Как найти номинальную емкость

Для каждого пользователя одной из главных характеристик смартфона является емкость аккумулятора. Она дает примерное представление о том, как долго устройство сможет работать от одного заряда. Чем больше емкость, тем выше потенциал телефона с точки зрения автономности. Поэтому каждому владельцу мобильного устройства нужно знать, какая емкость аккумулятора у его смартфона, в чем она измеряется и как проверяется. Сегодня мы разберем все способы, позволяющие проверить емкость батареи, а также сделаем несколько уточнений, о которых часто забывают пользователи, желающие, чтобы их телефон работал как можно дольше.

Емкость аккумулятора — что это

Емкость аккумулятора — это количество энергии, которое способна накопить батарея в процессе полного заряда от 0 до 100%. В случае со смартфонами и прочими мобильными устройствами данная величина измеряется в мАч (милиампер-час). 1 Ач = 1 000 мАч, а это значит, что аккумулятор такой емкости способен выдавать силу тока 1 А в течение одного часа.

⚡ Подпишись на Androidinsider в Дзене, где мы публикуем эксклюзивные материалы

Емкость батареи телефона бывает номинальной и фактической. Говоря простым языком, первое значение — емкость, указанная в характеристиках устройства, а вторая — измеренная в рамках тестирования. Величины различаются просто из-за того, что со временем аккумуляторы смартфонов теряют свою емкость. Происходит это под влиянием самых разных факторов, наиболее важными среди которых являются условия эксплуатации гаджета и формат зарядки. Литий-ионные и литий-полимерные АКБ, используемые в мобильных устройствах, боятся высоких температур, а также не любят, когда их полностью разряжают и заряжают до 100%.

Но, как бы бережно вы ни относились к аккумулятору, после каждого цикла зарядки он будет терять свою емкость. Всему виной химические реакции, протекающие внутри АКБ. Из-за них любая батарейка незначительно набухает и сжимается, что создает небольшие трещины внутри. Как итог — аккумулятор способен принять меньше энергии, чем раньше.

Как проверить емкость аккумулятора

Чтобы иметь представление о том, как долго способен работать смартфон от одного заряда, нужно знать не только, какая емкость аккумулятора у него номинальная, но и какая фактическая. Все это поможет оценить износ батареи и своевременно принять меря относительно необходимости замены АКБ.

Номинальная емкость аккумулятора

Первая величина является постоянной, и она не изменяется со временем, поскольку это — емкость нового аккумулятора, непотрепанного жизнью. Номинальную емкость батареи можно узнать, просто изучив характеристики смартфона на официальном сайте производителя. Откройте соответствующий раздел и ознакомьтесь с представленной здесь информацией.

Так вы проверите номинальную емкость батареи нового смартфона. Но, если вы приобретаете устройство, чье качество вызывает сомнения, и есть подозрения, что его аккумулятор могли заменить, лучше проверить характеристики при помощи специальных программ. Например, AIDA64. Запустите приложение, перейдите в раздел «Батарея» и уточните число, представленное напротив пункта «Емкость».

В любом случае эта характеристика является номинальной. И, сколько бы раз вы ни запускали приложение, она будет одной и той же, хотя фактическая емкость изменяется после каждой зарядки.

❗ Поделись своим мнением или задай вопрос в нашем телеграм-чате

Фактическая емкость аккумулятора

Реальная емкость батареи — куда более показательная характеристика, показывающая, на что способен аккумулятор после некоторого времени использования смартфона. В ее определении тоже помогают специальные приложения наподобие AccuBattery, однако узнать фактическую емкость удастся не сразу. Для этого придется выполнить некоторые действия:

1. Запустите AccuBattery.
2. Выдайте приложению все запрашиваемые разрешения.
3. Во вкладке «Зарядка» дойдите до пункта «Оценка емкости», чтобы узнать номинальное значение. Реальное станет доступно после полного цикла зарядки от 20 до 80%.
4. Перейдите во вкладку «Емкость» для оценки износа батареи.

Для получения более-менее достоверных сведений рекомендуется проверять информацию в AccuBattery после нескольких дней использования смартфона. Если вы являетесь владельцем устройства Xiaomi, то можете получить отчет о состоянии батареи без помощи специальных программ.

🔥 Загляни в телеграм-канал Сундук Али-Бабы, где мы собрали лучшие товары с АлиЭкспресс

Какая должна быть емкость аккумулятора

На конец 2022 года стандартной емкостью аккумулятора телефона является значение 5 000 мАч. Именно такой батарейкой оснащается большинство устройств, представленных на рынке. При этом смартфон с АКБ на 5 000 мАч может работать меньше, чем модель с аккумулятором на 4 500 мАч, так как на скорость разряда влияет не только емкость, но и вспомогательные факторы.

⚡ Подпишись на Androidinsider в Пульс Mail.ru, чтобы получать новости из мира Андроид первым

Если вы хотите получить долгоиграющий смартфон, выбирайте устройства с батареей от 4 500 до 5 000 мАч, оснащенные AMOLED-экраном и процессором средней мощности, который не подвержен перегреву. Наконец, помните, что любой аккумулятор имеет ограниченный срок службы. После 500-800 циклов зарядки (от 0 до 100%) реальная емкость составляет 80% от номинальной.

Ёмкость — это мера способности конденсатора накапливать заряды. Ёмкость измеряется в фарадах, по имени почетного члена Петербургского университета английского физика Майкла Фарадея.

Что такое емкость?

Если удалить одиночный электропроводник бесконечно далеко, исключить влияние заряженных тел друг на друга, то потенциал удаленного проводника станет пропорционален заряду. Но у отличающихся по размеру проводников потенциалы не совпадают.

Единицей емкости конденсатора в СИ является фарад. Коэффициент пропорциональности обозначают буквой С — это емкость, на которую влияет размер и внешняя структура проводника. Материал, фазовое состояние вещества электрода роли не играют — заряды распределяются на поверхности. Поэтому в международных правилах СГС ёмкость измеряется не в фарадах, а в сантиметрах.

Уединенный шар радиусом 9 млн км (1400 радиусов Земли) содержит 1 фарад. Отдельный проводящий элемент удерживает заряды в недостаточных для применения в технике количествах. По технологиям XXI в. создается ёмкость конденсаторов с единицами измерений выше 1 фарада.

Накапливать требуемое для работы электронных схем количество электричества способна структура из минимум 2 электродов и разделяющего диэлектрика. В такой конструкции положительные и отрицательные частицы взаимно притягиваются и сами себя держат. Диэлектрик между электронно-позитронной парой не допускает аннигиляции. Подобное состояние зарядов называется связанным.

Раньше для измерения электрических величин применяли громоздкое оборудование, не отличающееся точностью. Теперь, как измерить ёмкость тестером, знает даже начинающий радиолюбитель.

Маркировка на конденсаторах

Знать характеристики электронных приборов требуется для точной и безопасной работы.

Определение ёмкости конденсатора включает измерение величины приборами и чтение маркировки на корпусе. Обозначенные значения и полученные при измерениях отличаются. Это вызвано несовершенством производственных технологий и эксплуатационным разбросом параметров (износ, влияние температур).

На корпусе указана номинальная емкость и параметры допустимых отклонений. В бытовых устройствах используют приборы с отклонением до 20%. В космической отрасли, военном оборудовании и в автоматике опасных объектов разрешают разброс характеристик в 5-10%. Рабочие схемы не содержат значений допусков.

Номинальная емкость кодируется по стандартам IEC — Международной электротехнической комиссии, которая объединяет национальные организации по стандартам 60 стран.

Стандарт IEC использует обозначения:

1. Кодировка из 3 цифр. 2 знака в начале — количество пФ, третий — число нулей, 9 в конце — номинал меньше 10 пФ, 0 спереди — не больше 1 пФ. Код 689 — 6,8 пФ, 152 — 1500 пФ, 333 — 33000 пФ или 33 нФ, или 0,033 мкФ. Для облегчения чтения десятичная запятая в коде заменяется буквой «R». R8=0,8 пФ, 2R5 — 2,5 пФ.
2. 4 цифры в маркировке. Последняя — число нулей. 3 первых — величина в пФ. 3353 — 335000 пФ, 335 нФ или 0,335 мкФ.
3. Использование букв в коде. Буква µ — мкФ, n — нанофарад, p — пФ. 34p5 — 34,5 пФ, 1µ5 — 1,5 мкФ.
4. Планерные керамические изделия кодируют буквами A-Z в 2 регистрах и цифрой, обозначающей степень числа 10. K3 — 2400 пФ.
5. Электролитические SMD приборы маркируются 2 способами: цифры — номинальная емкость в пФ и рядом или во 2 строчке при наличии места — значение номинального напряжения; буква, кодирующая напряжение и рядом 3 цифры, 2 определяют емкость, а последняя — количество нулей. А205 значит 10 В и 2 мкФ.
6. Изделия для поверхностного монтажа маркируются кодом из букв и чисел: СА7 — 10 мкФ и 16 В.
7. Кодировки — цветом корпуса.

Маркировка IEC, национальные обозначения и кодировки брендов делают запоминание кодов бессмысленным. Разработчикам аппаратуры и мастерам-ремонтникам требуются справочные источники.

Вычисление с помощью формул

Вычисление номинальной емкости элемента требуется в 2 случаях:

1. Конструкторы электронной аппаратуры рассчитывают параметр при создании схем.
2. Мастера при отсутствии конденсаторов подходящей мощности и емкости используют расчет элемента для подбора из доступных деталей.

RC цепи рассчитывают с применением величины импеданса — комплексного сопротивления (Z). Rа — потери тока на нагревание участников цепи. Ri и Rе — учитывают влияние индуктивности и ёмкости элементов. На выводах резистора в RC цепи напряжение Uр обратно пропорционально Z.

Тепловое сопротивление увеличивает потенциал на нагрузке, а реактивное уменьшает. Работа конденсатора на частотах выше резонансных, когда растет реактивная составляющая комплексного сопротивления, приводит к потерям напряжения.

Частота резонанса обратно пропорциональна способности накапливать заряд. Из формулы для определения Fр вычисляют, какие значения Ск (емкости конденсатора) требуются для работы цепи.

Для расчета импульсных схем используют постоянную времени цепи, определяющую воздействие RC на структуру импульса. Если знают сопротивление цепи и время заряда конденсатора, по формуле постоянной времени вычисляют емкость. На истинность результата влияет человеческий фактор.

Мастера используют параллельные и последовательные соединения конденсаторов. Формулы расчета обратны формулам для резисторов.

Последовательное соединение делает емкость меньше меньшей в соединении элементов, параллельная схема суммирует величины.

Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?

Измеряя параметры, конденсатор предварительно разряжают, замкнув выводы между собой отверткой с изоляцией на ручке. Если этого не сделать, маломощный мультиметр выйдет из строя.

Ответ на вопрос, как проверить емкость конденсатора мультиметром с режимом «Сх» такой:

1. Включить режим «Сх» и подобрать предел замера — 2000 пФ — 20 мкФ в стандартном приборе;
2. Вставить конденсатор в гнезда в приборе или приложить щупы к выводам конденсатора и посмотреть значение на шкале прибора.

Амперовольтметром или мультиметром определяют наличие внутри корпуса короткого замыкания или обрыва.

Полярный конденсатор включают в цепь прибора с учетом направления тока. Электроды изделия производители маркируют. Конденсатор, рассчитанный для напряжения 1-3 В, при обратном токе выше нормы выйдет из строя.

Перед тем как измерить характеристики, полярный электролитический конденсатор выпаивают из платы. Включают мультиметр в режим измерения сопротивления или проверки полупроводников. Прикладывают щупы к электродам полярного конденсатора — плюс к плюсу, минус к минусу. Исправная емкость покажет плавный рост сопротивления. По мере заряда ток уменьшается, ЭДС растет и достигает напряжения источника питания.

Обрыв в конденсаторе будет выглядеть на мультиметре как бесконечное сопротивление. Прибор не отреагирует или стрелка на аналоговом экземпляре едва шевельнется.

При пробое элемента измеряемый параметр не соответствует номинальному значению в меньшую сторону, пропорционально величине пробоя.

Если задаться вопросом, как измерить мультиметром комплексное или эквивалентное последовательное сопротивление (ESR конденсатора), то без приставки сделать это проблематично. Реактивные свойства конденсатор проявляет при высокочастотном токе.

Прочие способы измерения

Измеритель емкости конденсаторов своими руками собирают по схемам импульсных устройств. Последовательности RC цепей с переменными резисторами создают на выходе изделия серии сигналов со ступенчатым изменением частоты. Для наладки устройства используют мультиметр, с которым будет применяться приставка.

Набор проверенных конденсаторов поочередно подключают к конструкции и настраивают точность работы в каждом поддиапазоне.

Измеритель ёмкости полярных электролитических элементов своими руками схематически реализуется и настраивается, как часть приставки без колебательного контура. На выходе вместо импульсного — постоянное напряжение.

В цифровых измерителях ёмкости источник питания — высокостабильный. «Плавающие» параметры элементов, из которых собирается схема, дадут неприемлемую для точности измерений погрешность.

На логических элементах создаются источники переменного импульсного тока для замеров ESR.

Недорогие приборы для измерения емкости конденсатора, типа мостовых RLC устройств с дополнительной функцией проверки SMD сопротивлений, сетевой зарядкой и жидкокристаллическим дисплеем, сами размером с палец. Выполняют функции профессионального метрологического комплекса. Способны выступать в роли измерителя емкости электролитических конденсаторов, как полярных, так и переменных.

Основные электрические параметры и характеристики конденсаторов

Номинальная емкость и допускаемое отклонение емкости

Номинальная емкость — емкость, значение которой обозначено на конденсаторе или указано в нормативно-технической документации и является исходным для отсчета допускаемого отклонения.

Номинальные значения емкостей стандартизованы и выбираются из определенных рядов чисел. Согласно стандарту СЭВ 1076-78 установлены семь рядов: ЕЗ; Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192. Цифры после буквы Е указывают число номинальных значений в каждом десятичном интервале (декаде). Например, ряд Е6 содержит шесть значений номинальных емкостей в каждой декаде, которые соответствуют числам 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 или числам, полученным путем их умножения или деления на 10″, где л — целое положительное или отрицательное число.

В производстве конденсаторов чаще всего используются ряды ЕЗ, Е6, Е12 и Е24 (табл. 3), реже Е48, Е96 и Е192. Некоторые специальные конденсаторы могут изготовляться на заданную емкость, которая указывается в документе на поставку.

Таблица 3. Наиболее употребляемые ряды номинальных значений емкостей:

E3	E6	E12	E24	E3	E6	E12	E24
1,0	1,0	1,0	1,0		3,3	3,3	3,3
			1,1				3,6
		1,2	1,2			3,9	3,9
			1,3				4,3
	1,5	1,5	1,5	4,7	4,7	4,7	4,7
			1,6				5,1
		1,8	1,8			5,6	5,6
			2,0				6,2
2,2	2,2	2,2	2,2		6,8	6,8	6,8
			2,4				7,5
		2,7	2,7			8,2	8,2
			3,0				9,1

Фактические значения емкостей Могут отличаться от номинальных в пределах допускаемых отклонений. Последние указываются в процентах в соответствии с рядом: -±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2; ±10; ±20; ±30; 0 + 50; —10 + 30; -10 + 50; -10+100; -20 + 50; -20 + 80. Для конденсаторов с номинальными емкостями, ниже 10 пФ допускаемые отклонения указываются в абсолютных значениях: ±0,1; ±0,25; ±0,5 и ±1 пФ.

Номинальные напряжение и ток

Номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе или указанное в НТД, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Значение номинального напряжения зависит от конструкции конденсатора и физических свойств материалов, примененных при его конструировании.

Номинальное напряжение устанавливается с необходимым запа­сом по отношению к электрической прочности диэлектрика, исклю­чающим возникновение в течение гарантированного срока службы интенсивного старения диэлектрика, которое приводит к существенному ухудшению электрических характеристик конденсатора.

Электрическая прочность диэлектрика зависит от вида электри­ческого напряжения (постоянное, переменное, импульсное), от температуры и влажности окружающей среды, от площади обкладок конденсатора, с увеличением которой растет число «слабых мест» диэлектрика, и от времени его эксплуатации. Соответственно от этих факторов зависит и значение номинального напряжения.

Номинальное напряжение конденсаторов многих типов уменьшается с ростом температуры окружающей среды, так как с увеличением температуры, как правило, ускоряются процессы старения диэлектрика.

При эксплуатации конденсаторов на переменном или постоянном токе, с наложением переменной составляющей напряжения необходимо выполнять следующие условия:

• сумма постоянного напряжения и амплитуды переменной составляющей не должна превышать допустимого напряжения, которое указывается в документе на поставку;
• амплитуда переменного напряжения, не должна превышать значения напряжения, рассчитанного исходя из допустимой реактивной мощности.

Для конденсаторов с номинальным напряжением 10 кВ и менее значения номинальных напряжений устанавливаются согласно ГОСТ 9665-77 из ряда: 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350; 400; 450; 500; 630; 800; 1000; 1600; 2000; 2500; 3000; 4000; 5000; 6300; 8000; 10 000 В.

Под номинальным током конденсатора понимают наибольший ток, при котором конденсатор может работать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы. Этот параметр наиболее характерен для вакуумных конденсаторов. Он введен для правильного выбора тепловых режимов конденсатора при больших значениях электрического тока.

Значение номинального тока зависит от конструкции конденсатора, примененных в нем материалов, частоты переменного или пульсирующего напряжения и температуры окружающей среды. При прохождении через конденсатор радиоимпульсов значение импульсного тока может превышать номинальный ток в Q раз.

Значение номинального тока вакуумных конденсаторов устанавливается согласно ГОСТ 14611-78 из ряда: 5; 7,5; 10; 12; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 50; 60; 75; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 750; 1000 А.

Сопротивление изоляции, ток утечки

Электрическое сопротивление конденсатора постоянному току определенного напряжения называется сопротивлением изоляции конденсатора.
Этот параметр характерен для конденсаторов с органическим и неорганическим диэлектриками. Измерение сопротивления изоляции производят при напряжениях 10, 100 и 500 В соответственно для конденсаторов с номинальным напряжением до 100 В, 100—500 В и свыше 500 В.

Сопротивление изоляции характеризует качество диэлектрика и качество изготовления конденсаторов и зависит от типа диэлектрика. Сопротивление изоляции для конденсаторов большой емкости обратно пропорционально площади обкладок, т. е. емкости конденсаторов. Поэтому для конденсаторов емкостью более 0,33 мкФ принято вместо сопротивления изоляции приводить значение постоянной времени, выражаемое в секундах (МОм-мкФ), равное произведению сопротивления изоляции на значение номинальной емкости.

Сопротивление изоляции или постоянная времени зависит от типа диэлектрика, конструкции конденсатора и условий его эксплуатации. При длительном хранении и наработке сопротивление изоляции может уменьшиться на один – три порядка.

Сопротивление изоляции конденсатора измеряют между его выводами. Для конденсаторов, допускающих касание своим корпусом шасси или токоведущих шин, вводится понятие сопротивление изоляции между корпусом и соединенными вместе выводами.

Ток проводимости, проходящий через конденсатор при постоянном напряжении на его обкладках в установившемся режиме, называют током утечки.

Ток утечки обусловлен наличием в диэлектрике свободных носителей заряда и характеризует качество диэлектрика конденсатора. Этот параметр характерен для вакуумных и оксидных конденсато­ров.

Ток утечки в большой степени зависит от значения приложенного напряжения и времени, в течение которого оно приложено. Ток утечки измеряется через 1—5 мин после подачи на конденсатор номинального напряжения. При включении конденсатора под напря­жение происходит «тренировка», т. е. постепенное уменьшение тока утечки. При длительном хранении и длительной работе ток утечки конденсаторов растет.

Температурный коэффициент емкости

Величина, применяемая для характеристики конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры и равная относительному изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина), называется температурным коэффициентом емкости.

По значению ТКЕ керамические и некоторые другие конденсаторы разделяются на группы, приведенные в табл. 4.

Таблица 4: Группы ТКЕ конденсаторов с линейной или близкой к ней зависимостью емкости от температуры

Обозначение групп ТКЕ	Номинальное значение ТКЕ при 20 — 85њ С
П100 (П120)	+ 100 (+120)
П33	-133
МП0	0
МП33	-133
МП47	-47
М75	-75
М150	-150
М220	-220
М330	-330
М470	-470
М750 (М700)	-750 (-700)
М2200	-2200

Для конденсаторов с нелинейной зависимостью емкости от температуры, а также с большими уходами емкости от температуры обычно приводится относительное изменение емкости в рабочем интервале температур.

Керамические конденсаторы типа 2 по допускаемому изменению емкости в рабочем интервале температур разделяются на следующие группы (табл. 5). Слюдяные конденсаторы по значению ТКЕ разделяются на следующие группы (табл. 6).

Таблица 5. Группы керамических конденсаторов типа 2 по допускаемому изменению емкости в интервале температур

Условное обозначение групп	Допускаемое относительное изменение емкости в интервале рабочих температур, %
H10	±10
H20	±20
H30	±30
H50	±50
H70	±70
H90	±90

Таблица 6. Группы ТКЕ слюдяных конденсаторов

Обозначение групп ТКЕ	Номинальное значение ТКЕ
А	±200
Б	±100
В	±50
Г	±20

Диэлектрическая абсорбция конденсаторов

Явление, обусловленное замедленными процессами поляризации в диэлектрике, приводящее к появлению напряжения на электродах после кратковременной разрядки конденсатора, называется диэлектрической абсорбцией.

Напряжение, появляющееся на обкладках конденсатора после его кратковременной разрядки, существенно зависит от длительности времени зарядки конденсатора, времени, в течение которого он был закорочен, и времени, прошедшего после этого. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом абсорбции (Ка), который определяется в стандартных условиях. Примерный график зависимости напряжения на конденсаторе от времени при измерении коэффициента абсорбции приведен на рис 2.

Рис. 2. Зависимость напряжения на конденсаторе от времени при измерении ко­эффициента абсорбции.

Коэффициент абсорбции конденсаторов зависит от температуры окружающей среды и повышается с ее ростом.

Специфические электрические параметры ихарактеристики подстроенных и вакуумных конденсаторов

Подстроечные и переменные конденсаторы наряду с основными параметрами, приведенными выше, имеют дополнительные, учитывающие особенности их функционального назначения и конструктивное исполнение.

Вместо параметра номинальная емкость используются параметры максимальная и минимальная емкости. Это максимальное и минимальное значение емкости конденсатора, которое может быть получено перемещением его подвижной системы.

Специфичными параметрами подстросчных и переменных конденсаторов являются момент вращения, скорость перестройки емкости и износоустойчнвость.

Момент вращения — минимальный момент, необходимый для непрерывного перемещения подвижной системы конденсатора. Скорость перестройки емкости влияет на надежность и прочность конденсатора. В нормативной документации ограничивается скорость перестройки емкости для керамических конденсаторов — не более 10—15 циклов в минуту для вакуумных 5—30. Под циклом перестройки емкости понимается перестройка емкости от минимальной до максимальной и обратно. Количество допустимых циклов перестройки емкости определяет износоустойчивость конденсатора.

Под износоустойчивостью понимают способность конденсатора сохранять свои параметры (противостоять изнашиванию) при мно­гократных вращениях подвижной системы.

Износоустойчивость конденсаторов и скорость перестройки ем­кости зависят от конструкций конденсаторов, свойств примененных материалов и технологии их изготовления.

Для вакуумных конденсаторов наиболее важным параметром является электрическая прочность. Этот термин не следует отождествлять с определенней электрической прочности диэлектрика, принятым в теории диэлектриков. Для конденсаторов термин электрическая прочность следует понимать условно, как способность конденсаторов выдерживать определенное время (обычно небольшое, до нескольких минут) приложенное к нему напряжение выше номи­нального без изменения его эксплуатационных характеристик и пробоя диэлектрика.

Основные параметры конденсатора

Номинальная
емкость
С_ном
относится к главному параметру и
измеряется в фарадах [Ф], названная в
честь выдающегося английского физика
Майкла Фарадея.

Емкостью
в одну фараду обладает конденсатор,
который накапливает заряд, величиной
в один кулон, если приложить к пластинкам
напряжение один вольт. С_ном
зависит от материала диэлектрика и
конструкции конденсатора (взаимного
расположения обкладок)

С_ном
=εε_оS/d
[Ф], где

ε_о
–
диэлектрическая постоянная ε_о
= 8,85 х 10^-12
Ф/м,

ε
– относительная диэлектрическая
проницаемость, которая характеризует
способность диэлектрика к поляризации.
Диэлектрическая
проницаемость ε
показывает, во сколько раз заряд
конденсатора с данным диэлектриком
превосходит заряд аналогичного
накопителя, если между его пластинками
той же площади и находящихся на таком
же расстоянии вакуум. Для воздуха ε
равна единице, то есть практически ничем
не отличается от вакуума. Сухая бумага
обладает диэлектрической проницаемостью
в два раза больше воздуха; фарфор – в
четыре с половиной раза ε
= 4,5. Конденсаторная керамика имеет ε
= 10..200 единиц.

Отсюда вытекает
важный вывод: чтобы получить максимальную
емкость при сохранении прежних
геометрических размеров, следует
применять диэлектрик с максимальной
диэлектрической проницаемостью. Поэтому
в широко распространённых плоских
конденсаторах используют керамику.

S
– площадь обкладок конденсатора,

d
– расстояние
между обкладками (толщина диэлектрика).

Физический
смысл данной формулы следующий: чем
больше площадь обкладок, тем больше
зарядов на ней может расположиться
(накопиться); чем больше расстояние
между пластинами и соответственно между
зарядами, тем меньшая сила их взаимного
притяжения – тем слабее они удерживаются
на обкладках, поэтому зарядам легче
покинуть обкладки, что приводит к
снижению их числа, следовательно и
уменьшению емкости конденсатора.

Ранее часто можно
было услышать такое утверждение, что
емкость в 1 Ф – это очень много – почти
емкость нашей планеты. Однако сейчас,
с появлением суперконденсаторов так
больше не говорят, поскольку емкость
последних достигает сотни фарад. Тем
не менее в большинстве электронных схем
используют накопители меньшей C –
пикофарады, нанофарады и микрофарады.

Фактическое
значение емкости может отличаться от
номинального на величину допускаемого
отклонения в процентах.

Для
емкостей, также как для резисторов,
установлены семь рядов номинальных
значений: ЕЗ, Е6, Е12, Е24, Е48, Е95, Е192 . Каждый
ряд имеет свой класс точности

В
зависимости от класса точности
(допустимого отклонения) производятся
стандартные значения емкости, то есть
стандартные номиналы конденсаторов.
Емкость в приведенной ниже таблице
исчисляется пикофарадами. Любое значение
из таблицы может быть умножено на 0,1 или
1 или 10 и т.д.

Температурный
коэффициент емкости

Протекание
электрического тока через любой
радиоэлектронный элемент вызывает его
нагрев, ввиду неизбежного наличия
сопротивления. Чем больше ток и выше
сопротивление, тем интенсивнее нагревается
прибор. Такое явление в большинстве
случаев является вредным и может привести
к изменению параметров схемы, а
соответственно и нарушить режим работы
всего устройства. Поэтому нагрев
радиоэлектронных элементов всегда
учитывается при проектировании изделия.
Характеристики конденсаторов также
склонны изменятся с изменением температуры
и с этим обязательно нужно считаться.
Для этого введен температурный
коэффициент емкости,
сокращенно
ТКЕ.

ТКЕ
показывает, насколько отклоняется
емкость конденсатора от номинального
значения с ростом температуры. Значение
емкости С₀
конденсатора
приводится для температуры окружающей
среды +20 С.

ТКЕ
= (1/С₀
) 
(dС
dT
) [1C]

Рост температуры
может вызвать как рост емкости, так и
ее уменьшение. В зависимости от этого
различают конденсаторы с положительным
и отрицательным температурным
коэффициентом емкости.

Следует
знать, чем меньше значение ТКЕ, тем более
стабильными характеристиками обладает
конденсатор. Особое внимание уделяют
ТКЕ при разработке измерительного
оборудования высокого класса точности,
где критичны значительные отклонения
параметров любого радиоэлектронного
элемента.

Тангенс угла
потерь

Потери,
неизбежно возникающие при работе
конденсатора, главным образом определяются
свойствами диэлектрика, расположенного
между обкладками конденсатора, и
характеризуются тангенсом
угла потерь tg δ.
Производители стремятся снизить значение
угла tg δ
и за счет этого улучшить характеристики
конденсаторов. Поэтому наибольшее
применение получила специальная
керамика, обладающая минимальным
тангенсом угла потерь. Значения тангенса
угла потерь у керамических высокочастотных,
слюдяных, полистирольных и фторопластовых
конденсаторов находятся в пределах
(10…15)х10^-4,
поликарбонатных (15…25)х10^-4,
керамических низкочастотных 0,035, оксидных
5…35%.

Обратной
величиной тангенса угла потерь
конденсатора является добротность,
равная

Q_C=1/tgδ.

Конденсаторы
высокого качества обладают добротностью
свыше тысячи единиц.

Номинальное
напряжение
— напряжение, обозначенное на конденсаторе
(или указанное в документации), при
котором он может работать в заданных
условиях в течение срока службы с
сохранением параметров в допустимых
пределах. Все конденсаторы имеют какое-то
предельное напряжение, которое можно
на них подавать. Дело все в том, что может
произойти пробой диэлектрика, и
конденсатор выйдет из строя. Чаще всего
это напряжение пишут на самом корпусе
конденсатора. Например, на электролитическом
конденсаторе.

Кроме
номинального рабочего напряжения в
технических условиях обычно указывается
испытательное напряжение. При выборочном
выходном контроле оценивают способность
конденсатора выдерживать кратковременные
перегрузки U_исп
= (1,5 – 2)U
_ном

Ток
утечки конденсатора

Дело все в том, что
какой бы ни был диэлектрик, конденсатор
все равно рано или поздно разрядится,
так как через диэлектрик, как ни странно,
все равно течет ток. Величина этого тока
у разных конденсаторов тоже разная.
Электролитические конденсаторы обладают
самым большим током утечки.

Также
ток утечки зависит от напряжения между
обкладками конденсатора. Здесь уже
работает закон Ома: I=U/R_{диэлектрика}.
Поэтому, никогда не стоит подавать
напряжение больше, чем максимально
рабочее напряжение, прописанное на
конденсаторе.

Удельная
емкость конденсатора

С_уд
= С_ном/V
(S_{подложки}),
где

С_ном
–номинальная
емкость конденсатора,

V
– объем
конденсатора,

S_{подложки}
– площадь,
которую занимает конденсатор на подложке.

Величина
удельной емкости должна быть максимально
возможной, т. к. желательно получить
конденсатор с необходимой величиной
емкости при минимальных размерах.

Хотите
сделать конденсатор с огромной удельной
емкостью, делайте площадь пластин как
можно больше, расстояние между пластинами
как можно меньше и выбирайте диэлектрик
с максимальным значением диэлектрической
проницаемости. К сожалению, все эти
способы получения максимальной С_уд
имеют серьезные ограничения.

Уменьшение толщины
диэлектрика ограничено электрической
прочностью материала.

Выбор
материала с большой диэлектрической
проницаемостью приводит к ограничению
частотного диапазона применения
конденсатора, т.к. как правило, такие
материалы обладают большим значением
тангенса угла
диэлектрических потерь tg δ.

Поэтому часто, для
увеличения удельной емкости используют
разные конструктивные решения.

Номинальная емкость — это то значение емкости аккумулятора, что указано в характеристиках устройства или на упаковке новой батареи, и есть номинальная емкость (декларирована изготовителем)

Реальная емкость батареи — то количество энергии, которое действительно доступно потребителю на момент покупки нового аккумулятора. 
Реальная емкость АКБ обычно колеблется в пределах 80 — 110% от номинальной. 

Такой разброс напрямую зависит от трёх факторов:

• условий хранения (при какой температуре хранили АКБ),
• срока хранения (чем дольше лежал аккумулятор на складе, тем меньше его реальная емкость),
• завода-производителя и качества элементов изготовления.

Емкость любого аккумулятора — это непостоянная величина, которая изменяется в зависимости от условий эксплуатации и независящих от пользователя причин. 
Со временем емкость любой аккумуляторной батареи уменьшается.

Номинальная, указанная честными производителями, емкость АКБ достигается в течение первых циклов заряда-разряда, когда разрабатывается активная масса пластин аккумулятора. 
Достигнутое значение емкости держится несколько десятков зарядных циклов, а затем аккумулятор начинает деградировать, так как уменьшается количество активного материала пластин и все части аккумуляторной батареи изнашиваются. 
В среднем, аккумуляторы современных смартфонов рассчитаны на 500-800 зарядных циклов, то есть, при правильной работе с устройством, продержатся года два, а затем потребуют замены.