Slik beregner du spenningen over kondensatoren

 

1.

Beregn spenningen for en stabil kondensator --- ingen lading eller utladning. I dette tilfellet avhenger den elektriske potensialforskjellen mellom kondensatorens anode- og katodeterminaler av kondensatorens lagrede ladning.



V = Q / C

Hvor:

V = spenning over kondensatoren

Q = lagret ladning i kondensatoren

C = kapasitans



Derfor, hvis du vet hvor mye ladning som er lagret på kondensatoren og dens kapasitans, kan du beregne spenningen over den ladede kondensatoren. For eksempel, hvis en fire-mikrofarad kondensator lagrer fire mikrocoulombs av ladning, vil spenningen over kondensatoren være en volt.

2.

Beregn spenningen for en ladningskondensator - i en RC-serie krets; uten en motstand vil kondensatoren lades øyeblikkelig, med en spenning lik utgangsspenningen til strømkilden. I dette tilfellet varierer spenningen over kondensatoren med tiden, som:



V (t) = V\_source * [1 - e ^ (- t / RC)]

Hvor:

V (t) = tidsvariabel spenning over kondensatoren

V\_source = konstant forsyningsspenning (for eksempel fra et batteri, for eksempel )

t = tid

R = motstand av motstand

C = kapasitans



Du kan derfor beregne spenningen over kondensatoren når som helst etter at den er koblet til en strømforsyning. Som du ser fra ligningen, når den blir stor (mye tid går), spenningen over kondensatoren nærmer seg V\_source.

Som et eksempel, anta at du vil beregne spenningen over en fem- farad kondensator koblet i serie med et ni volt batteri og en seks ohm motstand 30 sekunder etter lukking av kretsen. I dette tilfellet:



V (30sec) = 9 volt * [1 - e ^ (- 30seconds / 6ohms * 5farads)]

V (30sec) = 9 * [1 - e ^ (- 1)]
V (30sec) = 5,69 volt

3.

Beregn spenning for en utladningskondensator --- i en RC-serie krets; uten en motstand vil kondensatoren tømmes umiddelbart, med en spenning lik utgangsspenningen til strømkilden. I likhet med en ladningskondensator varierer spenningen over en utladningskondensator også med tiden:



V (t) = V\_start * e ^ (- t / RC)

Hvor:

V (t) = tidsvariabel spenning over kondensatoren

V\_start = startspenning over kondensatoren, beregnet ved hjelp av ovennevnte stabile formel V = Q / C

t = tid

R = motstand av motstand

C = kapasitans



Det er derfor mulig å beregne spenningen over en kondensator når som helst etter at kondensatoren har begynt å tømme gjennom en krets til en motstand.

For eksempel, antar du vil beregne spenningen over en fem-farad kondensator koblet i serie med en seks ohm motstand 30 sekunder etter lukking av kretsen; startspenningen på kondensatoren er ni volt.



V (30sec) = 9 volt * e ^ (- 30sekunder / 6ohms * 5farader)

V (30sec) = 9 * e ^ (- 1)

V (30sec) = 3,31 volt

Kondensatorer brukes i elektriske systemer for å lagre små mengder elektrisk ladning, og deretter slippes ut når ladningen er nødvendig. Mest brukte elektronikk inneholder flere kondensatorer; de brukes i biler, fjernsyn og datamaskiner. Fysikk av kondensatoroppladning og utladning er velkjent, og det er en ganske enkel oppgave å beregne spenningen over kondensatoren.