Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 9, Paragraaf 9.6 & 9.7 Blz 257-265

De meeste mensen weten wel bij het schakelen van meerdere weerstanden achter elkaar (serie) of onder elkaar (parallel) dat je hiermee kan gaan rekenen en deze kan vervangen voor 1 weerstand. De formules die hierbij komen kijken werken ook bij condensatoren, maar dan net andersom. Lees hierover meer in onderstaand artikel!

Serie schakelen van condensatoren

Als de aansluitspanning te hoog is voor een condensator, kunnen we de condensatoren in serie schakelen. Daardoor verdeelt de spanning zich over de condensatoren. Zie afbeelding 9.18 en 9.19.

Serie en Parallel
Serie en Parallel
Serie en Parallel schakelen

Voor de spanning geldt: Ut= U1+U2+U3 Of: Ut = Uc

De lading bij serieschakelen

Na het inschakelen krijgen we in de schakeling een ladingverplaatsing zoals in afbeelding 9.19 is aangegeven. Vanaf de negatieve pool van de spanningsbron gaan de elektronen naar plaat a waardoor deze negatief geladen wordt.

Daar door worden vanaf plaat b nu evenveel elektronen afgestoten naar plaat c. Daar door worden vanaf plaat d weer evenveel elektronen naar plaat e afgestoten. De negatieve lading op plaat e zorgt er weer voor dat evenveel elektronen van plaat f door de + van de spanningsbron aangetrokken worden.

Capaciteit bij serieschakelen

Ook kunnen we het verband afleiden tussen de capaciteit van de serieschakeling en de capaciteit van de afzonderlijke condensatoren. Er geldt:

Serie en Parallel schakelen

Conclusie bij serieschakelen van condensatoren:

  • Op ieder punt in de schakeling verplaatsen zich evenveel elektronen;
  • de laadstroom is dus overal gelijk;
  • alle condensatoren hebben evenveel lading, onafhankelijk van hun grootte;
  • Q₁ = Q₂ = Q₁ = Q;
  • de totale capaciteit is altijd kleiner dan de capaciteit van de kleinste condensator.

Voorbeeld serie en Parallel

We sluiten drie condensatoren in serie aan op een spanning van 120 V. G₁= 200 µF, C₂ = 300 µF en C₁ = 600 µF.

a. Bereken de totale capaciteit
b. Bereken ook de lading van elke condensator
c. Bereken de spanning over elke condensator
d. Welke conclusie kunnen we uit dit voorbeeld trekken over de grootte van de deelspanningen bij in serie geschakelde condensatoren?

Serie en Parallel schakelen

Gevraagd is Totale Capactieit, Q1,2 &3, U1,2 &3. En welke conclusie kun je hieruit trekken?

Ct= 100 µF
Qt= Ct keer Qt= 100 keer 10 tot de -6de macht keer 120 = 12 mC en het is een serieschakeling dus alle Q zijn 12 mC.
De rest van de antwoordne vindt je in de afbeeldingen hieronder.

Serie en Parallel schakelen

d. Conclusie:

1. bij een serieschakeling staat over de kleinste condensator de grootste spanning
2. de deelspanningen zijn evenredig met de omgekeerde waarden van de capaciteiten

Parallel schakelen van Condensatoren

Als we de capaciteit willen vergroten, kunnen we dit doen door condensatoren parallel te schakelen. Zie afbeelding 9.21 hieronder.

Serie en Parallel schakelen

Spanning

De spanning is bij een parallelschakeling van condensatoren altijd gelijk. Er geldt dus: Ut= U1 = U2 = U3

Lading

Na inschakeling gaat er een laadstroom naar elke condensator. Op de conden ator met de grootste capaciteit komt dan de meeste lading, want Q=C.U en is voor alle condensatoren gelijk. Als de laadstroom gestopt is, geldt voor de otale lading op de condensatoren:

Q₁ = Q₁ + Q₂ + Q3

Capaciteit

Als in de formule voor de lading deze ladingen gedeeld worden door ning die voor alle condensatoren gelijk is, wordt de formule:

G=G₁ + G + C, voor parallel geschakelde condensatoren.

Conclusie bij parallel schakelen van condensatoren: De spanning is bij een parallelschakeling van condensatoren altijd gelijk.

  • Ut = U1=U2=U3
  • Q₁ = Q₁ + Q₂ + Q3
  • G=C₁ + C₂ + C3
  • Door parallelschakeling wordt de totale capaciteit groter.
  • Op de condensator met de grootste capaciteit komt de meeste lading.

Voorbeeld

Drie condensatoren zijn parallel geschakeld aangesloten opeen spanning van 120 V volgens afbeelding 9.22. G = 200 µF, C₂ = 300 µF en G=600 µF.

a. bereken de totale capaciteit;
b. bereken de spanning over elke condensator;
c. bereken de lading op elke condensator; d. welke conclusie kunnen we nu trekken uit de verhouding van de capaciteiten en uit de grootte van de ladingen bij parallel geschakelde condensatoren?
d. Conclusie:

Conclusie
1. bij parallelschakeling hebben we op de kleinste condensator de kleinste lading
2. de ladingen zijn evenredig met de capaciteiten

Aantal platen

Ook kunnen een aantal platen parallel geschakeld worden. Dit is in afbeelding 9.23 te zien.

Parallel geschakelde Platen

In a is te zien hoe dat gedaan is. Je kan deze schakeling opgebouwd denken aan twee parallel geschakelde condensatoren zoals in b en c is vereenvoudigd.

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 9, Paragraaf 9.6 & 9.7 Blz 257-265

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.