейстом

Первый конденсатор: одна обкладка-ртуть, другая обкладка- рука экспериментатора, державшая банку.

• Почти такой же опыт и почти в то же время был поставлен в голландском городе Лейдене профессором университета Питером ван Мушенбруком.
• Зарядив воду и взяв банку в одну руку, он прикоснулся другой рукой к металлическому стержню, служившему для подвода заряда к воде. При этом Мушенбрук ощутил такой сильный удар в руки, плечи и грудь, что потерял сознание, и два дня приходил в себя.
• Эксперимент ван Мушенбрука получил большую известность, поэтому конденсатор стал известен как «лейденская банка».

Домашнее задание

§ 54, Упражнение 38

«Переменный ток» - Определение. Переменным током называется электрический ток, изменяющийся во времени по модулю и направлению. Переменный ток. Генератор переменного тока. ЭЗ 25.1 Получение переменного тока при вращении катушки в магнитном поле.

«Действие электрического тока» - Вам нужно сделать точный слепок с некоторого деревянного рельефа. Как по химическому действию тока можно судить о количестве прошедшего электричества? Какие действия электрического тока, проявляются в вашей квартире? «Подумаем». Выберите на демонстрационном столе оборудование для опыта в соответствии с рисунком.

«Мощность электрического тока» - А. A=IU Б. P=UI В. I=U/R А. A=UI Б. P=UI В. A=UIt А. Вт Б. А В. В А. 100 Вт Б. 400 Вт В. 4 кВт. Действие тока характеризуют две величины. Напряжение… Работа тока A=UIt. Электрический ток… Сила тока… Мощность электрического утюга равна 600 Вт, а мощность телевизора 100 Вт. Знать определение работы и мощности электрического тока на участке цепи?

«Электроемкость и конденсаторы» - Параллельное. Конденсаторы. Конденсатор переменной емкости. Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. -q. Энергия заряженного конденсатора. Соединение конденсаторов. Электроемкость. Последовательное. Обозначение на электрических схемах: Конденсатор постоянной емкости. +q. Вывод формулы энергии заряженного конденсатора.

«Переменный электрический ток» - В результате средняя мощность за период. Переменный Электрический ток. Мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения. E=-ф’= -bs(cos ?t)’= = bs? * sin ?t = em sin ?t. И наоборот, незатухающие вынужденные колебания имеют большое практическое значение. U=Um cos ?t.

«Конденсатор физика» - - Бумажный конденсатор - слюдяной конденсатор электролитический конденсатор. Назначение конденсаторов. Конденсаторы. При подключении электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность. Воздушный конденсатор. Определение конденсатора. Презентация по Физике на Тему: Бумажный конденсатор. Работу выполнила: Даутова Регина.

Всего в теме 9 презентаций

«Конденсатор физика» - Виды конденсаторов. - Бумажный конденсатор - слюдяной конденсатор электролитический конденсатор. Воздушный конденсатор. Соединения конденсаторов. - Воздушный конденсатор. Определение конденсатора. При подключении электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность. Назначение конденсаторов.

«Использование конденсаторов» - Опыты с конденсатором. Конденсатор используется в схемах зажигания. Формулы энергии. Применение конденсаторов. Особенности применения конденсаторов. Конденсатор используется в медицине. Светильники с разрядными лампами. Емкостная клавиатура. Конденсатор. Мобильные телефоны. Применяется в телефонии и телеграфии.

«Электроемкость и конденсаторы» - В клавиатуре компьютера. Конденсатор переменной емкости. Соединение конденсаторов. Электроемкость. Последовательное. Фотовспышки. Схемы соединения конденсаторов. Обозначение на электрических схемах: Конденсаторы. Электроемкость плоского конденсатора. Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора.

«Применение конденсаторов» - Для аккумуляторов последних время регенерации принципиально важно. Полимерные конденсаторы с твёрдым электролитом на чипсете. Схема телефонного «жучка». Схема выпрямителя тока. Конденсатор CTEALTG STC - 1001. Микрофон конденсаторный. Удачная ассоциация есть на сайте Sciencentral. Студийный конденсаторный направленный микрофон широкого применения.

«Конденсатор» - Емкость конденсатора. Отношение заряда. Энергия конденсатора. Конденсатор переменной емкости. Бумажный конденсатор. Площадь. Конденсатор. Применение конденсаторов. Урок физики в 9 классе

Применение конденсаторов

В радиотехнической и
телевизионной
аппаратуре
В радиолокационной
технике
В современной технике конденсаторы
находят себе исключительно широкое
и разностороннее применение,
прежде всего в областях электроники.
В лазерной технике
В электроизмерительной
технике
В телефонии и
телеграфии
В автоматике и
телемеханике
В технике счетнорешающих устройств

1. В радиотехнической и телевизионной аппаратуре –
для создания колебательных контуров, их настройки,
блокировки, разделения цепей с различной частотой, в
фильтрах выпрямителей и т.д.

2.В радиолокационной технике – для получения
импульсов большей мощности, формирования
импульсов и т.д.

3.В телефонии и телеграфии – для разделения цепей переменного и
постоянного токов, разделения токов различной частоты,
искрогашения в контактах, симметрирования кабельных линий и т.д.

4. В автоматике и телемеханике – для создания
датчиков на емкостном принципе, разделения цепей
постоянного и пульсирующего токов, искрогашения в
контактах, в схемах тиратронных генераторов
импульсов и т.д.

5. В технике счетно-решающих устройств – в
специальных запоминающих устройствах и т.д.

6. В электроизмерительной технике – для создания
образцов емкости, получения переменной емкости
(магазины емкости и лабораторные переменные
конденсаторы), создания измерительных приборов на
емкостном принципе и т. д.

7. В лазерной технике

В современной электроэнергетике конденсаторы находят себе также
весьма разнообразное и ответственное применение:
1.Для улучшения коэффициента мощности и промышленных установок
(косинусные или шунтовые конденсаторы);
2.Для продольной емкости компенсации дальних линий передач и для
регулирования напряжения в распределительных сетях (серийные
конденсаторы);
3.Для емкостного отбора энергии от линий передач высокого напряжения и
для подключения к линиям передач специальной аппаратуры связи и
защитной аппаратуры (конденсаторы связи);
4.Для защиты от перенапряжений.

В
металлопромыш
ленности
В добывающей
промышленности
Конденсаторы применяют и в других
неэлектротехнических областях техники
и промышленности для следующих
основных целей
В
автотракторной
технике
В
медицинской
технике

1. В металлопромышленности - в высокочастотных
установках для плавки и термической обработки металлов, в
электроэрозионных (электроискровых) установках, для
магнитоимпульсной обработки металлов и т.д.

2. В добывающей промышленности (угольной,
металлорудной и т.п.) – в рудничном транспорте на
конденсаторных электровозах нормальной и
повышенной частоты (бесконтактных), в
электровзрывных устройствах с использованием
электрогидравлического эффекта и т.д.

3. В автотракторной технике – в схемах зажигания для
искрогашения в контактах и для подавления
радиопомех

4. В медицинской технике – в рентгеновской
аппаратуре, в устройствах электротерапии и т.д.

(лат. condenso - уплотняю, сгущаю) - теплообменный аппарат, теплообменник, в котором осуществляется процесс конденсации, процесс фазового перехода теплоносителя из парообразного состояния в жидкое за счёт отвода тепла более холодным теплоносителем.

Принцип действия

В конденсатор обычно поступают перегретые пары теплоносителя, которые охлаждаются до температуры насыщения и, конденсируясь, переходят в жидкую фазу. Для конденсации пара необходимо отвести от каждой единицы его массы теплоту, равную удельной теплоте конденсации. В зависимости от

охлаждающей среды (теплоносителя) конденсаторы могут быть разделены на следующие типы: с водяным охлаждением, с водо-воздушным (испарительным) охлаждением, с воздушным охлаждением, с охлаждением кипящим холодильным агентом в конденсаторе-испарителе, с охлаждением технологическим продуктом. Выбор типа конденсатора зависит от условий применения.

Применение

Конденсаторы применяются на тепловых и атомных электростанциях для конденсации отработавшего в турбинах пара. При этом на каждую тонну конденсирующегося пара приходится около 50 тонн охлаждающей воды. Поэтому потребность ТЭС и особенно АЭС в воде очень велика - до 600 тысяч м³/час.

В холодильных установках конденсаторы используются для конденсации паров хладагентов, например, фреона. В химической технологии конденсаторы используют для получения чистых веществ (дистиллятов) после перегонки.

Принцип конденсации успешно применяется также для разделения смеси паров различных веществ, так как их конденсация происходит при различных температурах.

Разновидности

По принципу теплообмена конденсаторы разделяются на смешивающие (конденсаторы смешения) и поверхностные. В смешивающих конденсаторах водяной пар непосредственно соприкасается с охлаждающей водой, а в поверхностных пары рабочего тела отделены

стенкой от охлаждающего теплоносителя. Поверхностные конденсаторы разделяются по

следующим особенностям:

по направлению потоков теплоносителя: прямоточные, противоточные и с поперечным потоком теплоносителей;

по количеству изменений направления движения теплоносителя - на одноходовые, двухходовые и др.;

по количеству последовательно соединённых корпусов - одноступенчатые, двухступенчатые и др.

по конструктивному исполнению: кожухотрубные, пластинчатые и др.

Конденсатор холодильника«Минск-10»

Пастеризатор

Процесс пастеризации представляет собой доведение температуры продукта до определенного технологическими требованиями значения и выдержке его при этой температуре некоторое время, а также последующее охлаждение продукта до температуры хранения.

Пастеризация производится при помощи специального оборудования - пастеризатора .

Областью применения данного оборудования является пастеризация (тепловая обработка) и охлаждение в потоке различных пищевых продуктов: пастеризация молока, сливок, соков, вина, пива, кваса и др.

Под режимами пастеризации всегда понимается соотношение времени выдержки при температуре пастеризации и собственно температура пастеризации. Применительно к молочной промышленности: Асептическая пастеризация - 4 секунды 137 градусов цельсия. Неасептическая пастеризация отличается большим разнообразием параметров, например сырье для производства йогурта обычно пастеризуют при следующих параметрах: выдержка 300 секунд, температура 97 градусов цельсия. Если сырье предварительно подвергалось бактофугированию, то можно использовать значительно более мягкие режимы, например выдержка 120 секунд и температура 67 градусов цельсия.

Виды пастеризаторов

По виду рабочего цикла пастеризаторы можно разделить на периодические (дискретные) и непрерывного действия.

Пастеризаторы дискретного действия ввиду больших эксплуатационных затрат редко применяются в промышленности, например, автоклавы в консервной промышленности.

Пастеризаторы непрерывного действия широко применяются в молочной, соковой, пивоваренной промышленности. Пастеризаторы дискретного действия в настоящий момент широко используются при производстве кетчупов.

По типу обрабатываемого сырья пастеризаторы можно разделить на пастеризаторы жидкостей, паст и пастеризаторы заключенной в тару продукции.

По типу условий пастеризации - на асептические (стерильные) и неасептические (нестерильные). Асептические пастеризаторы можно разделить на пастеризаторы с непосредственным нагревом продукта (обычно стерильным паром), и с нагревом продукта с помощью теплообменного агрегата ("горячий контур"). В пастеризаторах с непосредственным нагревом продукта охлаждение продукта производится в вакууных камерах (деаэраторах), в пастеризаторах с нагревом продукта с помощью теплообменного агрегата - в секции регенерации теплообменника (не всегда, встречаются конструкции в которых охлаждение производится оборотной/ледяной водой).

Пластинчатые пастеризаторы применяются для тепловой обработки продуктов с пониженной вязкостью (молоко, соки, чай, напитки и т.д.) в тонкослойном непрерывном потоке.

Трубчатые пастеризаторы применяются для обработки продуктов различной степени вязкости (молоко, молочные напитки, сливки, смесь мороженого, кремы, майонезы, кетчупы и т.д.) в закрытом потоке. Трубчатые теплообменные аппараты выгодно отличаются по цене и более просты в изготовлении по сравнению с пластинчатыми теплообменниками. Использование установки дает возможность обрабатывать продукт при высоком давлении, температуре, скорости движения; а также полностью исключить попадание одной среды в другую. Установка обладает хорошей термической активностью.

Скребковые пастеризаторы применяются для пастеризации и охлаждения продуктов с высокой вязкостью (жирные сливки, творожная смесь, смесь мороженого, томатная паста, кетчупы). Скребковые теплообменники обеспечивают равномерность нагрева или охлаждения продукта за счет его принудительного перемешивания в канале теплообменника.

Испаритель

- теплообменный аппарат, в котором осуществляется процесс фазового перехода жидкого теплоносителя в парообразное и газообразное состояние за счёт подвода от более горячего теплоносителя. Таким горячим теплоносителем обычно являются вода, воздух, рассол или

газообразные, жидкие или твердые технологические продукты. Когда процесс фазового перехода происходит на поверхности жидкости, то это называется испарением. Если процесс происходит на всей глубине жидкости с образованием паровых пузырьков, то это называется кипением. Фазовый переход может происходить как с однородной жидкостью, так и со смесью жидких компонентов.

Применение

В теплоэнергетике испаритель предназначен для выработки дистиллята, восполняющего потери конденсата в паросиловых установках. Существуют испарители, обогреваемые дымовыми газами, уходящими из котельных агрегатов. Получаемый в таких испарителях пар может быть использован как для восполнения потерь конденсата, так и для теплоснабжения. Испарители большой производительности находят применение на расположенных у морей и океанов атомных электростанциях для опреснения морской воды. Испарители, называемые иногда опреснителями, устанавливают на морских судах. И являются основными элементами холодильных установок, в которых испаряется холодильный агент, предназначенный для непосредственного (или посредством рассола) охлаждения холодильных камер.

Классификация

По характеру охлаждаемой среды (по назначению) различают испарители для охлаждения жидких хладоносителей и технологических продуктов; для охлаждения воздуха и газообразных технологических продуктов, т. е.когда происходит непосредственный

теплообмен между охлаждаемым объектом и хладагентом; для охлаждения твердых технологических продуктов; испарители-конденсаторы .

В зависимости от условий циркуляции охлаждаемой жидкости испарители могут быть закрытого или открытого типов. Испарителями закрытого типа называют испарители с

закрытой системой циркуляции охлаждаемой жидкости, прокачиваемой насосом. К ним относятся кожухотрубные и кожухозмеевиковые испарители. Испарителями открытого

типа называют испарители с открытым уровнем охлаждаемой жидкости, циркуляция которой создается мешалкой. К ним относятся вертикально-трубные и панельные испарители.

По характеру заполнения хладагентом испарители разделяют на затопленные и незатопленные. К последним относятся оросительный, кожухотрубный с кипением в трубах, а также змеевиковый испарители с верхней подачей жидкости.

Испарители также разделяют на группы в зависимости от того, на какой поверхности кипит хладагент: в межтрубном пространстве (кожухотрубные затопленные и оросительные) или внутри труб и каналов (кожухотрубные с кипением в трубах, вертикально-трубные и панельные). Последнее разделение важно с точки зрения выбора модели для расчета теплоотдачи кипящей жидкости.

По характеру движения хладагента различают испарители с естественной и вынужденной циркуляцией.

Принцип действия

Кожухотрубный испаритель состоит из широкого горизонтального цилиндра (кожуха), внутри которого находятся трубные решетки. Эти решетки представляют собой набор тонких медных трубок, по которым течет хладоноситель (вода). Диаметр таких трубок, в среднем, составляет 20–25 см., в них

хладоноситель перемещается со скоростью до 2 м/с. В пространстве между трубными решетками находится кипящий хладагент . К обоим краям решетки крепятся патрубки, которые подсоединяются

к системе водоохлаждения. Для повышения теплообмена на наружной части решетки имеется оребрение.В процессе работы хладагент по трубкам перемещается из нижней части испарителя вверх. Во время своего передвижения он охлаждает воду, которая циркулирует с внешней стороны трубок. Разделительные перегородки внутри цилиндра обеспечивают движущейся воде скорость от 0.5 до3 м/с.

Конструкция пластинчатого испарителя представляет собой несколько рядов одноразмерных стальных пластин , соединенных между собой по принципу «елочки». Хладоноситель и хладагент в таком испарителе движутся не параллельно друг другу, а навстречу, каждый внутри своего независимого контура. По сравнению с другими типами испарителей, пластинчатые обладают рядом неоспоримых преимуществ: они отличаются небольшими габаритами; менее подвержены поломкам, а в случая возникновения неисправностей устойчивы к замораживанию; имеют высокую производительность.