Зареждане на кондензатор и времеви константи
Когато кондензатор се зарежда през резистор, той не се пълни с постоянен темп — зарежда се бързо първо, после по-бавно и по-бавно, докато се доближава до пълното напрежение. Времевата константа ти казва колко бързо се случва това забавяне: след една времева константа кондензаторът е достигнал около 63 процента от крайното си напрежение.
Формулата
τ = R · C
- τ — времева константа (s): времето за достигане на около 63 процента от пълния заряд
- R — съпротивление (Ω): колко резисторът ограничава зареждащия ток
- C — електроемност (F): колко заряд може да съхрани кондензаторът на волт
Разрешен пример
Резистор 1000 Ω зарежда кондензатор 0.001 F. Каква е времената константа?
- R = 1000 Ω
- C = 0.001 F
- τ = R · C
- τ = 1000 Ω · 0.001 F
τ = 1 s
Провери се
Ако резисторът се смени на 2000 Ω със същия кондензатор 0.001 F, каква е новата времева константа?
- Верен отговор: 2 s
- 1 s
- 4 s
Вярно! τ = R · C = 2000 Ω × 0.001 F = 2 s — удвояването на съпротивлението удвоява времената константа.
След точно изминала една времева константа, приблизително какъв процент от пълното напрежение е достигнал кондензаторът?
- 37%
- 50%
- Верен отговор: 63%
Точно — след една времева константа кондензаторът е на около 63% от крайното си напрежение.
Къде виждаш това
Фотоапаратна светкавица не може да светне два пъти подред: след избухването кондензаторът се презарежда през резистор, бързо първо после по-бавно, и лампичката за готовност светва, едва когато е изкачил по-голямата част. Старите мигачи и интервалите на чистачките са същата верига, ползвана като часовник — ритъмът на мигане се задава от това колко бързо се пълни кондензаторът.
Чести грешки
Рефлексната грешка е предположението, че кондензаторът се пълни с постоянен темп — по средата на времето не е по средата на запълването: след една времева константа е достигнал около 63 процента, не 50, и приближава пълното напрежение все по-бавно. Второто подхлъзване е погрешното четене на копчето, задаващо темпото: τ = R · C, така че удвояването на съпротивлението от 1000 Ω на 2000 Ω със същия кондензатор 0.001 F удвоява времената константа от 1 s на 2 s — по-голямо съпротивление значи по-бавно зареждане, а омове по фаради наистина излизат в секунди.
Как се свързва
Това затваря модула вериги, събирайки всичко: контурът подчинява се на правилата на Кирхоф във всеки миг, резисторът на закона на Ом, а кондензаторът натрупва разликата — което е защото токът избледнява, докато пролуката в напреженията се затваря. Кондензаторът се връща като звезда в модула електромагнетизъм — същият прибор, четен сега като енергиен склад.