Заряд і розряд конденсатора
Конденсатор - це елемент електричного кола, який здатний накопичувати електричний заряд. Важливою особливістю конденсатора є його властивість не тільки накопичувати, а й віддавати заряд, причому практично миттєво.
Згідно з другим законом комутації напруга на конденсаторі не може змінитися стрибком. Ця особливість активно використовується в різних фільтрах, стабілізаторах, інтегруючих ланцюгах, коливальних контурах і тд.
У тому, що напруга не може змінитися миттєво, можна переконатися з формули
Якби напруга в момент комутації змінилося стрибком, це означало б, що швидкість зміни du / dt = ∞, чого в природі бути не може, так як було б потрібно джерело нескінченної потужності.
Процес заряду конденсатора
На схемі представлена RC - ланцюг (інтегруюча), живиться від постійного джерела живлення. При замиканні ключа в положення 1 відбувається заряд конденсатора. Струм проходить по колу: "плюс" джерела - резистор - конденсатор - "мінус" джерела.
Напруга на обкладинках конденсатора змінюється за експоненціальним законом. Струм, що протікає через конденсатор, також змінюється по експоненті. Причому ці зміни взаімообратних, чим більше напруга, тим менше струм, що протікає через конденсатор. Коли напруга на конденсаторі зрівняється з напругою джерела, процес заряду припиниться, і струм в ланцюзі перестане текти.
Тепер, якщо ми перемкнемо ключ в положення 2, то струм потече у зворотний бік, а саме по ланцюгу: конденсатор - резистор - "мінус" джерела. Таким чином, конденсатор розрядиться. Процес буде носити також експонентний характер.
Важливою характеристикою цього ланцюга є твір RC. яку ще називають постійної временіτ. За час τ конденсатор заряджається чи розряджається на 63%. За 5 τ конденсатор віддає або приймає заряд повністю.
Від теорії перейдемо до практики. Візьмемо конденсатор на 0,47 мкФ і резистор номіналом 10 КОм.
Розрахуємо приблизний час, за яке повинен зарядитися конденсатор.
Тепер зберемо цю схему в multisim і спробуємо змоделювати
