Схемы любой сложности в электротехнике можно представить в виде множества звеньев, связанных узлами. Отдельные звенья и элементы могут быть связаны последовательно или параллельно. Рассмотрим особенности параллельного и последовательного подключения конденсаторов.
В последовательном и параллельном соединении может участвовать более двух деталей. В первом случае детали соединяются «цепочкой». Во втором случае все детали соединяются одноименными выводами, и две точки соединения подключаются к схеме.
Большинство электрических схем разлагаются на ряд последовательных и параллельных звеньев. Даже если это не так (когда есть узлы или компоненты с нечетным количеством выводов), в схеме всё равно, как правило, имеется множество последовательно и параллельно соединенных участков.
Емкость соединенных конденсаторов
Заметим, что как бы ни были соединены конденсаторы, если в рассматриваемом соединении нет других элементов, то такой участок схемы может только накапливать и отдавать заряд. Никаких других электрических преобразований здесь нет. А значит, с точки зрения внешней схемы, несколько конденсаторов представляют также конденсатор некоторой емкости. Однако эта емкость будет, конечно, отличаться от емкости составляющих конденсаторов. Формулы последовательного и параллельного соединений конденсаторов также будут различны.
Емкость параллельного соединения конденсаторов находится по формуле:
$$C_{пар}=C_1+C_2+…+C_n$$
Емкость последовательного соединения конденсаторов находится по формуле:
$${1over C_{посл}}={{1over C_1}+{1over C_1}+…{1over C_n}}$$
Запомнить сами формулы несложно: в обоих случаях результат равен сумме составляющих. Разница в том, что для первого случая составляющие и результат формулы — это сами емкости. А для второго случая — это обратные величины.
Запомнить, где какая формула используется, можно, учитывая два момента:
- емкость характеризует легкость зарядки конденсатора;
- при обычной сумме результат становится больше, при суммировании же обратных величин результат будет меньше.
Теперь остается представить, как распределяется общий заряд по параллельному и по последовательному соединению.
Если конденсаторы соединены параллельно, то это эквивалентно увеличению площади их обкладок. Большие по размеру обкладки «вмещают» больше электронов, зарядить их легче, емкость будет больше. Справедлива формула с суммой емкостей.
Если конденсаторы соединены последовательно, то для заряда каждого конденсатора необходимо преодолеть напряжение, которое имеется на всех остальных конденсаторах (они ведь тоже заряжаются), и по мере заряда это напряжение растет. Следовательно, последовательные конденсаторы зарядить труднее, емкость будет меньше. Справедлива формула с обратными значениями емкостей.
Формулы последовательного и параллельного соединения конденсаторов аналогичны формулам общего сопротивления для соединений резисторов, но используются «наоборот»: у резисторов формула с суммой значений используется в последовательном соединении, а формула с суммой обратных величин — в параллельном.
Что мы узнали?
Конденсаторы могут быть соединены последовательно или параллельно. В обоих случаях с точки зрения внешней схемы результатом будет некоторая электроемкость. Ее значение равно сумме емкостей для параллельного соединения. Если соединение последовательно, то обратная величина общей емкости будет равна сумме обратных величин отдельных емкостей.
