Kondensatorun Dəyişkən Davranışı

Bir gerilim önceden şarj edilmemiş bir kondansatör üzerine aniden uygulandığında, elektronlar kaynaktan kondansatöre ve tekrar kaynağa doğru hemen hareket etmeye başlar. Başka bir deyişle, kondansatördeki yüklenme anında başlar. Kondansatörde biriken yük arttıkça, kondansatör üzerinde geliştirilen gerilim de artar. Kondansatör üzerinde geliştirilen gerilim, besleme gerilimine yaklaşırken, kondansatördeki yüklenme hızı da azalır. Bu iki gerilim birbirine eşit olduğunda, kaynaktan kondansatöre daha fazla yük akışı olmayacaktır. Kaynaktan kondansatöre ve kondansatörden kaynakya doğru olan elektron akışları, başka bir şey değildir, sadece elektrik akımıdır.

Başlangıçta bu akım maksimum olacaktır ve belirli bir süre sonra akım sıfıra ulaşacaktır. Kondansatördeki akım değişiminin süresi geçici dönem olarak bilinir. Kondansatördeki akım veya voltaj gibi diğer elektriksel niceliklerin yüklenmesi, geçici olarak adlandırılır.
Kondansatörün geçici davranışını anlamak için aşağıdaki gibi bir RC devresini çizelim,

Şimdi, anahtar S aniden kapandığında, akım devrede akmaya başlar. Herhangi bir andaki akım i(t) olsun.
Ayrıca, o anda kondansatör üzerinde gelişen gerilim Vc(t) olsun.
Böylece, Kirchhoff Gerilim Yasası'nı bu devreye uyguladığımızda, elde ederiz,

Şimdi, bu dönemde (t) aktarılan yük q kulon ise, i(t) şu şekilde yazılabilir
Dolayısıyla,

Bu i(t) ifadesini denklem (i)’de yerleştirerek elde ederiz,

Şimdi her iki tarafı zamanla integral alarak elde ederiz,

Burada, K sabiti başlangıç koşulundan belirlenebilir.
Devrenin açıldığı an t = 0 olduğunu düşünelim. Yukarıdaki denkleme t = 0 koyduğumuzda elde ederiz,

t = 0'da kondansatör üzerinde herhangi bir gerilim gelişmeyecektir çünkü önceden değiştirilmemişti.
Dolayısıyla,

Şimdi yukarıdaki denkleme RC = t koyarsak, elde ederiz

Bu RC veya direnç ile kapasitansın ürünü, RC serisi devresinin zaman sabiti olarak bilinir. Yani, RC devresinin zaman sabiti, kondansatör üzerinde geliştirilen veya düşürülen gerilimin besleme geriliminin %63.2'sine ulaştığı süredir. Bu zaman sabiti tanımı, kondansatörün önceden değiştirilmemiş olması durumunda geçerlidir.
Yine, devrenin açıldığı an yani t = 0'da, kondansatör üzerinde herhangi bir gerilim oluşmayacaktır. Bu, denklem (ii)’den de kanıtlanabilir.

Dolayısıyla devredeki ilk akım, V/R ve bunu I0 olarak düşünelim.
Herhangi bir anda, akım devrede,

Şimdi, t = Rc olduğunda devre akımı.

Dolayısıyla, kondansatördaki akım, başlangıç akımının %36.7'sine indiği an, aynı zamanda RC devresinin zaman sabiti olarak da bilinir.
Zaman sabiti genellikle τ (tau) ile gösterilir. Dolayısıyla,

Kondansatör Boşaltma Sırasında Oluşan Geçici Durum

Şimdi, kondansatör tamamen şarj edilmiş olsun, yani kondansatördeki gerilim, kaynağın gerilimine eşittir. Şimdi, eğer gerilim kaynağı bağlantısından kesildiyse ve bunun yerine pil in iki ucunu kısa devre edersek, kondansatör boşalmaya başlayacak, yani iki plaka arasındaki elektron dağılımı, kısa devre yoluyla eşitlenecektir. İki plakada elektron yoğunluğunun eşitlenme süreci, kondansatördeki gerilim sıfır olana kadar devam edecektir. Bu süreç, kondansatörün boşaltılması olarak bilinir. Şimdi, kondansatörün boşaltma sırasında oluşan geçici durumu inceleyeceğiz.

Şimdi, yukarıdaki devrede Kirchhoff Akım Yasası