4.1
Obecné vlastnosti kondenzátoru
Z technického (konstrukčního) pohledu je kondenzátor realizován jako dvě vodivé desky, které jsou od sebe odděleny nevodivým materiálem, který označujeme jako dielektrikum. Schematické značky kondenzátoru vypadají takto:
+
29. Schematické značky kondenzátorů
Obr. 29. Schematické značky kondenzátorů
Z výše uvedeného obrázku vyplývá, že podoba schematické značky kondenzátoru závisí na konstrukčním provedení vodivých desek a materiálu dielektrika. Ve schematickém zobrazení kondenzátoru jako součástky je rezervovaným symbolem písmeno C. Pokud se v zapojení (schématu) nachází více kondenzátorů, používáme stejného principu značení jako u rezistorů (písmeno R). Tak například C1, C2, C3, nebo CI, CII, CIII. Základním parametrem kondenzátoru je jeho vlastní kapacita. Jednotkou kapacity je jeden farad [F]. V praktické elektrotechnice využíváme často kondenzátory s hodnotami kapacity ve velmi širokém rozmezí hodnot:
  • kF – kilofarad, tedy 103 F (1 000 F),
  • F – farad, tedy 100 F (1 F),
  • mF – milifarad, tedy 10-3 F (0,001 F),
  • µF – mikrofarad, tedy 10-6 F (0,000 001 F),
  • nF – nanofarad, tedy 10-9 F (0,000 000 001 F),
  • pF – pikofarad, tedy 10-12 F (0,000 000 000 001 F).
Poznámka
Hodnota kondenzátoru o velikosti 1 000 F zatím v době psaní tohoto textu (říjen 2019) není v běžné praktické elektrotechnice používána. Moderní technologie při výrobě kondenzátorů jdou neustále dopředu a je jen otázkou času, kdy se budou kondenzátory (bloky kondenzátorů) s touto hodnotou kapacity používat daleko častěji než dnes. Hovoří se o využití v automobilovém průmyslu (elektromobily), kde mají tyto vysokokapacitní kondenzátory nahradit klasické baterie.
Základními parametry, se kterými musíme u kondenzátoru počítat, jsou:
  • kapacita kondenzátoru,
  • maximální napětí kondenzátoru (nazýváme jej jmenovité provozní napětí),
  • vlastnosti kondenzátoru ve stejnosměrných obvodech (aplikacích),
  • vlastnosti kondenzátoru ve střídavých aplikacích (nf, vf).
4.1.1
Definice kondenzátorů
Pojmem kondenzátor v elektrotechnice definujeme součástku, která má schopnost pracovat s elektrickým nábojem. Kondenzátor je schopen vykonávat následující činnosti:
  • ukládat elektrický náboj (hovoříme o nabíjení kondenzátoru),
  • udržovat (uchovávat) náboj,
  • odevzdávat náboj zpět do obvodu (hovoříme o vybíjení kondenzátoru).
Kondenzátor označujeme jako akumulační prvek. Z konstrukčního pohledu je tvořen dvěma kovovými elektrodami (deskami), které se překrývají plochou S a jsou od sebe odděleny dielektrikem. Kapacita kondenzátoru C jako základní vlastnost je definována:
C=Ɛ0ƐrSl            [F;F/m,m2, m] ,
kde C je kapacita kondenzátoru [F – Farad], Ɛ0 je dielektrická konstanta, nazývaná permitivita vakua (má hodnotu Ɛ0 = 8,854·10-12 [F/m]), Ɛr je relativní permitivita materiálu dielektrika [-], S je plocha desek kondenzátoru [m2] a l je vzdálenosti desek kondenzátoru [m].
Dielektrikum kondenzátoru může být vyrobeno z následujících materiálů:
  • vzduch Ɛr = 1,0006,
  • keramika Ɛr = 10–100,
  • slída Ɛr = 6–7,
  • kondenzátorový papír Ɛr = 2–5,
  • polystyren Ɛr = 2–3.
Poznámka
Zvýšení kapacity kondenzátoru dosáhneme vhodnou volbou dielektrika, zvětšením plochy desek a snížením vzdálenosti desek. Obě vlastnosti kondenzátoru (plocha a vzdálenost) však narážejí na konstrukční limity. Zvětšování plochy desek vede ke zvětšování rozměrů kondenzátoru. Snižování vzdálenosti vodivých desek kondenzátoru snižuje hodnotu maximálního pracovního napětí kondenzátoru.