Kondensator

Teori

Allmänt

En kondensator består i princip bara av två metallplattor som är mycket nära varandra. Mellan plattorna finns ett tunt lager av någon isolator. Plattorna är inte elektriskt ihopkopplade, så någon ström går ej mellan plattorna. Isolatorn mellan plattorna kan vara t.ex. oxid, plast eller keramik. Isolatorn kallas dielektrum. Kapacitansen blir större desto närmare skivorna är varandra och desto större arean på de är. Den beror även på vilken typ av dielektrum man har.

Egenskapen hos en kondensator att lagra elektriska laddningar kallas kapacitans. Ju fler laddningar den kan lagra för en viss spänning, desto högre är dess kapacitans.

Enheten för kapacitans är 1 Farad, beteckning C. En Farad är 1 As/V (Amperesekund per Volt).

Serie och parallellkopplingar

Hittar man inte en kondensator med rätt kapacitans eller spänningstålighet på en kondensator kan man koppla flera parallellt eller i serie. Hur kapacitansen ändras är tvärtom mot motstånd, seriekopplar man motstånd ökar resistansen, parallellkopplar man motstånd minskar resistansen. Seriekopplar man kondensatorer minskar kapacitansen (man kan tänka sig att avståndet mellan skivorna blir större) och parallellkopplar man kondensatorer ökar kapacitansen (man kan tänka sig att arean på plattorna ökas).

Seriekoppling

Som ovan nämndes, seriekopplar vi kondensatorer minskar kapacitansen, men spänningståligheten ökar däremot. Totalkapacitansen kan beräknas med:

1/C = 1/(1/C1 + 1/C2 + 1/C3)

Exempel: Seriekopplar vi en 33µF och en 50µF kondensator får vi:

1/C = 1/(1/33µF + 1/50µF)

C blir då ca. 20µF.

En tumregel vid seriekoppling är att C är alltid mindre än den minsta seriekapacitansen.

Vid seriekoppling av kondensatorer som inte tål hela spänningen, behöver man koppla högohmiga motstånd parallellt med kondensatorerna. Annars kan kondensatorernas läckström göra så att en kondensator får för hög spänning över sig.

Parallellkoppling

Parallellkoppling är bra om vi vill ha en större kapacitans än vi får ur en enskild kondensator. Vid parallellkoppling bestämmer kondensatorn med lägsta spänningståligheten kretsens totala spänningstålighet.

Totala kapacitansen för parallellkoppling är något lättare än för seriekoppling, det är bara att addera delkapacitanserna.

C = C1 + C2 + C3 osv.

Exempel: Parallellkopplar vi en 33µF kondensator med en 50µF får vi:

C = 33µF + 50µF = 83µF

Kombinerade kretsar

Man kan kombinera serie- och parallellkopplingar. Exempel: Beräkna totalkapacitansen:

Vi börjar med att räkna ut parallellkopplingen C2-C3. Som vi lärde oss tidigare, är totalkapacitansen summan av delkapacitanserna.

C2-C3 = C2 + C3 = 5µF + 8µF = 13µF.

Sedan tar vi C5 och C7 som är kopplade i serie. Räknar vi ut kapacitansen för dessa, kan vi räkna ut kapacitansen för parallellkopplingen C4-C5-C6.

C5-C7 = 1/(1/C5 + 1/C7) = 1/(1/10µF + 1/2µF) = 1,7µF.

Nu kan vi ta itu med parallellkopplingen C4 - C5-7 - C6:

C6-C5-C7-C4 = 10µF + 1,7µF + 400nF = 12,1µF.

Nu är det bara en seriekoppling kvar, den räknar vi lätt ut:

Ctot = 1/(1/C1 + 1/C2-3 + 1/C5-C6-C7-C4) = 1/(1/1µF + 1/13µF + 1/12,1µF) = 0,9µF.

Totalkapacitansen för kretsen är alltså 0,9µF.

Länktips

Tutorial med lite hjälp för identifiering av kondensatorer (engelska)