Kondensatora pagaidu veidošanās

Kad spriegums tiek aptuveni piestiprināts uz kapasitatora, kas iepriekš nebija neapzīdināts, elektroni sāk strādāt no avota uz kapasitatoru un atpakaļ. Citiem vārdiem sakot, kapasitatorā sākas lūkojumu akumulācija. Lūkojuma apjomam kapasitatorā pieaugot, spriegums, kas izveidojas uz kapasitatora, arī pieauga. Spriegums, kas izveidojas uz kapasitatora, tuvojas piegādes spriegumam, tāpēc lūkojuma akumulācijas ātrums kapasitatorā samazinās. Kad šie divi spriegumi kļūst vienādi, nav vairs lūkojuma plūsmas no avota uz kapasitatoru. Elektronu plūsma no avota uz kapasitatoru un atpakaļ ir tas pats, kas elektriskā strāva.

Sākumā šī strāva būs maksimāla, bet pēc noteikta laika strāva kļūs par nulles. Laiks, kurā strāva mainās kapasitatorā, pazīstams kā pagrieziena periods. Strāvas vai citu elektrisko lielumu, piemēram, sprieguma, akumulācijas procesu kapasitatorā sauc par pagrieziena stāvokli.
Lai labāk saprastu kapasitatora pagrieziena stāvokli, zīmēsim RC shēmu, kā attālos zemāk,

Ja pārslēgšanas kontaktors S tiek aptuveni aizvērts, strāva sāk plūst caur shēmu. Pieņemsim, ka strāva jebkurā mirkļa laikā ir i(t).
Arī ņemiet vērā spriegumu, kas veidojas uz kapasitatora šajā mirkļa laikā ir Vc(t).
Tādējādi, pielietojot Kirhfofa sprieguma likumu šajā shēmā, mēs iegūstam,

Tagad, ja lūkojuma pārnesana šajā periodā (t) ir q kulonu, tad i(t) var tikt rakstīts kā
Tātad,

Ievietojot šo i(t) izteiksmi vienādojumā (i) mēs iegūstam,

Tagad integrējot abas puses laika attiecībā mēs iegūstam,

Kur, K ir konstante, ko var noteikt no sākotnējās situācijas.
Apcerēsim laiku t = 0 šajā mirkļa laikā, kad shēma tiek ieslēgta, ievietojot t = 0 virsā minētajā vienādojumā, mēs iegūstam,

Nav sprieguma, kas izveidojas uz kapasitatora laikā t = 0, jo to iepriekš nebija nemainījuši.
Tātad,

Tagad, ja ievietosim RC = t virsā minētajā vienādojumā, mēs iegūsim

Šis RC vai reizinājums pretestība un kapacitance RC shēmā pazīstams kā laika konstante šajā shēmā. Tātad, RC shēmas laika konstante ir laiks, kurā spriegums, kas izveidojas vai nomazinās uz kapasitatora, ir 63.2% no piegādes sprieguma. Šī laika konstantes definīcija ir pareiza tikai tad, ja kapasitators iepriekš nebija nemainījuši.
Atkal, šajā mirkļa laikā, kad shēma tiek ieslēgta, t.i. t = 0, nebūs sprieguma, kas izveidojas uz kapasitatora. To var arī pierādīt no vienādojuma (ii).

Tātad, sākotnējā strāva caur šķērsojošo ceļu ir V/R, un apcerēsim to kā I0.
Tagad jebkurā mirkļa laikā, strāva caur šķērsojošo ceļu būs,

Tagad, kad t = Rc šķērsojošais ceļš.

Tātad šajā mirkļa laikā, kad strāva caur kapasitatora ir 36.7% no sākotnējās strāvas, tā pazīstama kā RC shēmas laika konstante.
Laika konstante parasti tiek apzīmēta ar τ (tau). Tātad,

Pagrieziena stāvoklis kapasitatora atlādēšanā

Tagad, pieņemsim, ka kapasitators ir pilnībā apzīdināts, t.i. spriegums uz kapasitatora ir vienāds ar avota spriegumu. Ja tagad sprieguma avots tiek atvienots un vietā to savieno ar akumulatora diviem kontaktpunktiem, kapasitators sāks atlādēties, t.i., nepārprotams elektronu sadalījums starp divām plāksnēm tiks vienādots caur saīsināto ceļu. Process, kas vienādo elektronu koncentrāciju abās plāksnēs, turpināsies, līdz spriegums uz kapasitatora kļūst par nulles. Šis process pazīstams kā kapasitatora atlādēšana. Tagad mēs pārbaudīsim kapasitatora pagrieziena stāvokli atlādēšanas laikā.

Tag