Rozdíl mezi nabíjením a vypouštěním kondenzátorů střídavým proudem

Kondenzátory se v obvode střídavého proudu chovají jinak než v obvodu stejnosměrného proudu. Kondenzátory v obvodu střídavého proudu lze vnímat jako neustále nabíjené a vybíjené, protože napětí zdroje střídavého proudu se periodicky mění.

Chování kondenzátorů v obvodě střídavého proudu

• Ekvivalent kroužkové části: V obvodu s vysokofrekvenčním střídavým proudem se kondenzátor chová jako kroužková část, protože jeho impedancí (kapacitivní reaktance) je velmi nízká.

• Ekvivalent otevřené části: V obvodu s nízkofrekvenčním střídavým proudem mají kondenzátory vyšší kapacitivní reaktanci a chovají se jako otevřené části.

Proces nabíjení

Směr proudu

Když je kondenzátor připojen k zdroji střídavého proudu za účelem nabíjení, v kladné polovině zdroje střídavého proudu proud teče od kladného pólu zdroje k kladné desce kondenzátoru, takže kladná deska kondenzátoru je kladně nabita a záporná deska je záporně nabita. V záporné polovině zdroje střídavého proudu je proud opačný, teče z kladné desky kondenzátoru zpět k zápornému pólu zdroje, zatímco záporná deska kondenzátoru je kladně nabita a kladná deska je záporně nabita.

Doba nabíjení

Protože napětí zdroje střídavého proudu se neustále mění, doba nabíjení kondenzátoru závisí na frekvenci zdroje střídavého proudu a kapacitní hodnotě kondenzátoru. Během jednoho cyklu zdroje střídavého proudu bude kondenzátor nabíjen v různých časových intervalech. Když se napětí zdroje zvyšuje, rychlost nabíjení kondenzátoru je vyšší. Když se napětí zdroje snižuje, rychlost nabíjení kondenzátoru se zpomaluje a může dokonce začít vybíjet.

Energie při nabíjení

Energie uložená kondenzátorem během nabíjení je úměrná druhé mocnině napětí zdroje a kapacitní hodnotě kondenzátoru. Když se napětí zdroje střídavého proudu zvyšuje, zvyšuje se i energie uložená v kondenzátoru. Když se napětí snižuje, ukládá se méně energie.

Proces vybíjení

Směr proudu

Když je kondenzátor plně nabity a odpojen od zdroje střídavého proudu, kondenzátor se vybije přes zatížení. Při vybíjení proud teče z kladné desky kondenzátoru a vrací se k záporné desce přes zatížení, což je opačný směr než při nabíjení.

Doba vybíjení

Doba vybíjení kondenzátoru závisí na kapacitní hodnotě kondenzátoru a hodnotě odporu zatížení. τ=RC Podle času konstanty (kde R je odpor zatížení a C je kapacitní hodnota) je doba vybíjení úměrná času konstanty. Čím větší je kapacitní hodnota a čím větší je odpor zatížení, tím delší je doba vybíjení.

Energie při vybíjení

Kondenzátor uvolňuje uloženou energii během procesu vybíjení, a jak probíhá vybíjení, napětí na obou koncích kondenzátoru postupně klesá, proud vybíjení také postupně klesá a uvolňovaná energie je stále menší.

Celkový rozdíl

Změna směru

Při nabíjení se směr proudu periodicky mění s měnícím se zdrojem střídavého proudu, zatímco při vybíjení proud teče z kondenzátoru k zatížení a směr je relativně pevně daný.

Časová charakteristika

Doba nabíjení závisí na frekvenci zdroje střídavého proudu a charakteristikách kondenzátoru, zatímco doba vybíjení závisí na parametrech kondenzátoru a zatížení.

Změna energie

Kondenzátor ukládá energii při nabíjení a ta se mění s napětím zdroje; při vybíjení kondenzátor uvolňuje energii, která postupně klesá.