Краткий словарь по электротехнике

Зарядный ток конденсатора

Зарядный ток конденсатора. Рассмотрим электрическую цепь, состоящую незаряженного конденсатора емкостью C, резистора с сопротивлением R, рубильника P и источника постоянного тока.

В момент включения конденсатор еще не заряжен и напряжение на нем U_C=0. Падение напряжения на сопротивлении равно напряжению источника, сила тока i=U/R. Прохождение тока i сопровождается постеленным накоплением заряда Q на конденсаторе. Создается напряжение U_C=Q/C, вследствие чего падение напряжения на резисторе R уменьшается iR=U-U_C. Следовательно, сила тока в цепи равна i=(U-U_C)/R и понижается с уменьшением скорости накопления заряда Q. Конденсатор продолжает заряжаться, но заряд и напряжение на нем растут все медленней, а сила тока уменьшается пропорционально разности U-U_C.

Через промежуток времени (теоретически бесконечно большой) напряжение на конденсаторе достигнет величины источника питания, а ток станет равным нулю — процесс зарядки конденсатора заканчивается. Процесс зарядки считается законченным, когда ток уменьшился до 1% начального значения) или напряжение на конденсаторе достигло 99% напряжения источника питания U. Продолжительность процесса зарядки конденсатора зависит от сопротивления цепи R, ограничивающей силу тока, и емкости. При большей емкости накапливается больший заряд, скорость протекания процесса характеризуется постоянной времени цепи τ=RC. Через интервал времени τ с момента включения цепи напряжение на конденсаторе достигает примерно 63% напряжения источника U питания, а через интервал 5τ процесс зарядки конденсатора закончится. Напряжение на конденсаторе при зарядке равно U_C=U-Ue^-t/τ=U(1-e^-t/τ), т. е. оно равно разности постоянного напряжения источника питания и напряжения Ue^-t/τ, убывающего с течением времени по закону показательной функции от значения U до 0. Зарядный ток конденсатора равен величине i_C=Ue^-t/τ/R=Ie^-t/τ и постепенно уменьшается от начального значения I=U/R по закону показательной функции.