Если [[конденсатор]] является частью электрической цепи, в которой есть другие источники напряжения, то [[конденсатор]] будет поглощать энергию из этих источников, точно так же, как [[вторичный аккумулятор]] заряжается в результате подключения к [[генератор]]у. Полностью разряженный [[конденсатор]], имеющий нулевое [[напряжение]] на своих выводах, сначала выполняет функцию [[короткого замыкания]] при подключении к источнику напряжения, потребляя максимальный ток, пока накапливается заряд.
Если [[конденсатор]] является частью электрической цепи, в которой есть другие источники напряжения, то [[конденсатор]] будет поглощать энергию из этих источников, точно так же, как [[вторичный аккумулятор]] заряжается в результате подключения к [[генератор]]у. Полностью разряженный [[конденсатор]], имеющий нулевое [[напряжение]] на своих выводах, сначала выполняет функцию [[короткого замыкания]] при подключении к источнику напряжения, потребляя максимальный ток, пока накапливается заряд.
Со временем [[напряжение]] на выводах [[конденсатор]]а повышается, до тех пор, пока не сравняется с приложенным [[напряжение]]м от [[первичного источника питания]]. В процессе этого, сила тока, проходящего через [[конденсатор]], соответственно, уменьшается. Как только [[напряжение]] на [[конденсатор]]е достигнет того же уровня что и полное [[напряжение]] на [[источнике питания]], [[конденсатор]] перестаёт потреблять его ток и с этого момента ведёт себя [[переключатель]], который разомкнул цепь.
Со временем [[напряжение]] на выводах [[конденсатор]]а повышается, до тех пор, пока не сравняется с приложенным [[напряжение]]м от [[первичного источника питания]]. В процессе этого, сила тока, проходящего через [[конденсатор]], соответственно, уменьшается. Как только [[напряжение]] на [[конденсатор]]е достигнет того же уровня что и полное [[напряжение]] на [[источнике питания]], [[конденсатор]] перестаёт потреблять его ток и с этого момента ведёт себя как [[переключатель]], который разомкнул цепь.
[[File:Для наглядности рассмотрим наличие переключателя в цепи с конденсатором_1_17042021_1944.png|frame|center|'''Рис. 1.''' Для наглядности рассмотрим наличие переключателя в цепи с конденсатором. Также в цепи есть источник питания на 15 В и резистор с сопротивлением 10 кОм. Предположим «идеальный случай», когда внутреннее сопротивление батареи, конденсатора и проводов нулевое (т.е. полное сопротивление цепи = сопротивлению резистора). Изначально цепь разомкнута, а конденсатор полностью разряжен.|alt=Рис. 1. Для наглядности рассмотрим наличие переключателя в цепи с конденсатором. Также в цепи есть источник питания на 15 В и резистор с сопротивлением 10 кОм. Предположим «идеальный случай», когда внутреннее сопротивление батареи, конденсатора и проводов нулевое (т.е. полное сопротивление цепи = сопротивлению резистора). Изначально цепь разомкнута, а конденсатор полностью разряжен.]]
[[File:Для наглядности рассмотрим наличие переключателя в цепи с конденсатором_1_17042021_1944.png|frame|center|'''Рис. 1.''' Для наглядности рассмотрим наличие переключателя в цепи с конденсатором. Также в цепи есть источник питания на 15 В и резистор с сопротивлением 10 кОм. Предположим «идеальный случай», когда внутреннее сопротивление батареи, конденсатора и проводов нулевое (т.е. полное сопротивление цепи = сопротивлению резистора). Изначально цепь разомкнута, а конденсатор полностью разряжен.|alt=Рис. 1. Для наглядности рассмотрим наличие переключателя в цепи с конденсатором. Также в цепи есть источник питания на 15 В и резистор с сопротивлением 10 кОм. Предположим «идеальный случай», когда внутреннее сопротивление батареи, конденсатора и проводов нулевое (т.е. полное сопротивление цепи = сопротивлению резистора). Изначально цепь разомкнута, а конденсатор полностью разряжен.]]
Строка 15:
Строка 15:
Замкнём с помощью переключателя цепь. В первое [[мгновение напряжение]] на полностью разряженном [[конденсатор]]е составляет 0 вольт; таким образом, сначала он ведёт себя так, как если бы в цепи произошло [[короткое замыкание]]. Через какое-то время [[напряжение]] [[конденсатор]]а повысится до уровня напряжения батареи, и в этом момент полностью заряженный [[конденсатор]] приведёт к размыканию цепи.
Замкнём с помощью переключателя цепь. В первое [[мгновение напряжение]] на полностью разряженном [[конденсатор]]е составляет 0 вольт; таким образом, сначала он ведёт себя так, как если бы в цепи произошло [[короткое замыкание]]. Через какое-то время [[напряжение]] [[конденсатор]]а повысится до уровня напряжения батареи, и в этом момент полностью заряженный [[конденсатор]] приведёт к размыканию цепи.
Сила тока в цепи определяется разницей между напряжением батареи и напряжением [[конденсатор]а, делённой на [[сопротивление]] [[10 кОм]]. Когда [[напряжение]] [[конденсатор]]а приближается к напряжению батареи, сила тока стремится к нулю. Если бы [[напряжение]] на [[конденсатор]]е достигло значения в 15 вольт, сила тока была бы точно равна нулю. Это всё в теории, посмотрим, как это выглядело бы практически:
Сила тока в цепи определяется разницей между напряжением батареи и напряжением [[конденсатор]]а, делённой на [[сопротивление]] [[10 кОм]]. Когда [[напряжение]] [[конденсатор]]а приближается к напряжению батареи, сила тока стремится к нулю. Если бы [[напряжение]] на [[конденсатор]]е достигло значения в 15 вольт, сила тока была бы точно равна нулю. Это всё в теории, посмотрим, как это выглядело бы практически:
[[File:График повышения напряжения конденсатора после замыкания цепи_2_17042021_1944.jpg|frame|center|'''Рис. 2.''' График повышения напряжения конденсатора после замыкания цепи.|alt=Рис. 2. График повышения напряжения конденсатора после замыкания цепи.]]
[[File:График повышения напряжения конденсатора после замыкания цепи_2_17042021_1944.jpg|frame|center|'''Рис. 2.''' График повышения напряжения конденсатора после замыкания цепи.|alt=Рис. 2. График повышения напряжения конденсатора после замыкания цепи.]]
Если конденсатор является частью электрической цепи, в которой есть другие источники напряжения, то конденсатор будет поглощать энергию из этих источников, точно так же, как вторичный аккумулятор заряжается в результате подключения к генератору. Полностью разряженный конденсатор, имеющий нулевое напряжение на своих выводах, сначала выполняет функцию короткого замыкания при подключении к источнику напряжения, потребляя максимальный ток, пока накапливается заряд.
Замкнём с помощью переключателя цепь. В первое мгновение напряжение на полностью разряженном конденсаторе составляет 0 вольт; таким образом, сначала он ведёт себя так, как если бы в цепи произошло короткое замыкание. Через какое-то время напряжениеконденсатора повысится до уровня напряжения батареи, и в этом момент полностью заряженный конденсатор приведёт к размыканию цепи.
Сила тока в цепи определяется разницей между напряжением батареи и напряжением конденсатора, делённой на сопротивление10 кОм. Когда напряжениеконденсатора приближается к напряжению батареи, сила тока стремится к нулю. Если бы напряжение на конденсаторе достигло значения в 15 вольт, сила тока была бы точно равна нулю. Это всё в теории, посмотрим, как это выглядело бы практически:
Время (секунды)
Напряжение батареи
Напряжение конденсатора
Сила тока
0
15 В
0 В
1500 мкА
0,5
15 В
5,902 В
909,8 мкА
1
15 В
9,482 В
551,8 мкА
2
15 В
12,970 В
203,0 мкА
3
15 В
14,253 В
74,68 мкА
4
15 В
14,725 В
27,47 мкА
5
15 В
14,899 В
10.11 мкА
6
15 В
14,963 В
3,718 мкА
10
15 В
14,999 В
0,068 мкА
Приближение напряжения конденсатора к 15 вольт и приближение силы тока к нулю со временем, любой математик назвал бы асимптотическим: то есть эти две характеристики стремятся к своим конечным значениям, приближаются к ним с течением времени всё ближе и ближе, но никогда не достигают. Однако с точки зрения практической реализации настоящих схем мы можем считать, что напряжениеконденсатора в конечном итоге достигнет 15 вольт, а сила тока в конечном итоге станет равной нулю.
Как видите, тут используется команда .plot вместо знакомой .print. Так мы генерируем псевдографику, где текстовые символы выполняют роль отдельных точек линий. SPICE строит графики таким образом, что время расположено на вертикальной оси (идёт сверху-вниз), а амплитуда (напряжение/ток) отображается по горизонтали (чем больше значение, тем правее; чем меньше, тем левее).
Обратите внимание, как напряжение увеличивается (в правой части «графика») сначала очень быстро, а затем скорость роста постепенно спадает. Сила тока также сначала изменяется очень быстро, затем со временем скорость стабилизируется, при этом значение силы тока приближается к минимуму (кривая уходит в левую часть шкалы), а напряжение приближается к максимуму.
Итог
Конденсаторы действуют как вторичный источник электропитания, когда сталкиваются с внезапным изменением приложенного напряжения: они сначала производят высокий ток, который со временем спадает.
В процессе зарядки напряжениеконденсатора возрастает от нуля до полного напряжения источника питания, в то время как сила тока от своего максимального значения падает до нуля. Причём сначала наблюдается максимальная скорость изменения обеих электрических характеристик, но с течением времени изменения происходят всё медленнее и медленнее, а сами характеристики приближаются к своим конечным значениям.