Kondensatora uzlāde un laika konstantes
Kad kondensators uzlādējas caur rezistoru, tas nepildās vienmērīgā tempā — tas uzlādējas ātri sākumā, tad arvien lēnāk, tam tuvojoties pilnam spriegumam. Laika konstante saka, cik ātri šī palēnināšanās notiek: pēc vienas laika konstantes kondensators sasniedzis aptuveni 63 procentus no sava galīgā sprieguma.
Formula
τ = R · C
- τ — laika konstante (s): laiks, lai sasniegtu aptuveni 63 procentus no pilnas uzlādes
- R — pretestība (Ω): cik daudz rezistors ierobežo uzlādes strāvu
- C — kapacitāte (F): cik daudz lādiņa kondensators var uzglabāt uz voltu
Izrēķināts piemērs
1000 Ω rezistors uzlādē 0.001 F kondensatoru. Kāda ir laika konstante?
- R = 1000 Ω
- C = 0.001 F
- τ = R · C
- τ = 1000 Ω · 0.001 F
τ = 1 s
Pārbaudi sevi
Ja rezistors tiek nomainīts uz 2000 Ω ar to pašu 0.001 F kondensatoru, kāda ir jaunā laika konstante?
- Pareizā atbilde: 2 s
- 1 s
- 4 s
Pareizi! τ = R · C = 2000 Ω × 0.001 F = 2 s — pretestības dubultošana dubulto laika konstanti.
Pēc tieši vienas laika konstantes pagājušas, aptuveni cik procentu no pilna sprieguma kondensators sasniedzis?
- 37%
- 50%
- Pareizā atbilde: 63%
Tieši tā — pēc vienas laika konstantes kondensators ir aptuveni 63% no sava galīgā sprieguma.
Kur tu to redzi
Kameras zibspuldze nevar šaut divas reizes pēc kārtas: pēc uzplaiksnījuma kondensators atkal uzlādējas caur rezistoru, ātri sākumā tad lēnāk, un gatavības gaisma ieslēdzas tikai, kad tas uzkāpis lielāko daļu ceļa. Vecās pagrieziena gaismas un stikla tīrītāju intervāli ir tā pati ķēde, lietota kā pulkstenis — mirgošanas ritmu nosaka tas, cik ātri kondensators pildās.
Biežākās kļūdas
Refleksa kļūda ir pieņemt, ka kondensators pildās vienmērīgā tempā — puse no laika nav puse no pilnības: pēc vienas laika konstantes tas sasniedzis aptuveni 63 procentus, nevis 50, un tas tuvojas pilnam spriegumam arvien lēnāk. Otrā kļūda ir nepareizi lasīt slēdzi, kas nosaka tempu: τ = R · C, tāpēc pretestības dubultošana no 1000 Ω uz 2000 Ω ar to pašu 0.001 F kondensatoru dubulto laika konstanti no 1 s uz 2 s — lielāka pretestība nozīmē lēnāku uzlādi, un omi reiz faradi patiesi iznāk sekundēs.
Kā tas savienojas
Šis noslēdz elektroķēžu moduli, visu saliekot kopā: cilpa paklausa Kirhofa noteikumiem katrā acumirklī, rezistors paklausa Oma likumam, un kondensators uzkrāj starpību — tāpēc ka strāva norimst, spriegumu spraugai aizveroties. Kondensators atgriežas kā galvenais varonis elektromagnētisma modulī — tā pati ierīce, tagad lasīta kā enerģijas krātuve.