커패시터는 DC를 어떻게 차단합니까?

을 이해하는 데 도움이 될 것 같습니다. 어떻게 커패시터가 AC (교류)를 허용하면서 DC (직류)를 차단하는지

가장 간단한 DC 소스 인 배터리부터 시작하겠습니다.

이 배터리를 사용하여 무언가에 전원을 공급할 때 전자 가 + 배터리 측면, – 쪽.

배터리에 전선을 연결하겠습니다.

여기에는 아직 완전한 회로가 없기 때문에 (전선이 아무데도 가지 않음) 전류 흐름이 없습니다.

그러나 이것이 현재 흐름이 아무 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 보시다시피 구리선 금속의 원자는 전자로 둘러싸인 구리 원자의 핵으로 구성되어 있습니다. 구리선을 전자가 떠 다니는 양의 구리 이온으로 생각하면 도움이 될 수 있습니다.

참고 : 저는 e ^– 는 전자를 나타냅니다.

금속에서는 전자를 밀어내는 것이 매우 쉽습니다. 우리의 경우에는 배터리가 연결되어 있습니다. 실제로 와이어에서 일부 전자를 빨아 들일 수 있습니다.

배터리의 양극 쪽에 연결된 전선에는 전자가 흡입 되어 있습니다. . 그런 다음 이러한 전자는 배터리의 음의 쪽에서 음극쪽에 연결된 전선으로 밀려납니다.

배터리가 모든 전자를 제거 할 수 없다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 전자는 일반적으로 그들이 남긴 양이온에 끌립니다. 그래서 모든 전자를 제거하기가 어렵습니다.

결국 우리의 빨간색 와이어는 약간 양전하를 가지게 될 것입니다 (전자가 빠져 있기 때문입니다). 그리고 검은 색 와이어는 여분의 전자가 있기 때문에 약간 음전하를 띠게됩니다.

따라서 배터리를 이러한 전선에 처음 연결할 때 작은 약간의 전류가 흐릅니다. 배터리는 많은 전자를 이동할 수 없으므로 전류가 매우 흐르다가 멈 춥니 다.

If 배터리를 분리하고 뒤집었다가 다시 연결했습니다. 검은 색 와이어의 전자가 배터리로 빨려 들어가 빨간색 와이어로 밀려납니다. 다시 한 번 소량의 전류 만 흐르다가 멈 춥니 다. / p>

두 개의 전선을 사용하는 것의 문제는 우리가 밀어 낼 전자가 많지 않다는 것입니다. 우리가 필요로하는 것은 가지고 놀 수있는 큰 전자 저장소입니다. 큰 금속 덩어리입니다. 이것이 바로 커패시터입니다. 각 와이어의 끝에 부착 된 큰 금속 덩어리입니다.

이 큰 금속 덩어리를 사용하면 쉽게 밀어 낼 수있는 전자가 훨씬 더 많습니다. 이제 ” 양의 쪽은 더 많은 전자를 빨아 들일 수 있고, “음의”쪽은 더 많은 전자를 밀어 낼 수 있습니다.

따라서 교류 전류 소스를 커패시터에 적용하면 해당 전류의 일부가 흐를 수 있지만 잠시 후 작동합니다. 전자가 빠져 나가면 흐름이 멈출 것입니다. AC 소스의 경우 다행입니다. 그러면 역전되고 전류가 한 번 더 흐르기 때문입니다.

하지만 왜 커패시터가 DC 볼트 정격

커패시터는 단순히 두 개의 금속 덩어리가 아닙니다. 커패시터의 또 다른 디자인 특징은 서로 가까이있는 두 개의 금속 덩어리를 매우 사용한다는 것입니다 (두 개의 은박지 사이에 밀랍 종이 한 층을 끼운다 고 상상해보세요).

그들이 “왁스 종이”로 분리 된 “주석 호일”을 사용하는 이유는 음의 전자가 남겨진 양의 “구멍”에 매우 가까워지기를 원하기 때문입니다. 이로 인해 전자가 양의 “정공”에 끌립니다.

전자가 음이므로 , “구멍”은 양수이고 전자는 구멍에 끌립니다. 이것은 전자가 실제로 거기에 머물게합니다. 이제 배터리를 제거 할 수 있으며 커패시터는 실제로 해당 충전을 유지 합니다.

이것이 커패시터가 전하를 저장할 수있는 이유입니다. 전자가 남겨진 구멍에 끌려갑니다.

하지만 왁스 칠을 한 종이는 “완벽한 절연체가 아닙니다. 이는 일부 누출을 허용 할 것입니다. 그러나 실제 문제는 너무 많은 전자가 쌓이면 발생합니다. 커패시터의 두 “ 플레이트 “사이의 전기장은 실제로 너무 강해서 왁스 칠 된 종이가 파손되어 커패시터를 영구적으로 손상시킬 수 있습니다.

실제로 커패시터는 “더 이상 주석 호일과 왁스 종이로 만들어지지 않았습니다. 더 나은 재료를 사용합니다. 그러나 여전히 중요한 점은” 전압 “, 여기서 두 개의 평행 판 사이의 절연체가 파손되어 장치가 파손됩니다. 이것은 커패시터의 최대 정격 DC 전압.

댓글

• +1 훌륭한 설명, 이미지 및 예제 구축
• +1. 내가 ‘ 콘덴서에 대해 읽은 최고의 설명 중 하나입니다.
• 좋은 설명이지만 ‘ t OP ‘의 질문에 직접적인 방식으로 답변 : AC를 사용하면 전압이 순간적으로 변합니다. AC 파의 모든 지점에서 전압은 다양하며 ckt에 커패시터가있을 때 이러한 전압 변화 / 변동은 다양한 강도의 전기장을 통해 유전체를 통해 다른 쪽 / 플랫으로 전송 될 수 있습니다. 따라서 유전체가 전자의 흐름에 대한 절연체 임에도 불구하고 전류가 회로에 흐릅니다.
• 전자 / 분자 분극이 파동의 수단 / 매체 역할을하는 파의 관점에서 이것을 생각해야합니다.
• @Fennekin 커패시터는 DC 전류가 단독으로, 직렬로 연결되거나 병렬로 연결되어 흐르는 것을 허용하지 않습니다. 그러나 다시 말하지만 ‘는 정상 상태입니다. 여전히 일부 전류의 초기 돌입이있을 것입니다. 직렬, 병렬 또는 단독으로 연결되어 있습니다.

추가 할 수 있는지 확인 다른 3 개의 답변에 대한 관점이 하나 더 있습니다.

커패시터는 고주파에서 단락, 저주파에서 개방처럼 작동합니다.

그러므로 두 가지 경우가 있습니다.

신호와 직렬로 연결된 커패시터

이 상황에서 AC는 통과 할 수 있지만 DC는 차단됩니다. 이를 일반적으로 커플 링 커패시터라고합니다.

신호와 병렬로 연결된 커패시터

이 상황에서 DC는 통과 할 수 있지만 AC는 접지로 단락되어 차단됩니다. 이를 일반적으로 디커플링 커패시터라고합니다.

AC 란 무엇입니까?

“High Freq”와 “Low Freq”라는 용어는 실제로 관련 숫자가 없기 때문에 다소 느슨하게 사용했습니다. 낮음과 높음으로 간주되는 것이 나머지 부분에서 일어나는 일에 따라 달라지기 때문에 이렇게했습니다. 이에 대해 자세히 알아 보려면 Wikipedia 또는 일부 RC 필터 질문.

전압 등급

커패시터에서 볼 수있는 전압은 커패시터가 물리적으로 파손될 위험이 있기 전에 커패시터에 안전하게 적용 할 수있는 최대 전압입니다. 때때로 이것은 폭발, 때때로 화재 또는 때때로 뜨거워 짐으로 발생합니다.

댓글

• Kellen, 사진을 사용해 주셔서 감사합니다.하지만 저는 캡이 DC를 차단하는 어떻게 질문에 대한 답변이 누락되었습니다. 당신은 그저 그렇다고 말할뿐입니다.
• @Stevenvh OP가 DC를 차단하는 방법에 대한 물리학이 아니라 DC를 차단하는 경우 사용되는 이유에 대한 혼란을 느꼈습니다. 또한 귀하의 답변이 좀 더 물리적 인 수준에서 설명하는 데 상당히 도움이되었으며 ‘ 그 부분을 귀하보다 더 잘 설명 할 수 없다고 생각했습니다.

설명은 반대되는 요금이 서로를 끌어 당긴다는 사실입니다. 커패시터는 매우 얇은 절연체로 분리 된 2 개의 전도 판으로 구성된 콤팩트 한 구조입니다. DC를 넣으면 한쪽은 양전하, 다른 한쪽은 음전하가됩니다. 두 전하는 서로 끌어 당기지 만 절연 장벽을 통과 할 수 없습니다. 전류 흐름이 없습니다. 이것이 DC의 이야기의 끝입니다.
AC의 경우는 다릅니다. 한쪽은 연속적으로 양전하와 음전하를 띠고 음전하와 양전하를 유인합니다. 따라서 장벽 한쪽의 변화는 다른 쪽에도 변화를 불러 일으켜 전하가 장벽을 통과하는 것으로 표시 , 그 전류는 커패시터를 통해 효과적으로 흐릅니다.

충전 된 커패시터는 항상 DC로 충전됩니다. 즉, 한쪽에는 양전하가 있고 다른쪽에는 음전하가 있습니다. 이러한 전하는 전기 에너지 저장 공간 이며, 이는 많은 회로에 필요합니다.

최대 전압 절연 장벽에 의해 결정됩니다. 특정 전압 이상에서는 고장이 발생하고 단락이 발생합니다. DC뿐만 아니라 AC에서도 발생할 수 있습니다.

간단하게 생각하는 방법은 직렬 커패시터가 DC, 병렬 커패시터는 안정적인 전압을 유지하는 데 도움이됩니다.

이것은 실제로 동일한 동작의 두 가지 애플리케이션입니다. 커패시터는 전압을 일정하게 유지하려고 반응합니다. 직렬의 경우 안정된 전압 차이를 제거하는 것이 매우 행복하지만 한쪽의 갑작스러운 변화는 전압 차이를 일정하게 유지하기 위해 다른쪽에 전달됩니다. 병렬의 경우 전압의 갑작스러운 변화는 반응했습니다.

댓글

• 좋은 간단한 답변, 좋아요

이것은 기술적 인 대답은 아니지만 “매우 재미 있고 간단하다고 생각하는 그래픽 설명입니다.

댓글

• 예, 좋습니다.하지만 ‘ AC 경로를 실제로 설명하려고하면 문제가됩니다! 🙂
• @stevenvh 예, 물론입니다. ‘ 조금 어리석지 만 ‘ ve 항상 영리하다고 생각했습니다. 🙂
• 이상한 대답입니다. : D : D : D : D : D
• 사실 커패시터가 무엇인지 명확하게 이해하는 데 많은 도움이되었습니다. 감사합니다!

주어진 전압으로 커패시터 플레이트에서 발생하는 전하량 터미널 양단은 다음 공식에 의해 제어됩니다.

\ $ Q = C \ times V \ $ (충전 = 커패시턴스 * 전압)

양측 미분 (전류는 충전), 다음을 제공합니다.

\ $ I = C \ times \ dfrac {dV} {dt} \ $ (전류 = 커패시턴스 * 전압 변화율)

DC 전압 \ $ \ dfrac {dV} {dt} = 0 \ $라고 말하는 것과 같습니다.

따라서 커패시터는 DC 전압에 대해 전류가 “통과”되는 것을 허용하지 않습니다 (즉, DC 차단).

커패시터 플레이트의 횡단 전압도 연속적인 방식으로 변경되어야하므로 커패시터는 충전 된 후 전압을 “유지”하는 효과가 있습니다. 전압은 저항을 통해 방전 될 수 있습니다. 따라서 커패시터의 매우 일반적인 용도는 레일 전압을 안정화하고 레일을 접지에서 분리하는 것입니다.

전압 정격은 정전기력이 제품의 재료 특성을 파괴하기 전에 플레이트에 적용 할 수있는 전압입니다. 플레이트 사이의 유전체 물질로 인해 커패시터로 파손되었습니다.

이러한 질문에 대한 제 대답은 항상 “물 “. 파이프를 통해 흐르는 물은 와이어를 통해 흐르는 전류에 대한 놀랍도록 정확한 비유입니다. 전류는 파이프를 통해 흐르는 물의 양입니다. 전압 차는 수압의 차이가됩니다. 파이프는 평평하게 놓여서 중력이 아무 역할도하지 않습니다.

이러한 비유에서 배터리는 워터 펌프이고 커패시터는 고무 막 파이프를 완전히 차단 합니다. DC는 파이프를 통해 한 방향으로 끊임없이 흐르는 물입니다. AC는 항상 앞뒤로 흐르는 물입니다.

이 점을 염두에두면 커패시터가 DC를 차단한다는 것이 분명합니다. 멤브레인은 지금까지만 늘어날 수 있기 때문에 물은 계속 흐르지 않습니다. 막이 늘어나는 동안 (즉, 커패시터가 충전되는 동안) 약간의 흐름이 있지만 한 지점에서 수압의 균형을 완전히 맞출 수있을만큼 늘어나서 더 이상의 흐름을 차단합니다.

It 또한 커패시터가 AC를 완전히 차단하지는 않지만 멤브레인 특성에 의존한다는 것이 분명해집니다.멤브레인이 충분히 늘어 나면 (높은 정전 용량) 물이 빠르게 앞뒤로 흐르는 데 문제가 없습니다. 멤브레인이 실제로 다소 뻣뻣하면 (예 : 얇은 플라스틱 시트) 낮은 정전 용량에 해당하고 물이 천천히 앞뒤로 흐르면 이러한 흐름은 차단되지만 매우 높은 주파수 진동은 여전히 통과합니다.

이 비유는 나에게 매우 유용해서 왜 “더 널리 사용되지 않는지 궁금합니다.

댓글

• 친구가이 비유가 더 널리 사용되지 않는 이유를 이해하는 데 도움을주었습니다. 분명히 그는 파이프의 물 흐름에 대한 직관력이 전선의 전류 흐름에 대한 직관력이 거의 없습니다!

먼저 커패시터는 DC를 차단하고 AC에 대한 임피던스가 낮은 반면, 인덕터는 AC를 차단하지만 DC를 매우 쉽게 통과시키는 경향이 있습니다. “차단”을 통해 이는 우리가 말하는 신호에 높은 임피던스를 제공한다는 의미입니다.

먼저,이를 설명하기 위해 몇 가지 용어를 정의해야합니다. 저항이 뭔지 알아요? 저항은 와트 단위로 측정되는 전력 소모를 초래하는 전류 흐름에 대한 반대입니다. 전류가 AC인지 DC인지는 중요하지 않습니다. 완벽한 저항에 의해 소비되는 전력은 어느 쪽이든 같은 양입니다.

저항은 전류 흐름에 대한 “임피던스”의 한 종류입니다. “유도 리액턴스”와 “용량 리액턴스”의 두 가지가 있습니다. 둘 다 저항과 같이 옴 단위로 측정되지만, 하나는 주파수에 따라 다르고 다른 하나는 저항처럼 실제로 전력을 소비하지 않는다는 점에서 다릅니다. 따라서 모두 합쳐서 3 가지 종류가 있습니다. 임피던스-저항성, 유도 성 및 용량 성.

인덕터의 차단 또는 임피던스 (옴 단위)는 다음과 같이 결정될 수 있습니다.

$$ X_L = 2 \ pi fL $$

여기서 2pi는 약 6.28이고, f는 신호의 주파수 (AC), L은 헨리 단위로 측정 된 인덕턴스, “X sub L”은 옴 단위의 유도 리액턴스입니다.

유도 성 리액턴스는 인덕턴스로 인한 부품의 임피던스입니다. 일종의 저항이지만 실제로는 저항처럼 와트 단위로 전력을 연소하지 않으며 주파수에 대한 “f”를 공급해야하기 때문에 값이 주어진 인덕터의 주파수에 따라 달라집니다.

주파수가 올라감에 따라 임피던스 (AC 저항)도 옴 단위로 표시됩니다. 주파수가 0이면 임피던스도 마찬가지입니다. 주파수가 0이면 DC를 의미하므로 인덕터는 사실상 DC 전류 흐름에 대한 저항이 없습니다. 주파수가 올라가면 임피던스도 높아집니다.

커패시터는 반대입니다. 용량 성 리액턴스의 공식은 다음과 같습니다.

$$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} $$

여기서 C는 패럿 단위의 캡 커패시턴스, “2pi”및 “f”는 위와 동일하며 “X-sub-C”는 옴 단위의 커패시턴스 리액턴스입니다. . 여기서 리액턴스는 주파수와 커패시턴스로 “1로 나눈”것입니다. 이는 주파수와 커패시턴스에 따라 임피던스 값이 낮아집니다. 따라서 주파수가 높으면 임피던스가 낮아지고 주파수가 0에 가까운 DC 인 경우 임피던스는 거의 무한합니다. 즉, 커패시터는 DC를 차단하지만 AC는 통과하고 주파수는 더 높습니다. AC 신호에 대한 임피던스는 더 적습니다.

나는 최단 응답 정성 분석을 수행합니다. -어웨이 접근 방식 :

DC 레일을 가로 지르는 커패시터는 실제로 공급 레일에 도달 할 수있는 모든 AC 신호를 단락시키기 위해 존재하므로 DC em의 AC 양은 > 회로가 감소합니다.

캡의 정격 전압은 캡이 볼 수있는 최대 전압 (DC 및 AC 존재!)입니다.이 전압과 캡이 실패합니다.