Конденсаторы широко применяются в бытовых электрических приборах и в электронном оборудовании. При подключении к источнику энергии они запасают электрический заряд, после чего их можно использовать для питания различных приборов и устройств или просто в качестве источника заряда. Прежде чем разбирать или ремонтировать бытовой прибор или электронное устройство, необходимо разрядить его конденсатор. Часто это можно безопасно сделать с помощью обычной изолирующей отвертки. Однако в случае более крупных конденсаторов, которые обычно используются не в электронных устройствах, а в бытовой технике, лучше собрать специальное разрядное устройство и воспользоваться им. Сначала проверьте, заряжен ли конденсатор, и при необходимости выберите подходящий способ разрядить его.

Внимание: информация в данной статье носит исключительно ознакомительный характер.

Шаги

Проверьте, заряжен ли конденсатор

Отключите конденсатор от источника энергии. Если конденсатор еще подключен к цепи, отсоедините его от всех источников питания. Обычно для этого достаточно выключить бытовой прибор из розетки или отсоединить контакты аккумулятора в автомобиле.

• Если вы имеете дело с автомобилем, найдите аккумулятор в капоте и с помощью обычного или торцового гаечного ключа ослабьте гайку, которая удерживает кабель на отрицательной (-) клемме. После этого снимите кабель с клеммы, чтобы отсоединить аккумулятор.
• Дома достаточно обычно вынуть вилку прибора из розетки, однако если вы не можете сделать это, найдите распределительный щит и выключите те предохранители или автоматические выключатели, которые контролируют подачу электроэнергии в нужное вам помещение.

1. Выберите на мультиметре максимальный диапазон напряжения DC (постоянного тока). Максимальное напряжение зависит от марки мультиметра. Поверните ручку в центре мультиметра так, чтобы она указывала на максимально возможное значение напряжения.

   • Максимальное значение напряжения следует выбрать для того, чтобы получить правильные показания независимо от величины заряда на конденсаторе.

2. Подсоедините щупы мультиметра к клеммам конденсатора. Из крышки конденсатора должно выступать два стержня. Просто прикоснитесь красным зондом мультиметра к одной, а черным - ко второй клемме конденсатора. Прижимайте щупы к клеммам до тех пор, пока на дисплее мультиметра не появятся показания.

   • Возможно, вам придется открыть устройство или извлечь из него некоторые детали, чтобы добраться до конденсатора. Если вы не можете найти конденсатор или добраться до него, загляните в руководство по эксплуатации.
   • Не прикасайтесь обоими щупами мультиметра к одной клемме, так как в этом случае вы получите неправильные показания.
   • Не имеет значения, какой щуп прижимать к какой клемме, так как в любом случае значение тока будет одинаковым.

3. Обращайте внимание на показания, которые превышают 10 вольт. В зависимости от того, с чем вы имеете дело, мультиметр может показать напряжение от нескольких до сотен вольт. Вообще говоря, напряжение выше 10 вольт считается достаточно опасным, так как оно может вызвать удар током.

   • Если мультиметр показывает меньше 10 вольт, нет необходимости разряжать конденсатор.
   • Если показания мультиметра лежат в интервале 10–99 вольт, разрядите конденсатор отверткой.
   • Если на конденсаторе напряжение выше 100 вольт, безопаснее использовать не отвертку, а разрядное устройство.

   Разрядите конденсатор отверткой

   1. Держите руки в стороне от клемм. Заряженный конденсатор очень опасен, и к его клеммам ни в коем случае не следует прикасаться. Берите конденсатор исключительно за боковые стороны.

      • Если прикоснуться к двум клеммам или случайно замкнуть их инструментом, можно получить болезненный удар током или ожог.

   2. Выберите изолирующую отвертку. Обычно такие отвертки имеют резиновую или пластиковую ручку, которая создает изолирующий барьер между вашими руками и металлической частью отвертки. Если у вас нет изолирующей отвертки, приобретите отвертку, на упаковке которой ясно указано, что она не проводит ток. На многих отвертках даже указывается, на какие напряжения они рассчитаны.

      • Если вы не уверены, изолирующая ли у вас отвертка, лучше приобрести новую отвертку.
      • Изолирующую отвертку можно приобрести в магазине хозяйственных товаров или товаров для автомобиля.
      • Можно использовать как плоскую, так и крестовую отвертку.

   3. Проверьте, нет ли на ручке отвертки признаков каких-либо повреждений. Не используйте отвертку с резиновой или пластиковой ручкой, если она разбита, расколота или имеет трещины. Через подобные повреждения ток может достичь ваших рук, когда вы будете разряжать конденсатор.

      • Если ручка вашей отвертки повреждена, приобретите новую изолирующую отвертку.
      • Необязательно выбрасывать отвертку с поврежденной ручкой, просто не используйте ее для того, чтобы разрядить конденсатор, а также для других работ с электрическими деталями и устройствами.

   4. Возьмите конденсатор одной рукой у основания. При разрядке конденсатора необходимо прочно удерживать его, поэтому возьмите его за цилиндрические стороны вблизи основания своей неосновной рукой. Согните пальцы буквой “C” и охватите ими конденсатор. Держите пальцы подальше от верхней части конденсатора, где расположены клеммы.

      • Держите конденсатор так, как вам удобно. Нет необходимости сжимать его слишком сильно.
      • Удерживайте конденсатор возле основания, чтобы на пальцы не попали искры, которые могут возникнуть при его разрядке.

   5. Положите отвертку на обе клеммы. Возьмите конденсатор вертикально, так чтобы клеммы были направлены к потолку, а второй рукой поднесите отвертку и прижмите ее одновременно к обеим клеммам.

      • При этом вы услышите звук электрического разряда и увидите искру.
      • Проследите, чтобы отвертка касалась обеих клемм, иначе конденсатор не разрядится.

   6. Прикоснитесь к конденсатору еще раз, чтобы проверить, что он разряжен. Прежде чем свободно обращаться с конденсатором, уберите отвертку, а затем вновь прикоснитесь ею к обеим клеммам и проверьте, нет ли искры. При этом не возникнет никакого разряда, если вы полностью разрядили конденсатор.

      • Данный шаг представляет собой меру предосторожности.
      • После того как вы убедитесь, что конденсатор разряжен, с ним можно безопасно работать дальше.
      • При желании можно проверить также, разряжен ли конденсатор, с помощью мультиметра.

   Сделайте и используйте разрядное устройство

   1. Приобретите медную проволоку диаметром 2 миллиметра, резистор с номинальным сопротивлением 20 кОм и рассеиваемым напряжением 5 Вт и 2 зажима «крокодил». Разрядное устройство представляет собой всего лишь резистор и немного проволоки для того, чтобы подсоединить его к конденсатору. Все это можно приобрести в магазине хозяйственных или электрических товаров.

      • С помощью зажимов вы сможете легко подсоединить проволоку к клеммам конденсатора.
      • Понадобится также изоляционная лента или пленка и паяльник.

   2. Отрежьте от проволоки два куска длиной около 15 сантиметров. Точная длина не важна, лишь бы вы смогли подсоединить резистор к конденсатору. В большинстве случаев должно хватить 15 сантиметров, хотя иногда может потребоваться больше.

      • Куски проволоки должны быть достаточно длинными, чтобы ими можно было соединить клеммы резистора и конденсатора.
      • Отрежьте проволоку с небольшим запасом, чтобы облегчить себе работу.

   3. Снимите изоляционное покрытие с обоих концов каждого куска проволоки примерно на 0,5 сантиметра. Возьмите щипцы для зачистки проводов и очистите проволоку от изоляционного покрытия так, чтобы не повредить ее середину. Если у вас нет таких щипцов, надрежьте покрытие ножом или лезвием, а затем вытяните проволоку пальцами.

      • На обоих концах проволоки должен остаться чистый металл.
      • Удалите достаточно изоляционного покрытия, чтобы можно было припаять очищенные концы к клеммам и зажимам.

   4. Припаяйте по одному концу каждого куска проволоки к выводу резистора. Из обоих концов резистора торчит по одному проводу. Оберните конец одного куска проволоки вокруг первой клеммы резистора и припаяйте его. Затем оберните один конец второго куска проволоки вокруг второй клеммы резистора и также припаяйте.

      • В результате у вас получится резистор с длинными проводами на каждом конце.
      • Пока что оставьте вторые концы проводов свободными.

   5. Обмотайте места пайки изоляционной лентой или термоусадочной пленкой. Просто обмотайте паяные соединения лентой. Таким образом вы плотнее зафиксируете их и изолируете от внешних контактов. Если вы собираетесь использовать данное устройство повторно, наденьте на конец провода пластиковую изоляционную трубку и надвиньте ее на место пайки.

Доброго времени суток. При поиске неисправностей и ремонте электронного оборудования всегда первым делом нужно разряжать имеющиеся в схема конденсаторы. В противном случае нерадивый ремонтник рискует получить заряд бодрости…

В прошлом ламповые приёмники и усилители можно было найти в каждом доме. В своей конструкции они использовали конденсаторы большой ёмкости, что продолжали удерживать опасный уровень заряда длительное время даже после того, как они отключались от сети. После этого наступила эра телевизоров с электронно-лучевыми трубками. Благодаря техническому прогрессу сейчас телевизоры оснащаются плоскими LED экранами и может сложиться впечатление, что все современные приборы переходят на низковольтные цифровые схемы, но в чем же тогда проблема?

На самом деле ответ лежит на поверхности. Низковольтные приборы питаются от относительно безопасных линейных источников питания (далее – ЛИП). Они эффективные, легкие, но именно в них кроется главная опасность. Иными словами «волк в овечьей шкуре».

ЛИП выпрямляет сетевое напряжение, обеспечивая постоянное напряжение около 330 В (для сетевого напряжения 230 В и 170 В для сетевого напряжения 120 В), после чего его можно использовать для питание того либо иного участка/компонента схемы. Получается картина маслом. Маленькие, аккуратненькие черные ящички, через которые подключаются ноутбуки, мониторы и другие приборы, в действительности имеют нехилые величины напряжений, что могут оказаться смертельно опасными.

Фильтрующие конденсаторы в источнике питания заряжаются высоким постоянным напряжением и сохраняют заряд в течение длительного периода времени после того, как штекер извлекается из розетки. Именно по этой причине на корпусах клеят наклейки с предупреждениями о мерах безопасности: «Не открывать коробку».

Приведенная в статье схема работает с потенциально опасным напряжением. Не пытайтесь собрать её в железе если до конца не понимаете принцип её работы и/или у вас нет опыта работы с высоким напряжением. В любом случае, все действия вы выполняете на свой страх и риск.

Шаг 1: Принцип работы разгрузочной цепи

На просторах интернета можно встретить довольно много статей/видеороликов, в которых люди разряжают конденсаторы, просто на просто закорачивая их клеммы, используя для этой цели отвертку. В простонародье есть поговорка «Важен ни метод, ни способ, важен результат», так в нашем случае важен не только результат, но и то, каким образом он получен. Я это собственно к чему, – этот способ работает. Он полностью разряжает конденсатор. А вот правильно это или нет…? Конечно же НЕТ. Такой способ разрядки может повредить конденсатор, повредить отвертку и нанести непоправимый вред вашему здоровью.

Для того, чтобы разрядка выполнялась в правильном русле, необходимо отводить накопленный заряд постепенно. В принципе нам не нужно ждать, пока разрядка будет полной, достаточно подождать определенный отрезок времени, чтобы величина напряжения стала достаточно низкой. А как долго ждать, мы сейчас разберемся.

Относительно безопасным остаточным уровнем заряда считается 5% от исходного. Для того, чтобы уровень заряда опустился до желаемой отметки, необходимо, чтобы прошло время равное 3RC (С – ёмкость кондера; R – величина сопротивления резистора). Обратите внимание на «относительно безопасный» остаточный заряд в 5%, он может быть разным. Например для 10 кВ, 5% — 500 В. Для напряжения 500В, 5% — 25В.

К большому сожалению, мы не можем просто подключить резистор (именно через резистор будет происходить разрядка) к конденсатору и подождать. Почему? Сидеть с секундомером и контролировать время не очень удобно, не так ли?

Было бы намного удобнее иметь визуальную подсказку, которая известит нас о том, что процесс разряда «окончен» и напряжение упало до безопасного уровня.

В интернете можно найти небольшую, простую схему для разряда конденсаторов с внешней индикацией. Постараемся разобраться с принципом её работы, внесём изменения, увеличив количество диодов и соберём готовую поделку.

Воспользоваться цепочкой из трех стандартных диодов 1N4007 включенных последовательно (D1, D2, D3) для установки корректной точки фиксации, где мы сможем подключить светодиод с его токоограничивающим резистором. 3 последовательно включенных диода обеспечат напряжение около 1,6В, что хватить для включения светодиода. Светодиод будет светится, пока напряжение на аноде D3 не упадет ниже комбинированного прямого напряжения цепочки.

Будем использовать красный светодиод с низким током (Kingbright WP710A10LID), который имеет обычное 1,7В прямое напряжение и включается уже при прямом токе 0,5 мА, что позволяет нам использовать всего 3 диода. В соответствии с малым током, протекающим через светодиод, значение токоограничивающего резистора будет относительно высоким 2700 Ом 1/4 Вт.

Конденсаторный разрядный резистор представляет собой резистор мощностью 3 Вт и сопротивлением 2200 Ом, который рассчитан на максимальное входное напряжение 400 В. Этого достаточно для работы со стандартными блоками питания. Обратите внимание, что если вы посмотрите на даташит для диода 1N4007, вы увидите номинальное прямое напряжение 1 В, поэтому можно подумать, что двух диодов будет достаточно, чтобы включить светодиод. Не совсем так, поскольку прямое напряжение 1 В для 1N4007 рассчитано на прямой ток 1 A, значение, которого мы никогда не достигнем (надеюсь), поскольку это означало бы, что мы подали напряжение 2200 V на вход схемы. Прямой ток в нашем рабочем диапазоне составляет порядка 500-600 мВ, поэтому нам нужны три диода.

Всегда учитывайте условия, для которых указаны параметры в даташите. Используются ли они в вашей схеме? Может быть не стоит останавливаться на первой странице и следует продолжить просмотр характерных кривых!

Шаг 2: Правильная схема разгрузки

Приведенная выше схема полезна для иллюстрации принципа работы, но её не следует повторять и использовать на практике, потому что она довольна опасна. Опасность кроется в способе подключения конденсатора (вернее в правильной полярности) (клемма Vcc должна быть положительной относительно клеммы GND), иначе ток не будет протекать через диодную цепочку D1-D2-D3! Поэтому, если вы случайно подключите конденсатор неправильно, ток не будет протекать и полное входное напряжение поступит на выводы LED1, как обратное напряжение. Если приложенное обратное напряжение выше нескольких вольт, LED1 сгорит и останется выключенным. Это может заставить вас поверить, что конденсатор не заряжен, хотя он по-прежнему …

Чтобы сделать схему безопасной, нужно обеспечить симметричный путь для тока при разряде конденсатора, когда Vcc-GND отрицательное. Это можно легко сделать, добавив D4-D5-D6 и LED2, как показано на схеме. Когда Vcc — GND положительное, ток будет протекать только через D1-D2-D3 и LED1. Когда Vcc-GND отрицательное, ток будет протекать только через D4-D5-D6 и LED2. Таким образом, независимо от применяемой полярности, мы всегда будем знать, заряжен ли конденсатор и когда напряжение упадёт до безопасного уровня.

Шаг 3: Корпус

Теперь, когда мы разобрались, как работает схема, пришло время подумать об корпусе. Все это можно было бы скомпоновать либо в виде пробника, либо в виде небольшой коробки, которую удобно держать на рабочем месте и подключаться к конденсатору с помощью щупов.

Изготовим маленькую круглую коробку из двух половинок с пластикой болванки. Посадка получилась очень плотная, поэтому винты не понадобились.

Отверстие в верхней части корпуса должно соответствовать размеру алюминиевой «кнопке», которая будет помогать в охлаждении разрядного резистора. «Кнопка» была выточена из алюминиевого стержня, а затем с одного торца профрезерована, чтобы удерживать резистор на месте и обеспечить хорошую передачу тепла. Также есть небольшое отверстие, которое можно использовать для крепления дополнительного внешнего радиатора.

Важно выполнить хорошую подгонку между «кнопкой» и корпусом. Как вы увидите в следующем шаге, кнопка также помогает удерживать все компоненты на месте. Размеры корпуса 19 мм на 50 мм.

Шаг 4: Собираем всё вместе

Осталось произвести сборку, особое внимание следует обратить на изоляцию. С таким напряжением не шутят! Несколько моментов:

• Обратите внимание на алюминиевую «кнопку», которая является проводником к внешней стороне коробки. «Кнопка» должна быть изолирована от цепи. Рекомендуется использовать герметик на основе кремния или эпоксидную смолу, чтобы закрепить компоненты в корпусе после того, как вы протестировали сборку.
• Медная сетка вокруг резистора помогает надежно удерживать его на месте в пазу и увеличить теплопередачу на «кнопку».
• Используйте специальные провода, что рассчитаны на напряжение в 600В. Не вздумайте схватить первый попавшийся провод, который рассчитан на неизвестное напряжение.

На этом всё. Успешной и главное безопасной разрядки!

Присоединим цепь, состоящую из незаряженного конденсатора емкостью С и резистора с сопротивлением R, к источнику питания с постоянным напряжением U (рис. 16-4).

Так как в момент включения конденсатор еще не заряжен, то напряжение на нем Поэтому в цепи в начальный момент времени падение напряжения на сопротивлении R равно U и возникает ток, сила которого

Рис. 16-4. Зарядка конденсатора.

Прохождение тока i сопровождается постепенным накоплением заряда Q на конденсаторе, на нем появляется напряжение и падение напряжения на сопротивлении R уменьшается:

как и следует из второго закона Кирхгофа. Следовательно, сила тока

уменьшается, уменьшается и скорость накопления заряда Q, так как ток в цепи

С течением времени конденсатор продолжает заряжаться, но заряд Q и напряжение на нем растут все медленнее (рис. 16-5), а сила тока в цепи постепенно уменьшается пропорционально разности - напряжений

Рис. 16-5. График изменения тока и напряжения при зарядке конденсатора.

Через достаточно большой интервал времени (теоретически бесконечно большой) напряжение на конденсаторе достигает величины, равной напряжению источника питания, а ток становится равным нулю - процесс зарядки конденсатора заканчивается.

Процесс зарядки конденсатора тем продолжительней, чем больше сопротивление цепи R, ограничивающее силу тока, и чем больше емкость конденсатора С, так как при большой емкости должен накопиться больший заряд. Скорость протекания процесса характеризуют постоянной времени цепи

чем больше , тем медленнее процесс.

Постоянная времени цепи имеет размерность времени, так как

Через интервал времени с момента включения цепи, равный , напряжение на конденсаторе достигает примерно 63% напряжения источника питания, а через интервал процесс зарядки конденсатора можно считать закончившимся.

Напряжение на конденсаторе при зарядке

т. е. оно равно разности постоянного напряжения источника питания и свободного напряжения убывающего с течением времени по закону показательной функции от значения U до нуля (рис. 16-5).

Зарядный ток конденсатора

Ток от начального значения постепенно уменьшается по закону показательной функции (рис. 16-5).

б) Разряд конденсатора

Рассмотрим теперь процесс разряда конденсатора С, который был заряжен от источника питания до напряжения U через резистор с сопротивлением R (рис. 16-6, Где переключатель переводится из положения 1 в положение 2).

Рис. 16-6. Разряд конденсатора на резистор.

Рис. 16-7. График изменения тока и напряжения при разрядке конденсатора.

В начальный момент, в цепи возникнет ток и конденсатор начнет разряжаться, а напряжение на нем уменьшаться. По мере уменьшения напряжения будет уменьшаться и ток в цепи (рис. 16-7). Через интервал времени напряжение на конденсаторе и ток цепи уменьшатся при мерно до 1% начальных значений и процесс разряда конденсатора можно считать закончившимся.

Напряжение на конденсаторе при разряде

т. е. уменьшается по закону показательной функции (рис. 16-7).

Разрядный ток конденсатора

т. е. он, так же как и напряжение, уменьшается по тому же закону (рис. 6-7).

Вся энергия, запасенная при зарядке конденсатора в его электрическом поле, при разряде выделяется в виде тепла в сопротивлении R.

Электрическое поле заряженного конденсатора, отсоединенного от источника питания, не может долго сохраняться неизменным, так как диэлектрик конденсатора и изоляция между его зажимами обладают некоторой проводимостью.

Разряд конденсатора, обусловленный несовершенством диэлектрика и изоляции, называется саморазрядом. Постоянная времени при саморазряде конденсатора не зависит от формы обкладок и расстояния между ними.

Процессы зарядки и разряда конденсатора называются переходными процессами.

Заряд конденсатора

Для того чтобы зарядить конденсатор, необходимо включить его в цепь постоянного тока. На рис. 1 показана схема заряда конденсатора. Конденсатор С присоединен к зажимам генератора. При помощи ключа можно замкнуть или разомкнуть цепь. Рассмотрим подробно процесс заряда конденсатора.

Генератор обладает внутренним сопротивлением. При замыкании ключа конденсатор зарядится до напряжения между обкладками, равного э. д. с. генератора: Uс = Е. При этом обкладка, соединенная с положительным зажимом генератора, получает положительный заряд (+q ), а вторая обкладка получает равный по величине отрицательный заряд (-q ). Величина заряда q прямо пропорциональна емкости конденсатора С и напряжению на его обкладках: q = CUc

P ис. 1

Для того чтобы обкладки конденсатора зарядились, необходимо, чтобы одна из них приобрела, а другая потеряла некоторое количество электронов. Перенос электронов от одной обкладки к другой совершается по внешней цепи электродвижущей силой генератора, а сам процесс перемещения зарядов по цепи есть не что иное, как электрический ток, называемый зарядным емкостным током I зар.

Зарядный ток в цени протекает обычно тысячные доли секунды до тех пор, пока напряжение на конденсаторе достигнет величины, равной э. д. с. генератора. График нарастания напряжения на обкладках конденсатора в процессе его заряда представлен на рис. 2,а, из которого видно, что напряжение Uc плавно увеличивается, сначала быстро, а затем все медленнее, пока не станет равным э. д. с. генератора Е. После этого напряжение на конденсаторе остается неизменным.

Рис. 2. Графики напряжения и тока при заряде конденсатора

Пока конденсатор заряжается, по цепи проходит зарядный ток. График зарядного тока показан на рис. 2,б. В начальный момент зарядный ток имеет наибольшую величину, потому что напряжение на конденсаторе еще равно нулю, и по закону Ома io зар = E/ Ri , так как вся э. д. с. генератора приложена к сопротивлению Ri.

По мере того как конденсатор заряжается, т. е. возрастает напряженно на нем, для зарядного тока уменьшается. Когда напряженно па конденсаторе уже имеется, падение напряжения на сопротивление будет равно разности между э. д. с. генератора и напряжением на конденсаторе, т. е. равно Е - U с. Поэтому i зар = (E-Uс)/Ri

Отсюда видно, что с увеличением Uс уменьшается i зар и при Uс = E зарядный ток становится равным нулю.

Продолжительность процесса заряда конденсатора зависит от двух величии:

1) от внутреннего сопротивления генератора Ri ,

2) от емкости конденсатора С.

На рис. 2 показаны графики нарядных токов для конденсатора емкостью 10 мкф: кривая 1 соответствует процессу заряда от генератора с э. д. с. Е = 100 В и с внутренним сопротивлением Ri = 10 Ом, кривая 2 соответствует процессу заряда от генератора с такой же э. д. с, но с меньшим внутренним сопротивлением: Ri = 5 Ом.

Из сравнения этих кривых видно, что при меньшем внутреннем сопротивлении генератора сила нарядного тока в начальный момент больше, и поэтому процесс заряда происходит быстрее.

Рис. 2. Графики зарядных токов при разных сопротивлениях

На рис. 3 дается сравнение графиков зарядных токов при заряде от одного и того же генератора с э. д. с. Е = 100 В и внутренним сопротивлением Ri = 10 ом двух конденсаторов разной емкости: 10 мкф (кривая 1) и 20 мкф (кривая 2).

Величина начального зарядного тока io зар = Е/Ri = 100/10 = 10 А одинакова для обоих конденсаторов, по так как конденсатор большей емкости накапливает большее количество электричества, то зарядный его ток должен проходить дольше, и процесс заряда получается более длительным.

Рис. 3. Графики зарядных токов при разных емкостях

Разряд конденсатора

Отключим заряженный конденсатор от генератора и присоединим к его обкладкам сопротивление.

На обкладках конденсатора имеется напряжение U с, поэтому в замкнутой электрической цепи потечет ток, называемый разрядным емкостным током i разр.

Ток идет от положительной обкладки конденсатора через сопротивление к отрицательной обкладке. Это соответствует переходу избыточных электронов с отрицательной обкладки на положительную, где их недостает. Процесс рам ряда происходит до тех пор, пока потенциалы обеих обкладок не сравняются, т. е. разность потенциалов между ними станет равном нулю: Uc=0 .

На рис. 4, а показан график уменьшения напряжения на конденсаторе при разряде от величины Uc о =100 В до нуля, причем напряжение уменьшается сначала быстро, а затем медленнее.

На рис. 4,б показан график изменения разрядного тока. Сила разрядного тока зависит от величины сопротивления R и по закону Ома i разр = Uc /R

Рис. 4. Графики напряжения и токов при разряде конденсатора

В начальный момент, когда напряжение па обкладках конденсатора наибольшее, сила разрядного тока также наибольшая, а с уменьшением Uc в процессе разряда уменьшается и разрядный ток. При Uc=0 разрядный ток прекращается.

Продолжительность разряда зависит:

1) от емкости конденсатора С

2) от величины сопротивления R , на которое конденсатор разряжается.

Чем больше сопротивление R , тем медленнее будет происходить разряд. Это объясняется тем, что при большом сопротивлении сила разрядного тока невелика и величина заряда на обкладках конденсатора уменьшается медленно.

Это можно показать на графиках разрядного тока одного и того же конденсатора, имеющего емкость 10 мкф и заряженного до напряжения 100 В, при двух разных величинах сопротивления (рис. 5): кривая 1 - при R = 40 Ом, i оразр = Uc о/R = 100/40 = 2,5 А и кривая 2 - при 20 Ом i оразр = 100/20 = 5 А.

Рис. 5. Графики разрядных токов при разных сопротивлениях

Разряд происходит медленнее также тогда, когда емкость конденсатора велика. Получается это потому, что при большей емкости на обкладках конденсатора имеется большее количество электричества (больший заряд) и для стекания заряда потребуется больший промежуток времени. Это наглядно показывают графики разрядных токов для двух конденсаторов раиной емкости, заряженных до одного и того же напряжения 100 В и разряжающихся на сопротивление R =40 Ом (рис. 6 : кривая 1 - для конденсатора емкостью 10 мкф и кривая 2 - для конденсатора емкостью 20 мкф).

Рис. 6. Графики разрядных токов при разных емкостях

Из рассмотренных процессов можно сделать вывод, что в цепи с конденсатором ток проходит только в моменты заряда и разряда, когда напряжение на обкладках меняется.

Объясняется это тем, что при изменении напряжения изменяется величина заряда на обкладках, а для этого требуется перемещение зарядов по цепи, т. е. по цепи должен проходить электрический ток. Заряженный конденсатор не пропускает постоянный ток, так как диэлектрик между его обкладками размыкает цепь.

Энергия конденсатора

В процессе заряда конденсатор накапливает энергию, получая ее от генератора. При разряде конденсатора вся энергия электрического поля переходит в тепловую энергию, т. е. идет на нагрев сопротивления, через которое разряжается конденсатор. Чем больше емкость конденсатора и напряжение на его обкладках, тем больше будет энергия электрического поля конденсатора. Величина энергии, которой обладает конденсатор емкостью С, заряженный до напряжения U, равна: W = W с = СU 2 /2

Пример. Конденсатор С=10 мкф заряжен до напряжении U в = 500 В. Определить энергию, которая выделится в вило тепла на сопротивлении, через которое разряжается конденсатор.

Решение. Пpи разряде вся энергия, запасенная конденсатором, перейдет в тепловую. Поэтому W = W с = СU 2 /2 = (10 х 10 -6 х 500)/2 = 1,25 дж.