Kondenzátor
Zásobník elektrické energie a filtr obvodů
Kondenzátor je pasivní elektrotechnická součástka, jejíž hlavní vlastností je elektrická kapacita (C). Dokáže dočasně uchovat elektrický náboj v elektrostatickém poli a vzápětí ho zase uvolnit do obvodu.
Oficiální účel a princip
Základní konstrukcí jsou dvě vodivé desky (elektrody), mezi kterými je izolant, takzvané dielektrikum. Připojením na napětí se na jedné desce začnou hromadit elektrony (záporný náboj) a z druhé jsou odsávány (kladný náboj). Desky se obrovskou silou navzájem přitahují (Coulombův zákon), ale dielektrikum zabrání přeskoku jiskry a náboj udrží.
Základní pravidlo pro průchod proudu:
Stejnosměrný proud (DC): Kondenzátor ho blokuje. Nabije se a obvod se chová jako přerušený.
Střídavý proud (AC): Kondenzátor ho propouští. Neustále se cyklicky nabíjí a vybíjí.
Vzorce a klíčové parametry
Základní vztah mezi nábojem, kapacitou a napětím je: Q = C × U
Kapacita (C): Udává se ve Faradech [F]. V praxi je 1 Farad obrovská hodnota, proto se běžně používají zlomky: mikrofarady (µF), nanofarady (nF) a pikofarady (pF).
Maximální napětí (U_max): Udává se ve Voltech [V]. Hraniční napětí, které součástka snese.
Na čem závisí kapacita? Čím větší je plocha vodivých desek a čím blíže jsou u sebe, tím větší má kondenzátor kapacitu.
Přirovnání pro snadné pochopení
Představ si vodovodní trubku, která je přepažená pružnou gumovou membránou (dielektrikum).
Když pustíš vodu jedním směrem (stejnosměrný proud), membrána se napne tlakem, ale voda skrz neproteče. Trubka je "nabitá".
Když na vodu zatlačíš střídavě tam a zpět (střídavý proud), membrána kmitá. Voda se v trubce před i za membránou hýbe. Zdá se, že voda protéká, ačkoliv fyzicky žádná kapka skrz membránu nikdy neprošla.
Rozdělení kondenzátorů v praxi
Typ kondenzátoru Polarita (+ a -) Běžná kapacita Typické vlastnosti a využití
Keramický Nezávisí na zapojení Malá (pF až nF) Rychlé nabíjení. Filtrace vysokofrekvenčního šumu v datových linkách.
Fóliový Nezávisí na zapojení Střední (nF až µF) Zvuková technika, rozběhové kondenzátory pro motory. Stabilní hodnoty.
Elektrolytický Striktně dána (+ a -) Velká (µF až mF) Funguje jako rychlá vyrovnávací "baterie" ve zdrojích pro vyhlazení napětí.
Tantalový Striktně dána (+ a -) Střední (µF) Kompaktní alternativa k elektrolytu (často SMD formát). Dlouhá životnost.
Úskalí a smrtelná rizika
Zbytkový náboj (Nebezpečí úrazu): Kondenzátor zůstává nabitý i po odpojení zařízení ze zásuvky! Velké vysokonapěťové kondenzátory (např. ve zdrojích, mikrovlnkách, starých CRT televizích) dokážou zabít i několik dní po vypnutí přístroje. Před jakýmkoliv servisem se musí deska bezpečně vybít (ideálně přes výkonový rezistor).
Přepólování a exploze: U elektrolytických a tantalových kondenzátorů musíte vždy dodržet polaritu. Pokud je zapojíte obráceně (plus na minus), začne uvnitř vřít chemický elektrolyt, vyvine se plyn a kondenzátor tlakem doslova exploduje a rozprskne se do okolí.
Průraz dielektrika: Pokud obvodem pustíte vyšší napětí, než je na součástce uvedeno (U_max), elektrony prorazí izolační vrstvu uvnitř. Kondenzátor se tím vnitřně zkratuje a je nenávratně zničen.
