Рудольф Сворень - Ваш радиоприемник

Способность конденсатора накапливать заряды характеризуется специальным коэффициентом — электрической емкостью . Единицей емкости является фарада (ф). Такой емкостью обладает конденсатор, который под действием напряжения в 1 в накапливает заряд в 1 к. Вместо слова «обладает» правильней сказать «обладал бы» — фарада настолько большая величина, что конденсаторов с такой емкостью практически не существует. На практике мы имеем дело с конденсаторами, емкость которых измеряется микрофарадами (мкф, миллионная часть фарады) и пикофарадами (пф, миллионная часть микрофарады).

Емкость конденсатора сокращенно обозначается буквой С . Этой же буквой на схемах и чертежах обозначаются и сами конденсаторы.

Кроме емкости, у конденсатора есть еще одна характеристика, с которой нам полезно познакомиться. Это так называемое рабочее напряжение. Оно оговаривает условия, в которых конденсатор может безопасно работать. Если подвести к конденсатору напряжение больше допустимого, то может произойти пробой — диэлектрик разрушится, между обкладками проскочит импульс тока, обкладки на каком-то участке расплавятся и соединятся друг с другом накоротко. Конденсатор превратится в обычный проводник.

Самое главное, на что вам следовало обратить внимание, так это на неточность заявления, что включение конденсатора в цепь приравнивается к разрыву этой цепи. В разорванной цепи тока не бывает, а вот в цепи, куда включен конденсатор, мы сами дважды наблюдали движение зарядов. Первый раз когда происходил заряд конденсатора, второй раз — во время его разряда. Для того, чтобы было легче вывести из этих частных случаев общее правило, проделаем еще один мысленный эксперимент. Возьмем цепь, с которой мы начинали (батарейка, лампочка, конденсатор), и каким-нибудь «волшебным» способом увеличим напряжение батареи. При этом к обкладкам двинутся дополнительные заряды, и в цепи опять появится кратковременный ток. Уменьшим напряжение, и некоторая часть зарядов вернется обратно к батарее — в цепи снова появится импульс тока, но уже обратного направления.

Теперь уже общее правило напрашивается само собой — при всяком изменении напряжения в цепи, где имеется конденсатор, будет наблюдаться ток. Заметьте — это очень важно — ток появляется только при изменении напряжения.

Все, о чем только что говорилось, позволяет легче понять, что произойдет, если подключить конденсатор к генератору переменного напряжения (рис. 21, д). Если напряжение все время меняется, то меняется и количество зарядов на обкладках, а значит, заряды постоянно движутся от генератора к обкладкам или обратно. В цепи все время протекает переменный ток.

Теперь легко сообразить, что будет, если мы подведем к конденсатору пульсирующее напряжение. Его постоянная составляющая не создаст тока в цепи конденсатора, а переменная — сделает это. Таким образом, конденсатор отделит переменную составляющую от постоянной. На рис. 22, б показана простейшая практическая схема, с помощью которой решается подобная задача. Это так называемый RС -фильтр, в котором переменная составляющая пульсирующего тока идет через конденсатор С 1 а постоянная — через сопротивление R 1 .

Рис. 22

Приведенная схема, если ее использовать в детекторе, может легко отделить высокочастотную составляющую в том случае, когда сигнал не модулирован. А что будет во время модуляции? В этом случае у нас уже появляются две переменные составляющие — низкочастотная и высокочастотная. А вот как их разделить? И эту задачу можно решить с помощью RC -фильтров, но уже более сложных (рис. 23).

Под действием переменного напряжения через конденсатор проходит переменный ток. Ну а какова величина этого тока? От чего она зависит? Ответ на этот вопрос дает закон Ома для цепи переменного тока, очень похожий на закон, который мы вывели для тока постоянного. Основное отличие состоит в том, что вместо хорошо знакомого нам сопротивления появляется так называемое емкостное сопротивление конденсатора, обозначаемое х с (рис. 21, е). Оно так же, как и R , измеряется в омах, так же устанавливает связь между током и напряжением, однако емкостное сопротивление связано совсем с другими физическими процессами и поэтому имеет совсем другой смысл.

Прежде чем говорить подробно о емкостном сопротивлении, напомним еще раз, что такое величина, или, как еще говорят, сила тока. Величина тока показывает количество зарядов, которое проходит через какой-нибудь участок цепи за единицу времени. Чем быстрее движутся заряды, чем более массовый характер носит их движение, тем больше ток.

Теперь можно без долгих пояснений сказать, что величина тока в цепи с конденсатором, зависит от его емкости. Чем больше емкость, тем больше зарядов участвует в зарядном и разрядном токе. Однако это еще не все. В определении величины тока четко сказано, что мы учитываем не общее количество зарядов, проходящих мимо условного контрольного пункта, а количество, которое приходится на единицу времени. Отсюда следует, что величина тока в цепи с конденсатором зависит еще и от частоты самого тока. При изменении частоты количество движущихся зарядов не меняется, но зато они быстрее или медленнее совершают цикл заряд — разряд. Так, например, с увеличением частоты ток в цепи с конденсатором растет.

Если все эти рассуждения отнести к емкостному сопротивлению, то получится, что с увеличением емкости и частоты это сопротивление уменьшается. Конденсатор лучше пропускает тот ток, который имеет более высокую частоту. И дальше, для тока одной и той же частоты меньшее сопротивление будет сказывать конденсатор с большей емкостью (рис. 21, е). Вот теперь давайте посмотрим на реальную, хотя и не окончательную схему детектора (рис. 23, и).

Рис. 23. и, к

Из «черного ящика» — в него мы пока поместили все, что находится между антенной и детектором — выводится высокочастотное модулированное напряжение. Оно подводится к детекторному узлу, или, как еще говорят, к детекторному каскаду, в который, как обычно, входит диод Д 1 и три фильтрующие цепи. По одной из них через сопротивление R 1 проходит постоянная составляющая продетектированного сигнала. Другого пути для этой составляющей нет, так как в каждой из двух остальных цепей имеется конденсатор — препятствие для постоянного тока непреодолимое.

Высокочастотная составляющая пройдет через конденсатор С 1 . Несмотря на сравнительно небольшую емкость этот конденсатор не представляет заметного сопротивления для высокочастотного тока — мы только на предыдущей странице отметили, что емкостное сопротивление уменьшается с увеличением частоты. Высокочастотная составляющая могла бы еще легче пройти через конденсатор С 2 , емкость которого во много раз больше, а емкостное сопротивление, следовательно, во столько же раз меньше, чем у C 1 . Однако последовательно с С 2 включено большое сопротивление R 2 и поэтому общее сопротивление цепи R 2C 2 для высокочастотного тока оказывается больше, чем емкостное сопротивление конденсатора C 1 .