Perbedaan antara pengisian dan pengosongan kapasitor dengan arus bolak-balik

Kapasitor berperilaku berbeda dalam rangkaian AC dibandingkan dengan rangkaian DC. Kapasitor dalam rangkaian AC dapat dilihat sebagai terus menerus mengisi dan mengosongkan karena tegangan sumber daya AC berubah secara periodik.

Perilaku kapasitor dalam rangkaian AC

• Setara dengan korsleting: Dalam rangkaian AC frekuensi tinggi, kapasitor berperilaku seperti korsleting karena impedansinya (reaktansi kapasitif) sangat rendah.

• Setara dengan sirkuit terbuka: Dalam rangkaian AC frekuensi rendah, kapasitor memiliki reaktansi kapasitif yang lebih tinggi dan berperilaku seperti sirkuit terbuka.

Proses pengisian

Arah arus

Ketika kapasitor terhubung ke sumber daya AC untuk mulai mengisi, pada setengah positif dari sumber daya AC, arus mengalir dari terminal positif sumber daya ke pelat positif kapasitor, sehingga pelat positif kapasitor menjadi bermuatan positif dan pelat negatif bermuatan negatif. Pada setengah negatif dari sumber daya AC, arus bergerak ke arah yang berlawanan, mengalir keluar dari pelat positif kapasitor dan kembali ke elektroda negatif sumber daya, sementara pelat negatif kapasitor menjadi bermuatan positif dan pelat positif bermuatan negatif.

Waktu pengisian

Karena tegangan sumber daya AC selalu berubah, waktu pengisian kapasitor bergantung pada frekuensi sumber daya AC dan nilai kapasitansi kapasitor. Selama satu siklus sumber daya AC, kapasitor akan diisi pada waktu yang berbeda. Ketika tegangan sumber daya meningkat, kecepatan pengisian kapasitor lebih cepat. Ketika tegangan sumber daya menurun, laju pengisian kapasitor melambat dan mungkin bahkan mulai mengosongkan.

Energi pengisian

Energi yang disimpan oleh kapasitor selama pengisian sebanding dengan kuadrat tegangan sumber daya dan nilai kapasitansi kapasitor. Ketika tegangan sumber daya AC meningkat, energi yang disimpan oleh kapasitor juga meningkat. Ketika tegangan menurun, energi yang disimpan berkurang.

Proses pengosongan

Arah arus

Ketika kapasitor sepenuhnya terisi, jika diputuskan dari sumber daya AC, kapasitor akan mengosongkan melalui beban. Saat mengosongkan, arus mengalir keluar dari pelat positif kapasitor dan kembali ke pelat negatif melalui beban, ke arah yang berlawanan saat pengisian.

Waktu pengosongan

Waktu pengosongan kapasitor bergantung pada nilai kapasitansi kapasitor dan nilai resistansi beban. τ=RC Menurut konstanta waktu (di mana R adalah resistansi beban dan C adalah nilai kapasitansi), waktu pengosongan sebanding dengan konstanta waktu. Semakin besar nilai kapasitansi dan semakin besar resistansi beban, semakin lama waktu pengosongan.

Energi pengosongan

Kapasitor melepaskan energi yang tersimpan selama proses pengosongan, dan seiring berjalannya pengosongan, tegangan pada kedua ujung kapasitor perlahan-lahan menurun, arus pengosongan juga perlahan-lahan menurun, dan energi yang dilepaskan semakin sedikit.

Perbedaan umum

Perubahan arah

Saat mengisi, arah arus berubah secara periodik sesuai dengan perubahan sumber daya AC, sementara saat mengosongkan, arah arus mengalir dari kapasitor ke beban, dan arahnya relatif tetap.

Ciri waktu

Waktu pengisian bergantung pada frekuensi sumber daya AC dan karakteristik kapasitor, sementara waktu pengosongan bergantung pada parameter kapasitor dan beban.

Perubahan energi

Kapasitor menyimpan energi saat pengisian, dan energi berubah sesuai dengan tegangan sumber daya; Saat mengosongkan, kapasitor melepaskan energi, yang perlahan-lahan berkurang.