La differenza tra la carica e lo scarico dei condensatori con corrente alternata

I condensatori si comportano in modo diverso nei circuiti AC rispetto ai circuiti DC. Nei circuiti AC, i condensatori possono essere visti come in costante carica e scarica perché la tensione di una fonte di alimentazione AC cambia periodicamente.

Comportamento dei condensatori nei circuiti AC

• Equivalenti a un cortocircuito: In un circuito AC ad alta frequenza, un condensatore si comporta come un cortocircuito poiché la sua impedenza (reattanza capacitiva) è molto bassa.

• Equivalenti a un circuito aperto: Nei circuiti AC a bassa frequenza, i condensatori hanno una reattanza capacitiva più elevata e si comportano come circuiti aperti.

Processo di carica

Direzione della corrente

Quando il condensatore è collegato alla fonte di alimentazione AC per iniziare la carica, nella metà positiva della fonte di alimentazione AC, la corrente fluisce dal polo positivo della fonte di alimentazione alla piastra positiva del condensatore, in modo che la piastra positiva del condensatore sia caricata positivamente e la piastra negativa sia caricata negativamente. Nella metà negativa della fonte di alimentazione AC, la corrente fluisce in direzione opposta, uscendo dalla piastra positiva del condensatore e tornando al polo negativo della fonte di alimentazione, mentre la piastra negativa del condensatore è caricata positivamente e la piastra positiva è caricata negativamente.

Tempo di carica

Poiché la tensione della fonte di alimentazione AC è in continua variazione, il tempo di carica del condensatore dipende dalla frequenza della fonte di alimentazione AC e dal valore di capacità del condensatore. Durante un ciclo della fonte di alimentazione AC, il condensatore sarà caricato in momenti diversi. Quando la tensione della fonte di alimentazione aumenta, la velocità di carica del condensatore è maggiore. Quando la tensione della fonte di alimentazione diminuisce, la velocità di carica del condensatore rallenta e può anche iniziare a scaricarsi.

Energia di carica

L'energia immagazzinata da un condensatore durante la carica è proporzionale al quadrato della tensione di alimentazione e al valore di capacità del condensatore. Quando la tensione della fonte di alimentazione AC aumenta, l'energia immagazzinata dal condensatore aumenta. Quando la tensione diminuisce, meno energia viene immagazzinata.

Processo di scarica

Direzione della corrente

Quando il condensatore è completamente caricato, se disconnesso dalla fonte di alimentazione AC, il condensatore si scaricherà attraverso il carico. Durante lo scarico, la corrente fluisce fuori dalla piastra positiva del condensatore e ritorna alla piastra negativa attraverso il carico, in direzione opposta rispetto alla carica.

Tempo di scarica

Il tempo di scarica del condensatore dipende dal valore di capacità del condensatore e dal valore di resistenza del carico. τ=RC Secondo la costante di tempo (dove R è la resistenza del carico e C è il valore di capacità), il tempo di scarica è proporzionale alla costante di tempo. Più grande è il valore di capacità e più grande è la resistenza del carico, più lungo sarà il tempo di scarica.

Energia di scarica

Il condensatore rilascia l'energia immagazzinata durante il processo di scarica, e man mano che lo scarico procede, la tensione alle estremità del condensatore diminuisce gradualmente, la corrente di scarica diminuisce gradualmente e l'energia rilasciata è sempre meno.

Differenze generali

Cambio di direzione

Durante la carica, la direzione della corrente cambia periodicamente con il cambiamento della fonte di alimentazione AC, mentre durante lo scarico, la corrente fluisce dal condensatore al carico, e la direzione è relativamente fissa.

Caratteristiche temporali

Il tempo di carica dipende dalla frequenza della fonte di alimentazione AC e dalle caratteristiche del condensatore, mentre il tempo di scarica dipende dai parametri del condensatore e del carico.

Cambiamenti energetici

Il condensatore immagazzina energia durante la carica, e l'energia cambia con la tensione di alimentazione; Durante lo scarico, il condensatore rilascia energia, che diminuisce gradualmente.