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兒童電子產(chǎn)品設(shè)計之電容器

李晨靈 ? 來源:yuxiangxyz ? 作者:yuxiangxyz ? 2022-07-25 09:48 ? 次閱讀

電容器是最重要的電氣元件之一,我們將在兒童基礎(chǔ)電子課程的第二部分了解它的工作原理。它將在儲能功能方面進行探索,所進行的測試和實驗將集中在這一元素上。電解電容器將用于檢查該組件的影響。建議從電子備件車間獲取組件,因為例如具有高電容值的組件可能相當(dāng)昂貴。

電容

在第 1 部分中,我們了解了各種常見電子元件的功能。電阻器阻止電流流動,而LED二極管的功能就像一個燈泡,當(dāng)電流(即使是非常小的電流)在其端子之間流動時打開。必須以正確的極性安裝并且不能顛倒過來。在本文中,我們將了解電容器的功能。盡管其電氣結(jié)構(gòu)始終相同,但它是一種具有廣泛應(yīng)用的獨特而迷人的組件。它具有多種功能,具體取決于使用它的上下文。在這里,我們將使用電解電容器作為容器和電能容器。電容器是一個有兩個端子的圓柱形元件。其連接必須遵守正確的方向,即正確的極性。實際上,從長遠(yuǎn)來看,連接的反轉(zhuǎn)可能會導(dǎo)致其破壞。在內(nèi)部,兩個電容器端子是電氣斷開的。換句話說,沒有電連續(xù)性,因為它發(fā)生在電阻器或燈泡處。現(xiàn)在讓我們做一個簡單的實驗,讓我們,事實上,就是要讓這個強大的容器充滿能量。測試需要以下項目:

一塊 4.5 V 扁平電池;

至少 10,000 uF(微法拉)的電解電容器;

一個測試員。

現(xiàn)在遵循圖 1所示的各個階段,始終考慮電流與水非常相似,而冷凝器與容器非常相似:

最初,電解電容器是空的(如塑料容器)。使用設(shè)置在 DC 上的測試儀測量其兩端的電壓,返回等于 0 V 的值。它還可以顯示最小電壓值(例如,0.2 V),因為在組件中仍然可能存在剩余能量,就像仍然留在容器內(nèi)的水滴一樣;

如圖所示,給電容器充電,給它提供 4.5 V 的電壓。就極性而言,電池的正極必須連接到電容器的正極,負(fù)極也必須連接。這個階段相當(dāng)于通過水龍頭裝滿水桶。容器越大,填充所需的時間就越長。我們保持這種充電狀態(tài)大約 5-10 秒(實際上,電容器幾乎是立即充電,但為了安全,我們延長了時間)。幸運的是,有了電容器,就沒有電子泄漏。當(dāng)它已滿時,它不再接受電流。您還可以使用不同的電壓,例如 9 V 或 12 V,具體取決于您家中的電池和電池;

在這片刻之后,電容器充電到電池電壓并充滿,就像水容器一樣。為了檢查這一點,我們使用與以前相同的測試儀并測量組件兩端的電壓,始終遵守正確的極性。測試儀現(xiàn)在顯示大約 4.5 V 的電壓。電容器保持充電狀態(tài),該電壓也可能保持?jǐn)?shù)小時或數(shù)天,具體取決于組件的質(zhì)量。

圖 1:電容器充電的階段

自然地,電容器將以自主和自然的方式開始非常緩慢且無情地放電。這個事實是由泄漏電流引起的,這在所有電子元件中都是絕對正常的。

打開沒有電池的 LED 二極管。

正如我們所見,電解電容器可與電池相媲美,但它們的能量電荷要低得多,而且它們的效用有限。表示電容器中可以存儲的能量數(shù)量的值由其“容量”決定。它越大,它可以容納的能量就越多。讓我們看看如何使用電解電容器代替電池來打開 LED 二極管。當(dāng)然,必須使用上述步驟對電解電容器進行充電。圖 2 顯示了建議的接線和接線圖。要進行實驗,您需要以下材料:

1 節(jié) 4.5 V 電池;

1個47000微法以上的電容;

1 330 歐姆電阻;

1個紅色LED二極管。

如前所述,用電池給電解電容充電,然后按照接線圖連接 LED 二極管和電阻。請勿將已充電電容器的兩個端子進行電氣連接;可能會產(chǎn)生輕微的火花。提供電流直至完全耗盡的電解電容器使 LED 二極管瞬間亮起。不幸的是,由于聚光器沒有足夠的面積來儲存更多的能量,光只持續(xù)了幾秒鐘。市場上有更大的電容器,但它們非常昂貴(超級電容器)。圖表后面的圖表描繪了隨著時間流過電路的電流。由于 LED 二極管的亮度會隨著時間的推移而降低,因此最好在黑暗中進行實驗。

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圖 2:LED 二極管由電解電容器供電幾秒鐘。

結(jié)論

在電子學(xué)中,電容器用于許多不同的目的,而不僅僅是為了積累能量。這個組件也可以用來傳遞交流電,同時阻止直流電。當(dāng)然,這個強大的電子組件最有趣的效果是在這個實驗。為了延長電路的發(fā)光周期,可以有代價地提高電容器的電容值,或者可以增加電阻的值,但會降低亮度,或者可以用更大的電壓給電容器充電。最好逐漸接近電子設(shè)備,可能在成年人的幫助下。所有實驗都必須使用低壓 (4.5 V) 電池。另請閱讀:兒童電子產(chǎn)品:第 1 部分 - LED!

審核編輯:湯梓紅

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