Skillnaden mellan laddning och avladdning av kondensatorer med växelström

Kondensatorer beter sig olika i växelströmskretsar jämfört med likströmskretsar. Kondensatorer i en växelströmskrets kan ses som konstant laddade och avladdade eftersom spänningen från en växelströmsnäring ändras periodiskt.

Beteende hos kondensatorer i växelströmskretsar

• Motsvarar kortslutning: I en högfrekvens växelströmskrets beter sig en kondensator som en kortslutning eftersom dess impedans (kapacitiv reaktans) är mycket låg.

• Motsvarar öppen krets: I lågfrekvens växelströmskretsar har kondensatorer en högre kapacitiv reaktans och beter sig som öppna kretsar.

Laddningsprocess

Strömsriktning

När kondensatorn ansluts till växelströmsnäring för att börja ladda, i den positiva halvan av växelströmsnäringen, flödar strömmen från det positiva polen av näringen till det positiva plåtet av kondensatorn, så att det positiva plåtet av kondensatorn blir positivt laddat och det negativa plåtet blir negativt laddat. I den negativa halvan av växelströmsnäringen är strömmen i motsatt riktning, flyter ut ur det positiva plåtet av kondensatorn och tillbaka till det negativa polen av näringen, medan det negativa plåtet av kondensatorn blir positivt laddat och det positiva plåtet blir negativt laddat.

Laddningstid

Eftersom spänningen från växelströmsnäringen ständigt ändras beror laddningstiden för kondensatorn på frekvensen av växelströmsnäringen och kapacitetsvärdet av kondensatorn. Under en cykel av växelströmsnäringen kommer kondensatorn att laddas vid olika tider. När näringsspänningen stiger är laddningshastigheten för kondensatorn snabbare. När näringsspänningen sjunker minskar laddningshastigheten för kondensatorn och kan till och med börja avladda.

Laddningsenergi

Energin som lagras av en kondensator under laddning är proportionell mot kvadraten av näringsspänningen och kapacitetsvärdet av kondensatorn. När spänningen från växelströmsnäringen ökar, ökar energin som lagras av kondensatorn. När spänningen sjunker, lagras mindre energi.

Avladdningsprocess

Strömsriktning

När kondensatorn är fullständigt laddad, om den kopplas bort från växelströmsnäringen, kommer kondensatorn att avladda genom belastningen. Vid avladdning flödar strömmen ut ur det positiva plåtet av kondensatorn och återvänder till det negativa plåtet genom belastningen, i motsatt riktning jämfört med vid laddning.

Avladdningstid

Avladdningstiden för kondensatorn beror på kapacitetsvärdet av kondensatorn och resistansvärdet av belastningen. τ=RC Enligt tidkonstanten (där R är belastningsresistansen och C är kapacitetsvärdet), är avladdningstiden proportionell mot tidkonstanten. Ju större kapacitetsvärdet och ju större belastningsresistansen, desto längre avladdningstid.

Avladdningsenergi

Kondensatorn frigör den lagrade energin under avladdningsprocessen, och när avladdningen fortskrider, minskar spänningen vid båda sidor av kondensatorn gradvis, avladdningsströmmen minskar också gradvis, och den frigjorda energin blir allt mindre.

Allmän skillnad

Riktningsförändring

Vid laddning ändras strömsriktningen periodiskt med ändringen av växelströmsnäringen, medan vid avladdning flödar strömmen från kondensatorn till belastningen, och riktningen är relativt fastställd.

Tidskarakteristik

Laddningstiden beror på frekvensen av växelströmsnäringen och egenskaperna hos kondensatorn, medan avladdningstiden beror på parametrarna för kondensatorn och belastningen.

Energiförändring

Kondensatorn lagrar energi vid laddning, och energin förändras med näringsspänningen; Vid avladdning frigör kondensatorn energi, vilken gradvis minskar.