MĚŘENÍ VĚTŠÍCH KONDENZÁTORŮ

Začneme kousíčkem (opravdu malým) teorie, aby jste věděli „vocogou“. Co to je kondenzátor a k čemu se používá jistě všichni víte, to si tedy vynecháme. Víte jistě  také, že se skládá ze dvou elektrod (polepů atd) od sebe navzájem izolovaných, takže jím stejnosměrný proud nemůže protékat. Poněkud jinak je to se střídavým proudem, alespoň zdánlivě – ten se tváří, jakoby kondenzátorem protékal. Ale, přátelé, nenechme se jím zmást – ve skutečnosti kondenzátorem neprotéká, je to jen nabíjecí a vybíjecí proud. Prostě během jednotlivých půlvln se kondenzátor nabije například tak, že na levé elektrodě je plus, a na pravé mínus. Do té doby, než je kondenzátor nabit, do něj přitéká proud. Nojo, ale stříďák má tu vlastnost, že změní svojí polaritu, a tím pádem na levou elektrodu se začne cpát záporná polarita a vytlačuje tu kladnou, na druhé elektrodě totéž ale obráceně. No a hele – pokud máme v obvodu zapojený ampérmetr, ukazuje nám „protékající“ proud. Dá se to vysvětlit také tak, že plus je nedostatek záporných elektronů, kterých je na mínusu nadbytek, a jednoduše si běhají přes zdroj, který si s nimi hraje ping-pong, z jedné strany na druhou.

Takže se budeme tvářit, jako že tam střídavý proud opravdu protéká, když už jej můžeme naměřit, a koukneme se na to jaký proud, tedy kolik ampér. Nebudu zde uvádět zbytečně kvanta vzorců a rozboru důvodů, proč tomu tak je, a spokojíme se s tvrzením, že při střídavém napětí 31,83 V a kmitočtu 50 Hz „protéká“ kondenzátorem 1 uF proud 10 mA. Takže pokud naměříme proud 1 mA, můžeme být přesvědčeni, že kondenzátor zapojený v obvodu má kapacitu 0,1 uF, tedy ve schématech uvedenou jako M1.  Jen tak mimochodem (ale nemusíte na to koukat), kapacita kondenzátoru v závislosti na proudu, napětí a kmitočtu se dá vyjádřit takto:

No vida, k něčemu jsme již dospěli, takže můžeme začít uvažovat o co možná nejjednodušším přístroji, kterým si můžeme ověřit kapacitu kondenzátorů, zda má skutečně štítkovou hodnotu, nebo je-li (i to se často stává) hodnota smazána. Takto lze měřit kondenzátory s pevným dielektrikem s přesností asi 5 až 10 %, od cca 1n (1 000 pF) až do hodnoty 1 000 uF. Přesnost samozřejmě závisí i na přesnosti použitého měrného napětí, kmitočet v síti je naštěstí udržován s dostatečnou přesností.

Tak, a čím začneme. No samozřejmě zdrojem měřicího napětí, který nám bude dodávat střídavý proud o kmitočtu 50 Hz s napětími vhodnými pro alespoň dva rozsahy měření. Abychom nemuseli výsledky pracně přepočítávat, zvolíme si napětí taková, aby proud se rovnal kapacita. Tedy pro menší kondenzátory 31,8 V a pro větší (aby proud nebyl zbytečně vysoký) zvolíme 3,18 V. Čili – co nám dodává střídavé napětí s požadovanou hodnotou? No přeci transformátor, po našemu tráfko. Tak si zkusíme nakreslit zapojení našeho měřiče.

A k němu několik vysvětlivek. Přívod napětí ze sítě vedeme na primární vinutí transformátoru přes pojistku 100 mA, samozřejmě pro jistotu, co kdyby. Přepínačem Přep zvolíme výstupní napětí, dle požadovaného rozsahu měření. Pokud chceme měřit naprosto neznámý kondenzátor, raději pro začátek volíme nižší napětí a pokud bychom naměřili příliš malý proud, pak teprve přepneme na vyšší napětí. Tak dále, co zde ještě vidíme. Výstup z přepínače vedeme přes ampérmetr na svorky Cx, kam připojujeme měřený kondenzátor. Dále je ještě v tomto obvodu zapojen odpor 3 300 ohmů jako ochrana měřidla, co kdyby měl měřený kondenzátor zkrat. Pro měření jej vyřadíme stiskem tlačítka Tlač. Měřidlo můžeme použít buď starší, ručkové (pak doporučuji stupnici ocejchovat přímo v uF a nF), nebo dnes běžnější digitální multimetr.

Pokud bychom si tento přístroj chtěli vylepšit, na větší přesnost měření, pak si můžeme na primárním vinutí transformátoru vyvést několik odboček, jejichž přepínáním můžeme nastavit výstupní napětí na požadovanou hodnotu. Jen tak mezi námi – za dlouhé a dlouhé roky používání tohoto přístroje jsem dospěl k názoru, že to zase tak móóóóc nutné není.

Tak, a nyní do práce, postavte si tento nadmíru užitečný měřič.

Zpracováno podle vzpomínek na dávno zašlá školní léta a hodiny fyziky.