Zasada działania kondensatora

Aby pokazać jak działa kondensator, rozważmy jego najprostszą strukturę. Składa się on z dwóch równoległych płyt przewodzących, oddzielonych dielektrykiem, który jest równoległym kondensatorem płytkowym. Gdy podłączymy baterię (zasilacz DC źródło napięcia) do kondensatora, jedna płyta (płyta-I) zostaje podłączona do dodatniego końca, a druga płyta (płyta-II) do ujemnego końca baterii. Wtedy potencjał tej baterii jest zastosowany do tego kondensatora. W tym przypadku płyta-I ma dodatni potencjał w stosunku do płyty-II. W stanie ustalonym prąd z baterii próbuje przepłynąć przez ten kondensator od jego dodatniej płyty (płyta-I) do ujemnej płyty (płyta-II), ale nie może to zrobić ze względu na rozdzielenie tych płyt izolującym materiałem.

Pojawia się pole elektryczne wzdłuż kondensatora. Z biegiem czasu dodatnia płyta (płyta I) będzie gromadziła ładunek dodatni z baterii, a ujemna płyta (płyta II) będzie gromadziła ładunek ujemny z baterii. Po pewnym czasie kondensator przechowuje maksymalną ilość ładunku zgodnie z jego pojemnością względem tego napięcia. Ten przedział czasu nazywany jest czasem ładowania tego kondensatora.

Po usunięciu tej baterii z tego kondensatora, te dwie płyty zachowują ładunek dodatni i ujemny przez pewien czas. W ten sposób kondensator działa jako źródło energii elektrycznej.

Jeśli oba końce (płyta I i płyta II) zostaną podłączone do obciążenia, prąd będzie przepływał przez to obciążenie od płyty-I do płyty-II, dopóki wszystkie ładunki nie znikną z obu płyt. Ten przedział czasu nazywany jest czasem rozładowywania kondensatora.

Kondensator w obwodzie DC

Przypuśćmy, że kondensator jest podłączony do baterii przez przełącznik.

Gdy przełącznik jest włączony, czyli w chwili t = +0, prąd zacznie przepływać przez ten kondensator. Po upływie pewnego czasu (czyli czasu ładowania) kondensator nie pozwala już na dalszy przepływ prądu. Dzieje się tak dlatego, że maksymalna ilość ładunków jest zgromadzona na obu płytach, a kondensator działa jako źródło, które ma dodatni koniec podłączony do dodatniego końca baterii, a ujemny koniec podłączony do ujemnego końca baterii z takim samym potencjałem.

Ze względu na zerową różnicę potencjałów między baterią a kondensatorem, żaden prąd nie będzie przepływał przez niego. Można więc powiedzieć, że początkowo kondensator jest skrócony, a ostatecznie otwarty, gdy jest podłączony do baterii lub źródła DC.

Kondensator w obwodzie AC

Przypuśćmy, że kondensator jest podłączony do źródła AC. Rozważmy, że w pewnym momencie dodatniej połowy tego napędu przemiennego, płyta-I otrzymuje dodatnią polaryzację, a płyta-II ujemną polaryzację. W tej właśnie chwili płyta-I gromadzi ładunek dodatni, a płyta-II ładunek ujemny.

Ale w ujemnej połowie zastosowanego napędu AC, płyta-I otrzymuje ładunek ujemny, a płyta-II ładunek dodatni. Nie ma przepływu elektronów między tymi dwiema płytami ze względu na umieszczony między nimi dielektryk, ale zmieniają one swoją polaryzację wraz ze zmianą polaryzacji źródła. Płyty kondensatora są na przemian ładowane i rozładowane przez AC.