# Kondensators[labot | labot pirmkodu]

Kondensatora attēlojums elektriskajās shēmās. No kreisās puses uz labo: kondensators ar nemainīgu kapacitāti, polarizēts kondensators, maiņkondensators
**Kondensators** (no latīņu: *condensare* — 'sablīvēt') jeb, precīzāk, **elektriskais kondensators** ir ierīce elektriskā lauka enerģijas uzkrāšanai — pasīvais elektronikas komponents (radiodetaļa) ar noteiktu elektriskās kapacitātes vērtību un lielu reaktīvo pretestību. Tam ir vismaz divi klājumi, kas izgatavoti no elektriskajiem vadītājiem. Klājumi atdalīti ar dielektriķi (strāvu nevadošu vielu) un tiem pievienoti izvadi ieslēgšanai elektriskajā ķēdē.
Jo lielāks ir klājumu laukums un jo tuvāk tie atrodas viens otram, jo lielāku lādiņu iespējams uzkrāt kondensatorā, jeb, citiem vārdiem sakot, ir lielāka tā elektriskā kapacitāte.

## Vēsture

Pirmo kondensatoru 1745. gadā izgatavoja vācu fiziķis Evalds Jurgens fon Kleists un holandiešu fiziķis Pīters van Mušenbruks. Tā kā tas notika Leidenes pilsētā un izgatavotā ierīce sastāvēja no stikla trauka, kam iekšpusē un ārpusē bija folijas klājumi, to nosauca par "Leidenes trauku". Šo kondensatoru varēja uzlādēt ar elektrostatisko mašīnu un tas spēja uzkrāt visai ievērojamu augstsprieguma lādiņu.

Latvijā ražots kondensators (20. gadsimta 30. gadi)
## Kondensatora īpašības

Kondensatora galvenā īpašība — tas vada tikai maiņstrāvu, bet līdzstrāvai tas ir izolators. Tādēļ līdzstrāvas ķēdes shēmā, kurā ir kondensators, tā apzīmējums ir aizstājams ar pārrāvumu. Līdzstrāvu kondensators nevada tādēļ, ka tā klājumi ir atdalīti ar dielektriķi (ieslēdzot kondensatoru līdzstrāvas ķēdē, tajā īsu brīdi plūst tā saucamā uzlādes strāva). Savienojot uzlādēta kondensatora klājumus ar vadītāju, ķēdē plūst izlādes strāva (notiek kondensatora izlādēšanās). Šo strāvu stiprums un ilgums atkarīgs no kondensatora kapacitātes un ķēdes pretestības.
Savukārt maiņstrāvu kondensators spēj vadīt, jo notiek cikliska klājumu pārlādēšanās un elektriskajā ķēdē plūst strāva. Maiņstrāvas vadīšanas spēja ir atkarīga arī no strāvas frekvences.

### Kapacitāte

Kapacitāte ir galvenais kondensatora raksturlielums. Kapacitātes mērvienība ir farads. Praksē lietojamo kondensatoru kapacitāte ir no dažiem pikofaradiem līdz desmitiem un simtiem tūkstošu mikrofaradu. Ir arī speciāli kondensatori (jonistori) ar sevišķi lielu kapacitāti — desmitiem faradu.
Lai iegūtu lielāku kapacitāti, var saslēgt paralēli vairākus kondensatorus.
Kapacitāte atkarīga ne tikai no klājumu izmēra un savstarpējā attāluma, bet arī no starpklājumu vides dielektriskās caurlaidības.
Kondensatora kapacitātes attiecību pret tā masu vai tilpumu sauc par īpatnējo kapacitāti.

Augstsprieguma kondensators ar darba spriegumu 25 000 V
### Darba spriegums

Kondensatora darba spriegums ir spriegums, pie kura kondensators spēj ilgstoši darboties, nemainot savas īpašības. Parasti darba spriegums samazinās, paaugstinoties temperatūrai.

Uzlādējot kondensatoru ar pārāk liela sprieguma strāvu, var notikt dielektriķa caursišana — tad kondensators iziet no ierindas. Tādēļ augstsprieguma kondensatoros lieto biezāku dielektriķa slāni un šādiem kondensatoriem mēdz būt lielāki izmēri. Kondensatorus var saslēgt virknē, lai iegūtu lielāku darba spriegumu.

### Temperatūras koeficients

Kondensatora kapacitātes temperatūras koeficients raksturo kapacitātes atkarību no temperatūras. To izsaka kā kapacitātes izmaiņu, temperatūrai mainoties par 1 °C. Šis koeficients var būt kā negatīvs, tā pozitīvs. Tas ir svarīgs mazas kapacitātes kondensatoriem, ko lieto augstfrekvences ķēdēs. Termokondensatoriem ir sevišķi liels un precīzi normēts temperatūras koeficients.

## Kondensatoru tipi

Nelielas kapacitātes keramiskie cauruļveida kondensatori
Lielas kapacitātes elektrolītiskie kondensatori
Kondensatorus klasificē galvenokārt pēc dielektriķa veida, jo no tā atkarīgi svarīgi kondensatora parametri.

* Kondensatori ar gāzveida dielektriķi
* Kondensatori ar cietu neorganisku dielektriķi
	+ Stikla (stikla-emaljas, stikla-keramiskie) kondensatori
	+ Vizlas kondensatori
	+ Keramiskie kondensatori
* Kondensatori ar cietu organisku dielektriķi
	+ Papīra kondensatori
	+ Metāla-papīra kondensatori
	+ Plēves (polistirola, teflona, lavsāna u.c.) kondensatori
	+ Kombinētie papīra-plēves kondensatori
* Elektrolītiskie un oksīdu-pusvadītāju kondensatori (izceļas ar sevišķi lielu īpatnējo kapacitāti, mēdz būt polāri)

Kondensatorus iedala arī pēc iespējas mainīt to kapacitāti:

* pastāvīgajiem kondensatoriem kapacitāti mainīt nav paredzēts,
* maiņkondensatoriem kapacitāte ir mehāniski maināma, tos bieži apvieno maiņkondensatoru blokos,
* varikondiem kapacitāti var mainīt ar elektrisko spriegumu,
* termokondensatoriem kapacitāte mainās atkarībā no temperatūras,
* pieskaņošanas kondensatoriem kapacitāti paredzēts mainīt nedaudzas reizes un nelielās robežās.

Bez tam mūsdienās ir lietojami dažādi speciāli kondensatori.

* Augstsprieguma kondensatori
* Impulskondensatori
* Atbalsta kondensatori
* Caurejamie kondensatori

### Plakņu kondensatori

Plakņu kondensatora attēlojums
Vienkāršākais plakņu kondensators ir divas paralēlas vadītāja plaknes (klājumi), starp kurām ir dielektriķa starplika. Ja plaknes uzlādē ar pretēju zīmju lādiņiem WIKINIUM\_MATH\_PH\_0 , tad plakņu potenciālu starpību (spriegumu) WIKINIUM\_MATH\_PH\_2 , kondensatora klājuma lādiņu WIKINIUM\_MATH\_PH\_4 un tā kapacitāti WIKINIUM\_MATH\_PH\_6 saista sakarība WIKINIUM\_MATH\_PH\_8 . Spriegums starp klājumiem WIKINIUM\_MATH\_PH\_10 , kur WIKINIUM\_MATH\_PH\_12 ir plaknes virsmas lādiņa blīvums, WIKINIUM\_MATH\_PH\_14 ir attālums starp plaknēm, WIKINIUM\_MATH\_PH\_16 ir dielektriķa absolūtā dielektriskā caurlaidība. Tā kā WIKINIUM\_MATH\_PH\_18 , kur WIKINIUM\_MATH\_PH\_20 ir kondensatora klājuma laukums, tad WIKINIUM\_MATH\_PH\_22 . Ja plakņu kondensatoram ir vairāki klājumi un to skaits ir WIKINIUM\_MATH\_PH\_24 un tie pamīšus uzlādēti ar pretēju zīmju lādiņiem, tād kondensatora kapacitāte WIKINIUM\_MATH\_PH\_26 .

### Sfēriski un cilindriski kondensatori

Sfēriska kondensatora attēlojums
Sfērisku kondensatoru veido koncentriskas vadītāju sfēras. Ja kondensatoru veido divas sfēras, kuru rādiusi ir WIKINIUM\_MATH\_PH\_28 un WIKINIUM\_MATH\_PH\_30 , tā kapacitāte WIKINIUM\_MATH\_PH\_32 .

Cilindrisku kondensatoru veido koncentriski vadītāju cilindri. Ja kondensatoru veido divi cilindri, kuru rādiusi ir WIKINIUM\_MATH\_PH\_34 un WIKINIUM\_MATH\_PH\_36 un kuru augstums ir WIKINIUM\_MATH\_PH\_38 , tā kapacitāte WIKINIUM\_MATH\_PH\_40 .

## Uzlādēta kondensatora elektriskā lauka enerģija

Uzlādēta kondensatora katrs klājums atrodas cita klājuma elektriskajā laukā. Ja kondensatora klājuma virsmas punktos elektriskā lauka potenciāls WIKINIUM\_MATH\_PH\_42 un klājuma lādiņš WIKINIUM\_MATH\_PH\_44 , tad kājuma potenciālā enerģija WIKINIUM\_MATH\_PH\_46 . Kondensatoram ar kapacitāti WIKINIUM\_MATH\_PH\_48 potenciālo enerģiju aprēķina šādi: WIKINIUM\_MATH\_PH\_50 . Tā kā spriegums starp klājumiem WIKINIUM\_MATH\_PH\_52 , potenciālo enerģiju var aprēķināt šādi: WIKINIUM\_MATH\_PH\_54 .

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_56 ir kondensatorā uzkrāta elektriskā lauka enerģija, kondensatoru izlādējot to var pērvērst citos enerģijas veidos.

## Kondensatoru slēgumi

Kondensatoru baterijas ir vairāku kondensatoru paralēls, virknes vai jaukts slēgums.

* Divu kondensatoru paralēlslēguma attēlojumsSaslēdzot divus kondensatorus paralēli, savienoto klājumu potenciāli izlīdzinās un spriegums starp abu kondensatoru klājumiem ir vienāds. Paralēlslēguma kapacitāte WIKINIUM\_MATH\_PH\_58 . WIKINIUM\_MATH\_PH\_60 paralēli savienotu kondensatoru kapacitāte WIKINIUM\_MATH\_PH\_62 .
* Divu kondensatoru virknes slēgumsSaslēdzot divus kondensatorus virknē, spriegumu starp kondensatoru klājumiem summējas WIKINIUM\_MATH\_PH\_64 un abu savstarpēji savienoto kondensatoru klājumu lādiņu absolūtās vērtības ir vienādas. WIKINIUM\_MATH\_PH\_66 , WIKINIUM\_MATH\_PH\_68 , WIKINIUM\_MATH\_PH\_70 , kur WIKINIUM\_MATH\_PH\_72 ir kondensatoru sistēmas kopējā kapacitāte. WIKINIUM\_MATH\_PH\_74 virknē savienotu kondensatoru kapacitāte WIKINIUM\_MATH\_PH\_76 .
* Kondensatoru jauktajam slēgumam kapacitāti nosaka, atsevišķi aprēķinot paralēli savienoto un virknē savienoto kondensatoru kapacitātes un pakāpeniski vienkāršojot jauktā slēguma shēmu.

## Kondensators maiņstrāvas ķēdē

Pieslēdzot kondensatoru maiņspriegumam, kondensators tiek pārmaiņus uzlādēts un izlādēts, un ķēdē plūst maiņstrāva. Ja kondensators, kura kapacitāte ir **C** pieslēgts sinusoidālam maiņspriegumam, tad jebkurā laika momentā ir spēkā sakarība **U=q/C**.
 Sakarība starp strāvas un sprieguma amplitūdām **Im=ωCUm** ir Oma likums maiņstrāvas ķēdei, kurā ir tikai kondensators (**ω** — leņķiskā frekvence, rad/sek). Pēc šī likuma kondensatora pretestība maiņstrāvai ir šāda:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_78 , kur WIKINIUM\_MATH\_PH\_80
Pretestību **Xc** sauc par **reaktīvo kapacitīvo pretestību**.
Ja **C** mēra farados, **f** hercos, tad **Xc** ir izteikts omos. Pēc sprieguma un strāvas vienādojumiem redzams, ka maiņstrāvas ķēdē, kurā ir tikai kondensators, strāva apsteidz spriegumu fāzē par 90°. Šādu strāvu sauc par **reaktīvo kapacitīvo strāvu**.

## Kondensatoru praktiskā pielietošana

Kondensatorus plaši izmanto gandrīz visās elektrotehnikas un elektronikas jomās. Kopā ar rezistoriem un induktivitātes spolēm tos izmanto tādu elektrisko ķēžu un shēmu veidošanai, kuru īpašības ir atkarīgas no frekvences (svārstību kontūri, filtri, atgriezenisko saišu ķēdes). Izlādējoties lielas kapacitātes augstsprieguma kondensatoriem, var iegūt lieljaudas elektriskos impulsus (piemēram, zibspuldzēs, dažos lāzeru veidos u.c.). Izmantojot kondensatorus, var novērst nevēlamas līdzstrāvas pulsācijas, uzkrāt enerģiju un ātri to vajadzības gadījumā atdot. Mikroskopiskus kondensatorus izmanto kā elektroniskās atmiņas elementus.
Rūpnieciskajā elektrotehnikā kondensatorus izmanto reaktīvās jaudas kompensēšanai.

## Ārējās saites

* Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Kondensators.

* *Encyclopædia Britannica* raksts (angliski)
* Kondensatori

## Atsauces