回路の近くにある任意の 2 つの導電体の間にはいくらかの電力が存在しますが、コンデンサは回路に電力を追加するように設計されたコンポーネントです。コンデンサーは当初、コンデンサーとして知られていました。また、コンデンサの効果は静電容量として知られています。アクティブ コンデンサのボディ形状と構造は多岐にわたり、多くのタイプのコンデンサが一般的に使用されています。 2 枚のアルミ ホイルと紙 (および電気クリップ) を使用して、コンデンサを簡単に作成できます。最終的な容量では最高のコンデンサにはなりませんが、機能します。
コンデンサはどのように機能しますか?
ほとんどのコンデンサは 2 つの導電体で構成されており、通常は金属板または誘電媒体で分離された領域です。コンデンサにエネルギーが蓄えられると、コンデンサの内部に電界が生じます。保存されたエネルギーは電界に関連付けることができます。実際、エネルギーは電場の存在と関連付けることができます。コンデンサの内部では、端子が非導電性材料または誘電体によって分離された 2 つの金属板に接続されています。
コンデンサの充電とは?
充電されていない、または部分的に充電されたコンデンサが、電圧がコンデンサの電圧よりも大きい電圧源に接続されている場合 (部分的に充電されたコンデンサの場合)、コンデンサは電源から電荷を受け取り、コンデンサの両端の電圧は指数関数的に上昇します。ソースの電圧と等しく反対です。これはコンデンサの充電と呼ばれます。
説明
抵抗器 (R) と直列のコンデンサ (C) と、DC バッテリー電源 (Vs) の両端に接続されたスイッチを備えた RC 充電回路を考えてみましょう。スイッチがゼロで最初に閉じられると、コンデンサは抵抗器を介して徐々に充電され、両端の電圧が DC バッテリー供給電圧に達するまで充電されます。
つまり、t=0 でスイッチが開くと、コンデンサは完全に充電されます。回路の初期条件は、それぞれ t =0、I =0、q =0 で表されます。スイッチを入れると、時間が t=0 から始まり、電流が抵抗を介してコンデンサに流れ込み、電荷が蓄積されます。
時間 t =0 での外部回路に関しては、コンデンサ両端の初期電圧がゼロ、つまり Vc =0 であるため、コンデンサは短絡状態にあります。抵抗 R のみが回路の最大値の邪魔になります。現在の流れ。 Kirchhoff の電圧法則 (KVL) を使用して、回路に沿った電圧降下を計算できるようになりました。
オームの法則 I =Vs/R を使用して、回路を流れる充電電流を決定できます。
容量性デバイスのプレートは、それらの両端の電圧が増加するにつれて充電を開始します。コンデンサが最大出力の 63% に達するためには、1 回の時定数 (タウ) を充電するのに 1 ラウンドかかります。
コンデンサは充電を続け、コンデンサ間の電圧差を減らします。また、回路電流も減少します。完全に充電されたコンデンサは、t =、I =0、q =Q =CV で、条件が 5T より大きいものです。
コンデンサが充電されているという事実にもかかわらず、Vs と Vc の間の電圧差は減少しています。その結果、回路電流も減少します。完全に充電されたコンデンサは、t =、I =0、q =Q =CV で、条件が 5T より大きいコンデンサです。無限の時間が経過すると、充電電流はゼロになります。 Vc =Vs がコンデンサの両端の供給電圧になり、完全に開回路になります。
コンデンサの充電時間 (1T) は記号 RC で表されます (時定数は単に充電率を定義するだけで、R はファラッドで、C はファラッドです)。
コンデンサの両端の電圧 (Vc) は、式 Vc =Q/C を使用して、充電プロセスのどの段階でも計算できます。これは、電圧 V がコンデンサの電荷に関連付けられていることを示しています。
Vc=Vs(1-e-t/RC)
場所:
コンデンサの両端の電圧は Vc です。
供給電圧は Vs です。
供給電圧が印加されてからの時間は t です。
時定数は RC です。
4 時定数充電回路と同様に、この RC 充電回路のコンデンサは一定時間 (4T) 後にほぼ完全に充電されます。コンデンサの両端の電圧は、その最大値の約 98%、つまり 0.98Vs (ボルト/秒) です。この 4T の段階で、コンデンサの過渡期間は終了します。コンデンサ両端の電圧 (Vc) が電源電圧 (Vs) と等しくなると、コンデンサは 5T (Vs) 後に完全に充電されたと見なされます。コンデンサが完全に充電されるとすぐに、回路は遮断されます。定常状態期間は 5T 後に始まります。
結論
この記事では、コンデンサの充電の意味と説明について詳しく説明しました。覚えておくべきいくつかの重要な点は、スイッチが閉じられると、電流の充電によって電流が大幅に増加することです。この一連の電流は減速するだけであり、充電段階では漏れ電流のみが誘電体を通過します。
