การชาร์จคอนเดนเซอร์

เมื่อเราเชื่อมต่อคอนเดนเซอร์ที่ไม่มีประจุหรือมีประจุบางส่วนกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่มีแรงดันมากกว่าแรงดันของคอนเดนเซอร์ (ในกรณีที่คอนเดนเซอร์มีประจุบางส่วน) มันจะรับประจุจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและแรงดันข้ามคอนเดนเซอร์จะเพิ่มขึ้นแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลจนกระทั่งเท่ากับและตรงข้ามกับแรงดันของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า

ลองเชื่อมต่อ คอนเดนเซอร์ ที่มี ความจุ C ต่อเรียงกับ ตัวต้านทาน ที่มี ความต้านทาน R เราเชื่อมต่อการ เชื่อมต่อเรียงของคอนเดนเซอร์ และ ตัวต้านทาน นี้กับ แบตเตอรี่ ที่มี แรงดัน V ผ่านสวิตช์กด S
สมมติว่าคอนเดนเซอร์ไม่มีประจุในตอนแรก เมื่อเรากดสวิตช์ เนื่องจาก คอนเดนเซอร์ ไม่มีประจุ แรงดันที่เกิดขึ้นบนคอนเดนเซอร์จะเป็นศูนย์ ทำให้คอนเดนเซอร์ทำงานเหมือนวงจรป้อนตรง ในขณะนั้นประจุเริ่มสะสมในคอนเดนเซอร์ กระแสไฟฟ้าในวงจรจะถูกจำกัดโดย ความต้านทาน R เท่านั้น

ดังนั้น กระแสเริ่มต้นคือ V/R หลังจากนั้นแรงดันที่เกิดขึ้นบนคอนเดนเซอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป และแรงดันนี้จะมีขั้วตรงข้ามกับ แบตเตอรี่ ผลทำให้ กระแส ในวงจรลดลงค่อยๆ เมื่อแรงดันบน คอนเดนเซอร์ เท่ากับและตรงข้ามกับแรงดันของแบตเตอรี่ กระแสจะกลายเป็นศูนย์ แรงดันบนคอนเดนเซอร์จะเพิ่มขึ้นค่อยๆ ระหว่างการชาร์จ ให้พิจารณาอัตราการเพิ่มของแรงดันบนคอนเดนเซอร์เป็น dv/dt ณ ขณะใด ๆ t กระแสผ่านคอนเดนเซอร์ในขณะนั้นคือ

โดยใช้ กฎของเคิร์ชโฮฟสำหรับแรงดัน ในวงจรที่ขณะนั้น เราสามารถเขียนได้ว่า

ทำการอินทิเกรตทั้งสองข้าง เราจะได้

ตอนที่เปิดวงจร แรงดันบน คอนเดนเซอร์ เป็นศูนย์ นั่นคือ v = 0 ที่ t = 0
แทนค่าเหล่านี้ในสมการด้านบน เราจะได้

หลังจากได้ค่า A เราสามารถเขียนสมการใหม่ได้ว่า



ตอนนี้ เราทราบว่า

นี่คือสมการของกระแสชาร์จ I ระหว่างกระบวนการชาร์จ
กระแสและแรงดันของคอนเดนเซอร์ระหว่างการชาร์จแสดงไว้ด้านล่าง

ในภาพด้านบน Io คือกระแสเริ่มต้นของคอนเดนเซอร์เมื่อมันไม่มีประจุในตอนเปิดวงจร และ Vo คือแรงดันสุดท้ายหลังจากคอนเดนเซอร์ชาร์จเต็ม
แทนค่า t = RC ในสมการของกระแสชาร์จ (ตามที่ได้คำนวณมาแล้ว) เราจะได้

ดังนั้น ที่เวลา t = RC ค่าของกระแสชาร์จจะเป็น 36.7% ของกระแสเริ่มต้น (V / R = Io) เมื่อคอนเดนเซอร์ไม่มีประจุเลย ระยะเวลานี้เรียกว่า ค่าคงที่เวลา ของวงจรคอนเดนเซอร์ที่มีความจุ C ฟาราดพร้อมกับความต้านทาน R โอห์มต่อเรียงกับคอนเดนเซอร์ ค่าแรงดันที่เกิดขึ้นบนคอนเดนเซอร์ที่ค่าคงที่เวลาคือ

ที่นี่ Vo คือแรงดันที่เกิดขึ้นบนคอนเดนเซอร์สุดท้ายหลังจากคอนเดนเซอร์ชาร์จเต็ม และมันเท่ากับแรงดันแหล่งกำเนิด (V = Vo)

แหล่งที่มา: Electrical4u.

คำแถลง: ขอให้ความเคารพต่องานเขียนที่ดี มีคุณค่าในการแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ