Думаете все так сложно? А давайте проверим.
Для начала нам нужно знать, что конденсатор накапливает электрический заряд между своими обкладками. Более подробно как это происходит с физической точки зрения можно прочесть в книжках. Для нас сейчас главное понимать его предназначение.
Если подключить к его выводам источник тока, то на обкладках начнет накапливаться разноименный заряд. Важно помнить, что величина заряда одинаковая но разная по полярности.
Емкость есть. Если последовательно с ней подключен резистор, то можно посчитать время за которое зарядится любой конденсатор.
Тут кроется небольшая уловка. Конденсатор заряжается не с постоянной скоростью. Подключив конденсатор к источнику тока с напряжением в 12 Вольт, напряжение в 1В он наберет очень быстро, 2В уже медленнее, 3В уже дольше и так к примеру до 12В.
Величина, которая это описывает называется постоянная времени:
читается как постоянная времени равняется произведению сопротивления в Омах и емкости в Фарадах.
Для примера давайте возьмем цепь состоящую из резистора номиналом 1кОм = 1000 Ом и конденсатора емкостью 1000 мкФ = 0.001Ф. Мы сразу переводим все в Омы и Фарады для расчетов:
Постоянная времени = 1000 х 0.001 = 1;
Что такое 1? Конденсатор зарядится полностью за 1 секунду? - Нет. Это постоянная времени. Она показывает за какое время наш конденсатор наберет 63% от величины напряжения подключенного на него источника. При условии, что до подключения наш конденсатор был полностью разряжен и имел напряжение на обкладках равное 0В.
Почему 63% спросите вы? Так посчитали и вывели. Для более детального разъяснения обратитесь к учебникам ВУЗов.
Значит выяснили, что постоянная времени - это время, за которое наш конденсатор заряжается до 63% от разности между источником питания и напряжением на обкладках.
Так в первую секунду постоянной времени = 1, наш конденсатор зарядится на 63% в течении 1 сек., когда значение постоянной времени = 2, наш конденсатор зарядится до значения в 63% от напряжения источника тока за 2 сек. Это можно продолжать долго. Но суть остается одна, увеличивая постоянную времени, мы изменяем время заряда конденсатора.
Если продолжать и дальше заряжать конденсатор, то произойдет следующий заряд на 63% от оставшейся разности напряжений, между его текущим значением напряжения и напряжением источника тока.
В идеальной вселенной процесс заряда емкости до своего максимального значения может продолжаться очень долго - бесконечно. Но так как у нас все же реальный мир из неидеальных компонентов, то мы можем говорить о том, что емкость зарядится до своего максимума уже при:
Поэтому, можно смело говорить о том, что уже по прошествии 5 х постоянную времени сек., после включения питания, наш конденсатор будет иметь практически полный заряд равный 99% своей емкости.
Главное уловить суть, как заряжается конденсатор. Заряд происходит, как показано на рис.2, условием к данному примеру считать напряжение питания 12В, постоянная времени = 1 сек.:
Немного пояснений:
0 сек. - на обкладках нет напряжения;
1 сек. - постоянная времени равна 1 сек, заряд конденсатора равен 63% от 12В = 7,56В.
2 сек. - постоянная времени равна 2 сек, заряд конденсатора равен:
12В - 7.56В = 4.44В (отнимаем от приложенного напряжения, значение уже имеющегося напряжения на обкладках конденсатора)
4.44 х 0.63 = 2,8 В (высчитываем, какое напряжение от 4.44В будет на долю 63%)
7.56В + 2,8В = 10,36В (напряжение на конденсаторе после 2 сек.)
3 сек. - постоянная времени равна 3 сек, заряд конденсатора равен:
12В - 10.36 = 1,64В (отнимаем от приложенного напряжения, значение уже имеющегося напряжения на обкладках конденсатора)
1,64 х 0,63 = 1,03В (высчитываем, какое напряжение от 1,64В будет на долю 63%)
10,36В + 1,03В = 11,39В (напряжение на конденсаторе после 3 сек.)
Дальше не вижу смысла расписывать, суть вы уловили.
В результате на 5 секунде мы будем иметь практически равное источнику питания напряжение на обкладках конденсатора.
Спасибо, что дочитали статью до конца!
Подписывайтесь на канал РОБОТИП впереди много интересного!
