Слово конденсатор вже досить міцно увійшло мову всіх аудіофілів. Дійсно, зараз мало кого зустрінеш без цього девайсу. Спробуємо розібратися, що це таке, як він працює, навіщо він потрібен, чи потрібно його встановлювати і найголовніше, як його встановлювати.
Про все по порядку, і відразу хочеться помітити, що з технічної точки зору неправильно називати героя нашої теми – конденсатор. Тут все досить просто: і форми, і параметри, і функціональність досить схожі, але назва все-таки набридла. Конденсатором в автозвуку насправді є іоністор.
Трохи теорії. Як ми знаємо (або пригадаємо) зі шкільного курсу фізики, конденсатор є двома пластинами (обкладками), між якими розміщений діелектрик, чия товщина менше розміру пластин. Діелектрик не дозволяє пластинам обмінюватися електронами, за те дозволяє їм їх накопичувати, внаслідок чого утворюється ємність, саме те, що ми звикли називати конденсатором, кондером, кондеєм тощо.
Іоністор же є чимось середнім між конденсатором і хімічним. джерелом струму. Діелектриком (обкладкою) в ньому служить подвійний діелектричний шар, інакше кажучи, іоністор здатний накопичувати набагато більший заряд при тих же розмірах, що і конденсатор.
Навіщо він потрібний? Якщо коротко, то функція кондера в автозвуку розвантажити акумулятор, генератор і згладити частотну характеристику акустики в піку.
Простий приклад: ви поставили в машину кілька потужних сабвуферів, аля Kicker SL7, потужні підсилювачі та гарну акустику.При будь-якій спробі послухати музику голосніше, ви будете спостерігати музику в салоні свого авто (це як мінімум) в такт ритму, звук буде явно далекий від очікуваного, баси будуть «рваними», а в гірших випадках будете змушені постійно міняти акумулятор або скінчите генератор . Вся справа в тому, що ні той ні інший не здатні миттєво виробляти і віддавати енергію, проте це здатний взяти на себе наш герой через свою велику ємність.
Отже, навіть людині, яка не знається на технічній складовій, стануть зрозумілі всі плюси і мінуси.
Якщо у вас досить складна або потужна акустична система – має сенс установка і на моноблок і багатоканальні підсилювачі.
З установкою можуть виникнути кілька проблем: куди поставити, як підключити. Тут також усе по порядку. Перед початком не полінуйтеся вимкнути АКБ. Розташовувати потрібно строго поруч із підсилювачем, так, щоб довжина силових проводів була якнайменша. Використовуючи кріплення, що йдуть у комплекті, як варіант, прикрутити до корпусу сабвуфера, подіуму або акустичної полиці. Можливо, доведеться попітніти, але якщо цей пункт минули, то далі можна розслабитись. Прокладаємо силовий провід () від акумулятора до місця кріплення конденсатора, клему поки що не накидаємо. Провід коротше з'єднуємо негативний висновок ємності з корпусом автомобіля. Тепер найцікавіше: в настановному комплекті, якщо ви пильні, можна помітити невеликий резистор. Він потрібний для зарядки конденсатора. Не варто намагатися просто накинути позитивну клему на нього і чекати на зарядки, швидше за все перегорить запобіжник.Прикручуємо резистор до клеми (+) дроту і кладемо на клему (+) кондея. Через деякий час загориться цифрове табло, значення на якому поступово зростатиме. Це показник заряду. Щойно значення остаточно встановилося – зарядку закінчено. Знімаємо резистор і робимо маніпуляції з підключенням, що залишилися, зрозумілі. Все готове!
П: у мене в комплекті немає резистора. Як зарядити?
В: як резистор можна використовувати звичайну автомобільну лампу розжарювання, бажано з патроном (для зручності підключення).
П: я чув, що автомобільні конденсатори, та й взагалі конденсатори вибухають, чи це так?
В: Вибухнути можуть конденсатори, при недотриманні полярності. Про вибух в авто мені поки що нічого не відомо. Але в будь-якому випадку, суворо рекомендую дотримуватися полярності.
П: вольтметр показує неправильне значення. Що робити?
В: зніміть кришку (або поруч може отвір) ви побачите невеликий потенціометр, обертаючи який можна встановити необхідне значення.
П: правда, що ємність має розраховуватися за пропорцією, на 1кВт доводиться 1фД?
В: конденсатор – не батарейка. Установка навіть на 10кВт напівфарадного принесе свою користь. Конкретної залежності немає, та й важко знайти ємність менше 1фд.
Цікаві факти: при негативних температурах ємність конденсатора\іоністора здатна збільшуватися, хоч і не значно.
У продажу є такі ємності, які здатні забезпечити пуск двигуна.
Перший конденсатор був створений 1745 р. голландським ученим Пітером Мушенбруком , професором Лейденського університету. Проводячи досліди з електризації тіл, він опустив провідник від кондуктора електричної машини в скляний графин з водою.Випадково торкнувшись пальцем цього провідника, вчений відчув сильний електричний удар. Пізніше рідину замінили металевими провідниками зсередини та зовні банки та назвали цю банку лейден-ської (Рис. 4.68). У такому вигляді вона існувала майже 200 років.
Більш складні та досконалі конден-сатори знайшли широке застосування в сучасних електротехніці та радіоелектронної техніки. Вони є у фільтрах адаптерів, які подають постійну напругу для живлення електронних приладів, у радіо-приймачах і радіопередавачах як елементи коливальних контурів або складові різних функціональних схем електронної апаратури. У фотоспалахах конденсатори накопичують великий заряд, необхідний для роботи імпульсної лампи.
Мушенбрук Пітер Ван (1692 – 1761) – голландський фізик. Народився в Лейді. Закінчив Лейденський університет, був професором Дуйсбурзького, Утрехтського і з 1740 р. Лейденського університетів. Роботи присвячені електриці, теплоті, оптиці. У 1745 р. незалежно від Клейста винайшов перший конденсатор – лейденську банку і провів з нею ряд дослідів, зокрема звернув увагу на фізіологічну дію струму. Був автором першого системного курсу фізики, а його двотомне видання «Введення в натуральну філософію» (1762 р.) було енциклопедією фізичних знань того часу.
В електротехніці конденсатори забезпечують необхідний режим роботи електродвигунів, автоматичних і релейних приладів, ліній електропередач і т.п. Матеріал із сайту
У багатьох широкодіапазонних радіоприймачах конденсатори змінної ємності (Рис. 4.69) дозволяють плавно змінювати власну частоту коливального контуру при пошуку передачі необхідної радіостанції.Широко поширені конденсатори, ємність яких можна змінювати електричним способом. Їх називають варикапами.
Конструктивно конденсатори можуть бути плоскими , трубчастими , дисковими . Як діелектрика в них застосовують парафінований папір, слюду, повітря, пластмаси, кераміку і т. п. (рис.4.70). Завдяки штучним ізоляційним матеріалам у наш час створені конденсатори великої ємності, що припадає на одиницю об'єму.
За іншою версією (як відомо, правдоподібність історичних фактів дуже частот досить складно довести) Мушенбрук спеціально намагався «зарядити» воду в банку. На той час вчені та дослідники ще вважали, що електрика – це якась рідина, яка знаходиться в будь-якому зарядженому тілі чи предметі. Так ось, вчений спеціально опустив електрод електричної машини у воду, а потім узявши однією рукою банку, а іншою випадково торкнувшись електрода він знову таки відчув потужний удар струмом. А оскільки досвід проводився в місті Лейден, то цю банку – прототип конденсатора, стали називати Лейденської банкою.
Є й ще одна версія події, що відбулася. Приблизно водночас – 1745 року настоятель собору в Померанії – німецький священнослужитель Евальд Юген фон Клейст намагався провести науковий досвід з метою «зарядити» святу воду електрикою та зробити її тим самим ще кориснішою. Він також використовував електричну машину, яка на той час була досить популярна. Щоправда, він не опускав у банку сам електрод, а використовував як провідник металевий цвях. Випадково доторкнувшись потім до цвяха також відчув всю силу електрики.
У такому вигляді конденсатор проіснував наступні 200 років . Вчені та дослідники його трохи доопрацювали – банку зсередини та зовні покрили металом, а воду прибрали, та використали її для різних дослідів у галузі вивчення електрики.
До речі, слово «ємність», яке зараз використовується для позначення номіналу сучасних конденсаторів – це данина минулому. Адже спочатку цей елемент був скляною посудиною (банкою), яка мала якийсь обсяг чи ємність. До речі, Лейденські банки були різних обсягів і чим більше, тим більше площею електроди покривали їх зсередини та зовні. Як відомо, навіть зі шкільного курсу фізики – чим більше за площею електроди конденсатора, тим більша його ємність.
Явище електризації тіл тертям було відоме ще давнім грекам. Зокрема про притягування легких тіл натертим вовною бурштином писав Фалес Мілетський у VI ст. до зв. е. і, власне, від слова «бурштинна грецькій і відбувається термін «електрика», введений у сучасну термінологію англійцем Вільямом Гілбертом у його роботі «Про магніт, магнітні тіла і великий магніт Землі1600 року. Автору Гілберта належить і перший електроскоп – скляна колба з поміщеним у її центр металевим стрижнем, призначена для індикації наявності електричного заряду.
Перший електростатичний генератор
Гравюра 1750 року, що демонструє пристрій для одержання статичної електрики
Через півстоліття Отто фон Геріке, який працював у Магдебурзі, сконструював перший електростатичний генератор — кулю із сірки, яка обертаючись навколо осі, при терті об руку виробляв електричний заряд.Цей пристрій, у тій чи іншій формі удосконалений декількома винахідниками, на довгі роки став основним для експериментів з вивчення статичної електрики. Ними зацікавився і декан кафедрального капітула міста Каммін у Померані (нині Камінь-Поморський, Польща) Евальд фон Клейст, маючи намір повторити один із трюків професора Лейпцизького університету Георга Бозе, який прославився видовищними шоу з використанням т.зв. «машин тертя«.
На відміну від своїх попередників, які вважали, що тільки ізолятори, які тоді називали «електриками», які можуть накопичувати статичний заряд, Бозе у своєму пристрої використовував занурений у воду металевий стрижень, іскрою від якого він дивував публіку, запалюючи спирт, розлитий на поверхні води.
Експерименти Клейсту
Коли 11 жовтня 1745 року Клейст, намагаючись повторити цей трюк, однією рукою взявся за електрод, з'єднаний з електростатичним генератором, а інший притримав скляну посудину, його вразив розряд струму, настільки сильний, що «здалося ніби всьому кінець», як зазначив він того дня у щоденнику. Зробивши висновок, що колба з водоюзабрала електричний заряд» з металевого електрода, а скло запобігає «витік заряду», Клейст негайно поділився своїми спостереженнями щонайменше з п'ятьма вченими, зокрема з Даніелем Гралатом із Данцига, після кількох невдалих спроб у 1746 році все ж таки зумів повторити його досвід.
Шоу Георга Бозе були відомі далеко за межами Німеччини та серед тих, хто намагався їх повторити, був і професор фізики Лейденського університету голландець Пітер ван Мушенбрук.Експерименти, проведені ним разом з асистентом Жаном-Ніколя Аламандом і приятелем Андреасом Кунесом, увінчалися успіхом, про що Мушенбрук 20 січня 1746 р. листом повідомив свого французького колегу Рене Реомюру. Той поділився новиною з Жаном-Антуаном Нолле, який, незважаючи на застереження Мушенбрука, повторив його.новий і вкрай небезпечнийексперимент, про що у квітні доповів на засіданні Паризької академії наук, назвавши пристрій для накопичення електричного заряду Лейденською банкою.
Винахід Мушенбрука
Новина про винахід Мушенбрука миттєво розлетілася світом. Намагаючись його вдосконалити, Йоган Вінклер з Лейпцига перемістив електрод із середини скляної посудини ближче до його внутрішньої стінки, згодом замінивши його циліндром із металевої фольги. Він експериментував з різними наповнювачами Лейденської банки, такими як масло і вино, і встановив, що кількість накопиченого нею електричного заряду залежить від площі електрода та його відстані до скляної поверхні, про що 29 травня 1746 листом повідомив Лондонському королівському товариству з розвитку знань про природу .
Через два місяці Вінклер і незалежно від нього Даніель Гралат провели експерименти зі з'єднанням, ймовірно, послідовним двох-трьох Лейденських банок, яке згодом американцем Бенджаміном Франкліном було названо «електричною батареєю».
Лейденська банка набуває сучасного вигляду
У 1747 році Лейденська банка набула свого сучасного вигляду – двоє лондонських лікарів Вільям Вотсон і Джон Бевіс відмовилися від наповнення її рідиною або дрібними свинцевими кульками, і, покривши зовнішню і внутрішню поверхню скляної циліндричної посудини тонкою фольгою з олова, створили перший .У тому ж році Вотсон спробував виміряти швидкість передачі електрики, для чого з'єднав Лейденську банку кабелем, прокладеним лондонським Вестмінстерським мостом через Темзу, інший кінець якого підключив до власного тіла: через мить враження розрядом було зроблено висновок, що передача електричного заряду відбувається надто швидко. щоб її можна було визначити експериментально.
Нарешті, наприкінці 1756 року член Прусської академії наук Франц Епінус і незалежно від нього шведський фізик Юхан Вільке модифікували Лейденську банку, замінивши в ній скло повітрям, а 1783 року італієць Алесандро Вольта, вивчаючи те, що зараз називається електричною ємністю, створив перший плоский конденсатор.
Лейденські банки тієї чи іншої конструкції використовували переважно в медичній галузі для електротерапії, особливо популярної у вікторіанську епоху, аж до кінця XIX століття, коли вони знайшли застосування в іскрових радіопередавачах. Подальший технічний прогрес у галузі радіо та телекомунікації зажадав збільшення надійності електричних пристроїв і в 1900-х роках на зміну Лейденському банку прийшли компактніші паперові, а згодом — фарфорові та слюдяні конденсатори.
Лейденська банка є першим конденсатором, спеціально розробленим для накопичення електричного заряду, який використовувався в експериментах з електрики у XVIII столітті. Цей унікальний прилад отримав своє ім'я на честь Університету Лейдена в Нідерландах, де в 1746 голландський математик і фізик Пітер ван Мушенбрук (Мюссенбрук) проводив з ним свої досліди.
Банку, з якого неможливо пити
«Хочу поділитися з вами новим, але жахливим експериментом, і наполегливо рекомендую вам не повторювати його… Мої дослідження були пов'язані з електричними силами… Раптом у правій руці я відчув удар такої потужності, що моє тіло затремтіло, як від удару блискавки. Коротше кажучи, я думав, що це мій кінець…». (З листа Пітера ван Мушенбрука французькому натуралісту та фізику Рене де Реомюру у січні 1746 року.).
Лейденська банка була контейнером для зберігання статичного електричного заряду та його подальшого використання за необхідності.
Трендові експерименти з електрикою та магнетизмом
Середина XVIII століття ознаменувала собою період активних експериментів з електрикою та магнетизмом у Європі. Освічені вчені, а також представники різних верств суспільства були зачаровані цим захоплюючим новим явищем.
Експерименти зі статичною електрикою, електростатичними машинами та лейденськими банками стали дуже популярними, і багато використовуваних приладів збереглися в шкільних кабінетах фізики до наших днів.
Історично так склалося, що першим навмисно спроектованим резервуаром для електричного заряду була лейденська банка – пристрій, що накопичує статичну електрику між електродом на зовнішній поверхні скляного контейнера та другим електродом усередині контейнера. Цей пристрій був близьким у принципі, але не за конструкцією, до сьогоднішнього конденсатора (дивіться – Еволюція конденсаторів).
Винахід лейденської банки був натхненний тодішнім уявленням про природу електрики – нематеріальну субстанцію, «невагому» рідину.Логічно було бажання зібрати цю субстанцію у «пляшку» чи «банку», хоча технічно це був високовольтний електролітичний конденсатор ємністю від кількох сотень до тисяч пФ та максимальною робочою напругою в кілька десятків кіловольт.
На той час винахідливі експерименти з електрикою завоювали серця людей по всій Європі.
В 1746 Жан-Антуан Нолле, французький священик і фізик, розрядив батарею лейденських пляшок у присутності короля Людовіка XV, пропустивши статичну електрику через ланцюжок з 180 королівських гвардійців, що тримаються за руки. Те, що всі солдати одночасно підстрибнули після удару струмом, зустріли сміх присутніх лордів.
Нолле також поєднав довгу лінію із семисот картезіанських ченців у чернечих шатах, дозволивши їм зазнати потрясіння, яке вони ніколи не забудуть.
Безліч винахідників
Як і у випадку з народженням багатьох інших важливих відкриттів та винаходів, неможливо однозначно визначити, хто насправді має пріоритет.
У Прусській Померанії настоятель кафедрального собору в Камміні, німецький священик і натураліст Евальд Юрген Георг фон Клейст під час одного з експериментів восени 1745 року, хоч і усвідомлював важливість своїх знань, дав письмовий звіт про це лише декільком великим ученим у Німеччині. Друкований звіт про його експерименти було опубліковано лише у 1746 році у Geschichte der Erde.
Другим першовідкривачем став голландський фізик, хімік та математик, педагог, піонер ідей Ньютона та конструктор наукових приладів Петрус (Пітер) ван Мюшебрук, професор Лейденського університету. Його повідомлення членом-кореспондентом було прочитано в січні 1746 року в Паризькій академії наук фізиком і натуралістом Рене Реомюром.
Згідно з деякими джерелами, аналогічного висновку того ж року дійшов шотландський монах-бенедиктинець Ендрю Гордон.
Один із перших варіантів лейденської пляшки також створив Георг Маттіас Бозе, професор натурфілософії Віттенберзького університету. Крім серйозних досліджень, він також брав участь у демонстрації небувалої потужності електрики, яка, зважаючи на все, була дуже популярною на той час.
Його «шедевром» став дуже популярний електричний поцілунок, у якому привабливу молоду жінку попросили стати на смоляній циновці. На ньому вона трохи електризувалася електрикою тертя, тобто. простим генератором електричного заряду Після цього чоловіків у залі попросили попросити добровольця поцілувати дівчину. У момент дотику пара злякалася раптового електричного розряду.
Зрештою, пріоритет винаходу залишився у свідомості широкої публіки, саме в Лейдені.
Влаштування лейденської банки
Винахід лейденської банки було, мабуть, найбільшим досягненням у вивченні електрики та магнетизму у XVIII столітті. Він грав важливу роль у багатьох експериментах із перших днів досліджень електрики.
У первісному вигляді вона була скляною ємністю, наповненою водою або ртуттю, в яку вводився металевий дріт, що проходить через пробку. Вода утворювала один електрод конденсаторів, скло служило діелектриком. Другим електродом була рука, що тримала пляшку під час експериментів.
Незабаром її конструкція була змінена англійськими вченими Дж. Бевіс і Уотсон. Зовнішня та внутрішня поверхні скляної посудини були покриті струмопровідним матеріалом, і скло продовжувало служити діелектриком, що розділяє дві наклейки.Від внутрішньої наклейки через шийку пляшки виходив провід, що закінчується металевою кулькою.
Лейденські банки зазвичай заряджалися електростатичною індукцією. Пізніше було виявлено, що скляна посудина насправді взагалі не потрібна, і що електричний заряд також може зберігатися двома пластинами, що проводять, розділеними вакуумом.
Детально про влаштування лейденської банки дивіться тут: Лейденська банка – перший електричний конденсатор
Пітер ван Мушенбрук
Пітер ван Мушенбрук (Міссенбрук) (14 березня 1692 р. – 19 вересня 1761 р.)
Він народився і помер у Лейдені (Нідерланди), де його шановна родина (батько, дядько та брат) виготовляла різні фізичні прилади (мікроскопи, телескопи, насоси, манометри, термометри). З 1708 навчався в латинській школі, а потім в університеті в рідному місті.
Пітер ван Мушенбрук був надзвичайно освічений, говорив грецькою, латиною, французькою, англійською, німецькою, італійською та іспанською.
У 1715 році він отримав ступінь магістра медицини, потім вирушив до Лондона, де відвідував математичні та фізичні лекції Ісаака Ньютона та Ж. Т. Десальє.
З 1719 по 1723 він був професором математики і фізики (потім натурфілософії) в Дуйсбурзі, Німеччина, а в 1721 він також був призначений професором медицини. У 1731 році він відхилив запрошення Копенгагенського університету і віддав перевагу посаді професора астрономії в Утрехті.
Протягом багатьох років він співпрацював з німецьким фізиком, самоуком та виробником термометрів Д. Г. Фаренгейтом. У 1739 році він прийняв пропозицію стати професором математики та експериментальної фізики в Лейденському університеті, де залишався до самої смерті.
Експерименти не обмежувалися електрикою
Крім вивчення електрики та магнетизму (він уперше систематично спостерігав кульові блискавки, явище досі не повністю пояснене, незважаючи на наявність експериментальних доказів його існування та ряд теоретичних моделей для його інтерпретації), він займався й іншими галузями науки.
У 1725 він створив металевий термометр (пірометр), заснований на розширенні металів (використовувалися мідь і сталь). Подовження або укорочування металевого стрижня передавалося на індикатор за допомогою важільного механізму.
Пітер ван Мушенбрук був одним із перших, хто почав проводити експерименти з різними твердими тілами, приділяючи особливу увагу їхнім властивостям.
Він писав свої книги латинською мовою ("Institutiones physicae", "Experimantalis Compendium physicae", "Tentamina Experimentorum" та ін.). Його робота «Elementa Physica» (1726) була перекладена п'ятьма мовами і відіграла важливу роль у поширенні філософських поглядів Ньютона по всій Європі.
Ван Мушенбрук був членом Королівського наукового товариства в Лондоні (з 1734 року) та Французької академії наук, а також членом наукових товариств у Монпельє, Берліні та Стокгольмі. У 1754 році його було призначено почесним професором Російської імператорської академії наук у Санкт-Петербурзі.
Телеграм канал для тих, хто щодня хоче дізнаватися нове та цікаве: Школа для електрика