Încărcarea condensatoarelor și constantele de timp
Când un condensator se încarcă printr-un rezistor, nu se umple cu rată constantă — se încarcă repede la început, apoi tot mai încet pe măsură ce se apropie de tensiunea completă. Constanta de timp îți spune cât de repede se întâmplă această încetinire: după o constantă de timp, condensatorul a atins aproximativ 63 la sută din tensiunea finală.
Formula
τ = R · C
- τ — constanta de timp (s): timpul pentru a atinge aproximativ 63 la sută din încărcarea completă
- R — rezistența (Ω): cât limitează rezistorul curentul de încărcare
- C — capacitatea (F): câtă sarcină poate stoca condensatorul per volt
Exemplu rezolvat
Un rezistor de 1000 Ω încarcă un condensator de 0.001 F. Care este constanta de timp?
- R = 1000 Ω
- C = 0.001 F
- τ = R · C
- τ = 1000 Ω · 0.001 F
τ = 1 s
Testează-te
Dacă rezistorul este schimbat la 2000 Ω cu același condensator de 0.001 F, care este noua constantă de timp?
- Răspuns corect: 2 s
- 1 s
- 4 s
Corect! τ = R · C = 2000 Ω × 0.001 F = 2 s — dublarea rezistenței dublează constanta de timp.
După exact o constantă de timp, aproximativ ce procent din tensiunea completă a atins condensatorul?
- 37%
- 50%
- Răspuns corect: 63%
Exact — după o constantă de timp, condensatorul este la aproximativ 63% din tensiunea finală.
Unde vezi asta
Blițul unui aparat foto nu poate trage de două ori la rând: după impuls, condensatorul se reîncarcă printr-un rezistor, rapid la început, apoi tot mai lent, iar lumina de pregătire se aprinde doar când a urcat cea mai mare parte a drumului. Vechile semnalizatoare și intervalele ștergătoarelor de parbriz sunt același circuit folosit ca ceas — ritmul de clipire este stabilit de cât de repede se umple condensatorul.
Greșeli frecvente
Eroarea reflexă este presupunerea că condensatorul se umple la o rată constantă — la jumătatea timpului nu e la jumătatea încărcării: după o constantă de timp a ajuns la aproximativ 63 la sută, nu 50, și se apropie de tensiunea maximă tot mai lent. A doua alunecare este citirea greșită a butonului care stabilește ritmul: τ = R · C, deci dublarea rezistenței de la 1000 Ω la 2000 Ω cu același condensator de 0,001 F dublează constanta de timp de la 1 s la 2 s — rezistență mai mare înseamnă încărcare mai lentă, iar ohmii înmulțiți cu faradzii ies cu adevărat în secunde.
Cum se leagă
Aceasta încheie modulul de circuite punând totul cap la cap: bucla respectă regulile lui Kirchhoff în fiecare instant, rezistorul respectă legea lui Ohm, iar condensatorul acumulează diferența — motiv pentru care curentul se stinge pe măsură ce decalajul de tensiuni se închide. Condensatorul revine ca vedetă în modulul de electromagnetism, același dispozitiv citit acum ca rezervor de energie.