Kondensatoriaus įkrovimas ir laiko konstantos
Kai kondensatorius kraunasi per rezistorių, jis nepripildo pastoviu tempu — jis kraunasi greitai iš pradžių, tada vis lėčiau ir lėčiau, artėdamas prie pilnos įtampos. Laiko konstanta pasako, kaip greitai šis sulėtėjimas atsitinka: po vienos laiko konstantos kondensatorius pasiekia maždaug 63 procentus galutinės įtampos.
Formulė
τ = R · C
- τ — laiko konstanta (s): laikas pasiekti maždaug 63 procentus pilno įkrovimo
- R — varža (Ω): kiek rezistorius riboja kraunamąją srovę
- C — talpa (F): kiek krūvio kondensatorius gali kaupti vienam voltui
Išnagrinėtas pavyzdys
1000 Ω rezistorius krauna 0.001 F kondensatorių. Kokia laiko konstanta?
- R = 1000 Ω
- C = 0.001 F
- τ = R · C
- τ = 1000 Ω · 0.001 F
τ = 1 s
Pasitikrink
Jei rezistorius pakeičiamas į 2000 Ω su tuo pačiu 0.001 F kondensatoriumi, kokia naujoji laiko konstanta?
- Teisingas atsakymas: 2 s
- 1 s
- 4 s
Teisingai! τ = R · C = 2000 Ω × 0.001 F = 2 s — varžos padvigubinimas padvigubina laiko konstantą.
Po tiksliai vienos laiko konstantos, maždaug kokį procentą pilnos įtampos kondensatorius pasiekė?
- 37%
- 50%
- Teisingas atsakymas: 63%
Būtent — po vienos laiko konstantos kondensatorius yra ties maždaug 63 % savo galutinės įtampos.
Kur tai matai
Fotoaparato blykstė negali šauti du kartus iš eilės: po pliupsnio kondensatorius vėl kraunasi per rezistorių, greitai iš pradžių, tada lėčiau, ir paruošimo lemputė užsidega tik jam įlipus daugiausiai. Seni posūkio signalai ir valytuvų intervalai yra ta pati grandinė, naudojama kaip laikrodis — mirksėjimo ritmą nustato tai, kaip greitai kondensatorius pripildo.
Dažnos klaidos
Refleksinė klaida — manyti, kad kondensatorius pripildo pastoviu tempu — pusiau kelio laike nėra pusiau kelio iki pilno: po vienos laiko konstantos jis pasiekia maždaug 63 procentus, ne 50, ir prie pilnos įtampos artėja vis lėčiau. Antroji klaida — neteisingai skaityti rankenėlę, nustatančią tempą: τ = R · C, tad varžos padvigubinimas nuo 1000 Ω iki 2000 Ω su tuo pačiu 0.001 F kondensatoriumi padvigubina laiko konstantą nuo 1 s iki 2 s — didesnė varža reiškia lėtesnį kraunimąsi, ir omai kart faradai tikrai duoda sekundes.
Kaip tai siejasi
Tai uždaro grandinių modulį viską sudėjus: kontūras paklūsta Kirchhofo taisyklėms kiekvieną akimirką, rezistorius paklūsta Omo dėsniui, o kondensatorius kaupia skirtumą — būtent todėl srovė blėsta įtampos tarpui užsidarant. Kondensatorius grįžta kaip pagrindinis veikėjas elektromagnetizmo modulyje, tas pats įtaisas, dabar skaitomas kaip energijos saugykla.