Schémata zapojení kondenzátorů – výpočet kapacity

Tento článek poskytuje různá schémata pro připojení kondenzátorů a také vzorce pro jejich výpočet s příkladem.

Sériové zapojení kondenzátorů

Pokud podmíněně rozdělíme vývody každého kondenzátoru na první a druhý vývod, sériové zapojení kondenzátorů se provede následovně: druhý vývod prvního kondenzátoru se připojí k první vývodu druhého kondenzátoru, druhý vývod druhý kondenzátor je připojen k první svorce třetího atd. Získáme tak skupinu (blok) sériově zapojených kondenzátorů se dvěma volnými vývody – první vývod prvního kondenzátoru v bloku a druhý vývod posledního kondenzátoru, přes který je tento kondenzátorový blok připojen k elektrickému obvodu.

Schéma sériového zapojení kondenzátorů bude vypadat takto:

Ve skutečnosti je sériové zapojení kondenzátorů následující:

S tímto schématem připojení budou náboje na kondenzátorech stejné:

kde: Q₁,Q₂,Q₃ – respektive poplatek na prvním, druhém, třetím atd. kondenzátory

Napětí na každém kondenzátoru s tímto obvodem závisí na jeho kapacitě:

U ₁, NEBO₂, NEBO₃ – respektive napětí na prvním, druhém, třetím kondenzátoru
C ₁C₂C₃ – kapacita prvního, druhého a třetího kondenzátoru

V tomto případě bude celkové napětí:

Celkovou kapacitu kondenzátorů v sériovém zapojení lze vypočítat pomocí následujících vzorců:

Při sériovém zapojení dvou kondenzátorů:

Když jsou tři nebo více kondenzátorů zapojeny do série:

Paralelní zapojení kondenzátorů

Pokud podmíněně rozdělíme vývody každého kondenzátoru na první a druhý vývod, paralelní zapojení kondenzátorů se provede následovně: první vývody všech kondenzátorů se připojí k jednomu společnému bodu (konvenčně – bod č. 1) druhý vývody všech kondenzátorů jsou připojeny k jinému společnému bodu (tradičně – bod č. 2). Výsledkem je skupina (blok) paralelně zapojených kondenzátorů, jejichž připojení k elektrickému obvodu je provedeno přes podmíněné body č. 1 a č. 2.

Schéma paralelního zapojení kondenzátorů bude vypadat takto:

Paralelní zapojení kondenzátorů tedy bude vypadat takto:

S tímto obvodem bude napětí na všech kondenzátorech stejné:

Nabíjení každého kondenzátoru bude záviset na jeho kapacitě:

V tomto případě se celkový náboj obvodu bude rovnat součtu nábojů všech paralelně připojených kondenzátorů:

Celkovou kapacitu kondenzátorů v paralelním zapojení lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:

Smíšené zapojení kondenzátorů

Obvod, ve kterém jsou dvě nebo více skupin (bloků) kondenzátorů s různými vzory zapojení, se nazývá obvod smíšeného zapojení kondenzátorů.

Zde je příklad takového diagramu:

Pro výpočty jsou takové obvody podmíněně rozděleny do skupin identicky připojených kondenzátorů, po kterých se provádějí výpočty pro každou skupinu podle výše uvedených vzorců.

Pro názornost uvádíme příklad výpočtu celkové kapacity tohoto obvodu.

Příklad výpočtu

Podmíněným rozdělením diagramu do skupin dostaneme následující:

Jak je vidět z diagramu, v první fázi jsme identifikovali 3 skupiny (bloky) kondenzátorů, přičemž kondenzátory v první a druhé skupině jsou zapojeny do série a kondenzátory ve třetí skupině jsou paralelně.

Pojďme spočítat každou skupinu: