Qu'est-ce qu'un condensateur d'air : circuit, fonctionnement et ses applications

UN condensateur variable est un type de condensateur qui a une valeur de capacité variable. Cette condensateur comprend deux plaques où la zone entre ces plaques est simplement ajustée pour changer la capacité du condensateur. Ces condensateurs sont disponibles en deux types de condensateur à air et de condensateur ajustable. Généralement, ces condensateurs sont utilisés surtout dans Circuits LC pour le réglage des fréquences dans les radios. Cet article traite donc d'un aperçu de l'un des types de condensateurs variables comme un condensateur à air – le fonctionnement & ses applications.

Qu'est-ce qu'un condensateur à air ?

Un Définition du condensateur à air est un condensateur qui utilise l'air comme milieu diélectrique. Ce condensateur peut être conçu sous une forme de capacité fixe ou variable. Le type à capacité fixe n'est pas utilisé fréquemment car il existe différents types de condensateurs disponibles avec des caractéristiques supérieures tandis que le type à capacité variable est utilisé plus fréquemment en raison de leur construction simple.

Les condensateurs à air sont généralement constitués de deux ensembles de plaques métalliques semi-circulaires qui sont séparées par un air matériau diélectrique . Dans ces plaques métalliques, un ensemble est permanent et l'autre ensemble est relié à un arbre qui permet à l'opérateur de tourner l'ensemble pour changer la capacité si nécessaire. Lorsque le chevauchement entre deux plaques métalliques est plus grand, la capacité est plus élevée. Ainsi, la condition de capacité la plus élevée est atteinte une fois que le chevauchement entre les deux ensembles de plaques métalliques est maximal, tandis que la condition de capacité la plus basse est atteinte une fois qu'il n'y a pas de chevauchement. Pour un meilleur contrôle de la capacité, un réglage plus fin et une précision accrue, des mécanismes de démultiplication sont utilisés.

Les condensateurs à air ont une petite valeur de capacité qui varie de 100 pF à 1 nF alors que la tension de fonctionnement varie de 10 à 1000V. La tension de claquage du diélectrique est inférieure, de sorte que la panne électrique changera dans le condensateur, ce qui peut entraîner un fonctionnement défectueux du condensateur à air.

Construction de condensateurs à air et son fonctionnement

Un condensateur réglable comme un condensateur à air comprend une série de plaques d'aluminium tournantes semi-circulaires au-dessus d'un arbre central disposé entre un ensemble de plaques d'aluminium fixes également espacées. Ce condensateur a un trou percé en son centre pour passer une tige de commande. Pour contrôler cette tige, des disques alternés sont connectés pour le faire passer librement à travers les autres, ce qui signifie que l'ensemble de disques est séparé efficacement en deux groupes qui forment conjointement les deux régions de plaque du condensateur.

Une fois que les disques de condensateur ont une forme semi-circulaire, la rotation de l'ensemble mobile entraîne le changement de la quantité de chevauchement des deux groupes sur toute la surface de la plaque. Lorsque la capacité de ce condensateur dépend de toute sa surface de plaque, alors le changement dans la zone peut provoquer un changement équivalent dans la capacité du composant, de sorte qu'un opérateur est autorisé à modifier la valeur du composant à volonté.

Lorsque les plaques mobiles en aluminium sont tournées, la quantité de chevauchement entre les plaques statiques et mobiles sera modifiée. L'air entre ces ensembles de plaques fonctionne comme un diélectrique efficace qui isole les ensembles les uns des autres. Lorsque la capacité du condensateur dépend de la taille mutuelle de la plaque, cet ajustement permet simplement d'ajuster la valeur du condensateur à air.

Circuit de condensateur d'air

Le circuit de condensateur à air simple est illustré ci-dessous. Ce condensateur utilise l'air comme diélectrique et il est conçu en utilisant deux feuilles métallisées ou plaques métalliques connectées parallèlement à une certaine distance l'une de l'autre. Les condensateurs stockent l'énergie sous forme de charge électrique sur les plaques.

Une fois qu'une tension est appliquée à un condensateur à air pour mesurer la charge sur les deux plaques, le rapport de la charge 'Q' à la tension 'V' fournira la valeur de capacité pour le condensateur ainsi, il est donné comme C = Q/V. Cette équation peut également être écrite pour fournir la formule de mesure de la quantité de charge sur les deux plaques comme Q = C x V.

Une fois qu'un courant électrique est fourni dans le condensateur, il se charge, ainsi le champ électrostatique deviendra très fort car il stocke plus d'énergie entre les deux plaques.

De même, lorsque le courant sort du condensateur à air, la différence de potentiel entre ces deux plaques diminue et le champ électrostatique diminue lorsque l'énergie électrique s'éloigne des plaques. La capacité est donc l'une des propriétés d'un condensateur qui est utilisé pour stocker une charge électrique sur ses deux plaques sous forme de champ électrostatique.

Permittivité du condensateur à air

La permittivité peut être définie comme la propriété de chaque matériau, sinon le milieu utilisé pour mesurer la résistance offerte contre la formation d'un champ électrique. Il est désigné par la lettre grecque 'ϵ' (epsilon) et son unité est F/m ou farad par mètre.

Si l'on considère un condensateur qui comprend deux plaques séparées par la distance 'd', le milieu diélectrique comme l'air est utilisé entre ces deux plaques. Entre les deux plaques d'un condensateur, des molécules sont présentes qui forment des moments dipolaires électriques. Le dipôle électrique désigne une paire de charges opposées et égales. Par exemple, une seule molécule comprend une charge positive à une extrémité et une charge négative à une autre extrémité qui sont séparées par une certaine distance, comme le montre la figure suivante.

Dans le schéma suivant, les molécules sont généralement alignées de manière aléatoire dans les plaques du condensateur. Une fois que nous appliquons un champ électrique à ces plaques à l'extérieur, les molécules à l'intérieur du condensateur s'alignent d'une meilleure manière, connue sous le nom de polarisabilité. Ainsi, leur moment dipolaire génère son propre champ électrique. Ce champ électrique s'oppose ainsi au champ électrique appliqué de l'extérieur, il devient comme le pôle similaire de deux aimants qui continuent à se résister.

Lorsque les molécules s'alignent ou se polarisent davantage, elles s'opposent au champ électrique externe que nous appelons permittivité. Ici, la permittivité mesure la résistance offerte par un matériau ou un milieu à un champ électrique extérieur.

Si la permittivité du milieu est plus élevée, alors les molécules de ce milieu se polarisent mieux et offrent donc plus de résistance au champ électrique externe. De même, si la permittivité du milieu est faible, alors les molécules se polarisent faiblement, elles offrent donc moins de résistance au champ électrique externe.

La permittivité n'est pas constante, elle varie donc en fonction de différents facteurs tels que la température, l'humidité, le type de support, la fréquence du champ, l'intensité du champ électrique, etc.

La permittivité joue un rôle important dans la détermination de la capacité du condensateur. Ainsi, la capacité d'un condensateur à plaques parallèles est calculée par

C = ϵ x A/d

Où,

'A' est l'aire d'une seule plaque.

'd' est la distance entre deux plaques de condensateur.

'ϵ' est la permittivité du milieu entre les deux plaques de condensateurs.

Si vous observez les condensateurs suivants, la permittivité peut affecter clairement la capacité du condensateur.
Dans les deux condensateurs suivants, le diélectrique utilisé dans le condensateur du côté gauche est l'air. Ainsi, la permittivité relative de ce condensateur à air est peu > 1, c'est-à-dire 1,0006.

De même, dans le second condensateur, le diélectrique utilisé est du verre. La permittivité de ce condensateur est donc d'environ 4,9 à 7,5. Ainsi, par rapport à un condensateur à air, un condensateur à diélectrique en verre a une permittivité élevée.

Ainsi, le matériau avec moins de permittivité fournira moins de capacité et le matériau avec une permittivité plus élevée fournira une capacité élevée. Ainsi, la permittivité joue un rôle majeur dans la détermination de la valeur de capacité.

Les caractéristiques

Les caractéristiques d'un condensateur à air comprennent les éléments suivants.

• Les condensateurs à air sont non polaires, ce qui signifie que ces condensateurs peuvent être utilisés en toute sécurité dans des applications CA jusqu'à ce que la tension nominale la plus élevée ne soit pas dépassée.
• Ces condensateurs ont une petite capacité comprise entre 100pF et 1nF.
• La tension de fonctionnement maximale dépend principalement des dimensions physiques du condensateur.
• Une tension de travail élevée nécessite que l'espace entre deux plaques soit suffisant pour éviter la panne électrique de l'air.
• La rigidité diélectrique de l'air est inférieure à celle de nombreux autres matériaux, ce qui rend ces condensateurs inappropriés pour les hautes tensions.

Avantages

La avantages des condensateurs à air inclure les éléments suivants.

• Il a moins de courant de fuite, ce qui signifie que les pertes de fonctionnement au sein de ce condensateur sont minimes, en particulier si l'humidité n'est pas élevée.
• La résistance d'isolement est élevée.
• Bonne stabilité.
• Ils ont moins de tension de claquage.
• Le facteur de dissipation est faible.

La inconvénients des condensateurs à air inclure les éléments suivants.

• Les condensateurs à air sont disponibles en grandes tailles.
• Ces condensateurs ont moins de capacité.
• Ceux-ci sont chers.
• Il occupe plus d'espace par rapport aux autres condensateurs.

Applications

La applications des condensateurs à air inclure les éléments suivants.

• Ce condensateur est normalement utilisé dans les circuits LC résonnants, qui nécessitent des changements de capacité. Ces
• les circuits comprennent des tuners radio, des mélangeurs de fréquence et des composants d'adaptation d'impédance pour les tuners d'antenne.
• Ceux-ci sont utilisés normalement lorsqu'une capacité réglable est nécessaire, comme les circuits résonnants.
• Ce condensateur est utilisé pour régler les circuits radio et également dans les circuits où moins de pertes sont nécessaires.

Ainsi, ceci est un aperçu d'un air condensateur - travail avec des candidatures. Ces condensateurs sont en aluminium et fonctionnent bien dans des champs magnétiques très puissants. Voici une question pour vous, qu'est-ce que le diélectrique dans un condensateur?