Цепь с конденсатором и резистором
Цепь с конденсатором и резистором, или RC-цепь, — это последовательная электрическая цепь, в которой конденсатор заряжается или разряжается через резистор. Резистор ограничивает ток и определяет, насколько быстро изменяется заряд конденсатора.
Сразу после подключения незаряженного конденсатора к источнику напряжения он ведёт себя как проводник: ток в цепи максимален. По мере накопления заряда напряжение на конденсаторе растёт, а ток уменьшается. В установившемся режиме конденсатор заряжен до напряжения источника, и постоянный ток через него не течёт.
При разряде конденсатор отдаёт энергию резистору. Напряжение и заряд уменьшаются постепенно, а ток направлен противоположно току при зарядке. Подробно этот процесс рассматривается на странице разряд конденсатора.
Постоянная времени
Скорость переходного процесса задаёт постоянная времени RC-цепи. Она равна произведению сопротивления на ёмкость: чем больше \(R\) или \(C\), тем медленнее заряжается и разряжается конденсатор.
Через время \(t=\tau\) при зарядке напряжение на конденсаторе достигает примерно 63% конечного значения, а при разряде остаётся около 37% начального. После примерно пяти постоянных времени процесс считают практически завершённым.
Пусть \(R=2\ \text{кОм}\), а \(C=100\ \text{мкФ}\). Тогда \(\tau=RC=2000\cdot0{,}0001=0{,}2\ \text{с}\). Примерно за \(1\ \text{с}\), то есть за пять постоянных времени, конденсатор почти полностью зарядится или разрядится.
Конденсатор не является источником постоянного тока. Он может кратковременно создавать ток при зарядке или разрядке, но после полной зарядки в цепи постоянного тока ток прекращается. Сопротивление резистора изучается до этой темы на странице электрическое сопротивление.
Как изменится время зарядки, если сопротивление резистора увеличить в 2 раза, а ёмкость оставить прежней?
Главное
- RC-цепь содержит последовательно соединённые резистор и конденсатор; резистор ограничивает ток.
- При зарядке напряжение на конденсаторе растёт, при разрядке — уменьшается.
- Постоянная времени равна \(\tau=RC\) и показывает скорость переходного процесса.