Принцип работы конденсатора

Для демонстрации того, как работает конденсатор, рассмотрим его самую простую структуру. Он состоит из двух параллельных проводящих пластин, разделенных диэлектриком, который является параллельным пластинчатым конденсатором. Когда мы подключаем батарею (источник постоянного напряжения) к конденсатору, одна пластина (пластина-I) подключается к положительному выводу, а другая пластина (пластина-II) к отрицательному выводу батареи. В этот момент потенциал батареи прикладывается к конденсатору. При этом пластина-I имеет положительный потенциал по отношению к пластине-II. В установившемся состоянии ток от батареи пытается пройти через этот конденсатор от его положительной пластины (пластина-I) к отрицательной пластине (пластина-II), но не может это сделать из-за разделения этих пластин диэлектрическим материалом.

Появляется электрическое поле между пластинами конденсатора. Со временем положительная пластина (пластина I) накапливает положительный заряд от батареи, а отрицательная пластина (пластина II) накапливает отрицательный заряд. После определенного времени конденсатор накапливает максимальное количество заряда в соответствии с его емкостью относительно этого напряжения. Этот промежуток времени называется временем зарядки конденсатора.

После отключения батареи от конденсатора, эти две пластины некоторое время сохраняют положительный и отрицательный заряд. Таким образом, конденсатор действует как источник электрической энергии.

Если два конца (пластина I и пластина II) подключены к нагрузке, ток будет протекать через эту нагрузку от пластины I к пластине II до тех пор, пока все заряды не исчезнут с обеих пластин. Этот промежуток времени известен как время разрядки конденсатора.

Конденсатор в цепи постоянного тока

Предположим, что конденсатор подключен к батарее через выключатель.

Когда выключатель включен, то есть при t = +0, ток начнет протекать через этот конденсатор. Через определенное время (то есть время зарядки) конденсатор больше не позволяет току протекать через него. Это происходит потому, что на обеих пластинах накоплено максимальное количество зарядов, и конденсатор действует как источник, у которого положительный конец подключен к положительному концу батареи, а отрицательный конец — к отрицательному концу батареи с одинаковым потенциалом.

Из-за нулевого потенциального разности между батареей и конденсатором, ток через него не будет протекать. Поэтому можно сказать, что вначале конденсатор замкнут, а затем разомкнут, когда он подключен к батарее или источнику постоянного тока.

Конденсатор в цепи переменного тока

Предположим, что конденсатор подключен к источнику переменного тока. Рассмотрим, что в определенный момент положительной половины этого переменного напряжения, пластина I получает положительную полярность, а пластина II — отрицательную. В этот момент пластина I накапливает положительный заряд, а пластина II — отрицательный заряд.

Но в отрицательной половине этого приложенного переменного напряжения, пластина I получает отрицательный заряд, а пластина II — положительный. Между этими двумя пластинами нет потока электронов из-за диэлектрика, размещенного между ними, но они меняют свою полярность с изменением полярности источника. Пластины конденсатора последовательно заряжаются и разряжаются переменным током.

Источник: Electrical4u.

Заявление: Уважайте оригинальные материалы, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.