Почему конденсаторы превосходят катушки: меньшие потери, компактность и лучшая изоляция

Как и катушки, идеальный конденсатор — чисто реактивный элемент без резистивной, рассеивающей мощности составляющей. На практике, однако, конденсаторы обычно гораздо «чище» катушек, так как их внутреннее последовательное сопротивление можно спроектировать очень низким.

В результате фазовый угол импеданса реального конденсатора ближе к –90°, чем у эквивалентной катушки, что приводит к значительно меньшим потерям мощности.

Конденсаторы также меньше и легче своих индуктивных аналогов. Их электрические поля в основном ограничены пространством между обкладками, тогда как катушки создают магнитные поля, выходящие за пределы сердечника, что делает конденсаторы менее подверженными связыванию электромагнитных шумов с соседними цепями.

Эти преимущества делают конденсаторы предпочтительным выбором проектировщиков всякий раз, когда допустим любой из типов компонентов.

Когда конденсатор проявляет заметные резистивные эффекты, его называют потерьным (lossy). Главный источник потерь — диэлектрик, а не проводники, поскольку проводящие пути минимальны. Диэлектрики реагируют на изменяющиеся электрические поля генерацией тепла — потерь, которые в цепи выступают как эффективное сопротивление.

Этот нагревательный эффект усиливается на более высоких частотах и может даже использоваться для диэлектрического нагрева, например, высекания пленочных пластиков высокочастотным переменным током, приложенным между двумя металлическими пластинами.

Для минимизации диэлектрических потерь инженеры выбирают материалы с более низкими потерями. Ниже приведён относительный рейтинг распространённых диэлектриков от наименее потерьных к наиболее потерьным:

Диэлектрические потери

Диэлектрические потери проявляются как последовательное и параллельное сопротивление рядом с идеальной ёмкостью:

Реальные конденсаторы проявляют как последовательное, так и параллельное сопротивление.

К счастью, эти паразитные сопротивления обычно невелики — низкое последовательное и высокое параллельное сопротивление — что делает их гораздо менее влиятельными, чем паразитные сопротивления в большинстве катушек.

Связанные рабочие листы

• Рабочий лист: Проводники и изоляторы