Componenti elettronici: Calcola costanti di tempo - manichini

Sapere esattamente quanto tempo ci vuole per caricare un condensatore è uno dei tasti per usare correttamente i condensatori nei tuoi circuiti elettronici, e puoi ottenere quell'informazione calcolando la costante di tempo RC.

Quando si mette una tensione su un condensatore, ci vuole un po 'di tempo prima che il condensatore si carichi completamente. Durante questo tempo, la corrente scorre attraverso il condensatore. Allo stesso modo, quando si scarica un condensatore ponendoci sopra un carico, ci vuole un po 'di tempo perché il condensatore si scarichi completamente.

Quando un condensatore si sta caricando, la corrente scorre da una sorgente di tensione attraverso il condensatore. Nella maggior parte dei circuiti, un resistore funziona anche in serie con il condensatore.

Un circuito di carica del condensatore.

La velocità con cui il condensatore si carica attraverso un resistore è chiamata Costante di tempo RC (il RC sta per resistore-condensatore ), che può essere calcolato semplicemente moltiplicando la resistenza in ohm per la capacità in farad. Ecco la formula:

T = R C

Ad esempio, supponiamo che la resistenza sia 10 kΩ e la capacità sia di 100 μF. Prima di fare la moltiplicazione, devi prima convertire il μF in farad. Poiché un μF è un milionesimo di un farad, puoi convertire μF in farad dividendo il μF di un milione. Pertanto, 100 μF equivale a 0. 0001 F. Moltiplicando 10 kΩ per 0. 0001 F fornisce una costante di tempo di 1 secondo.

Si noti che se si desidera aumentare la costante di tempo RC, è possibile aumentare la resistenza o la capacità o entrambi. Si noti inoltre che è possibile utilizzare un numero infinito di combinazioni di valori di resistenza e capacità per raggiungere una costante di tempo RC desiderata. Ad esempio, tutte le seguenti combinazioni di resistenza e capacità producono una costante di tempo di un secondo:

Resistenza	Capacità	Costante di tempo RC
1 kÙ	1, 000 ìF	1 s
10 kÙ	100 "F	1 s
100 kÙ	10" F	1 s
1 MÙ	1 "F	1 s

Gira fuori che in ogni intervallo della costante di tempo RC, il condensatore si sposta 63. 2% più vicino a una carica completa. Ad esempio, dopo il primo intervallo, la tensione del condensatore è uguale a 63. 2% della tensione della batteria. Quindi, se la tensione della batteria è di 9 V, la tensione del condensatore è inferiore a 6 V dopo il primo intervallo, lasciandolo a soli 3 V di distanza dalla carica completa.

Nel secondo intervallo di tempo, il condensatore raccoglie 63. 2%, non del massimo 9 V della tensione della batteria, ma 63. 2% della differenza tra la carica iniziale (poco meno di 6 V) e la tensione della batteria (9 V).Quindi, la carica del condensatore si solleva di poco più di due volt aggiuntivi, portandolo a circa 8 V.

Questo processo continua a ripetersi: in ogni intervallo di tempo, il condensatore raccoglie 63. 2% della differenza tra la sua tensione iniziale e la tensione totale. In teoria, il condensatore non sarà mai completamente carico perché con il passare di ogni costante di tempo RC il condensatore raccoglie solo una percentuale della carica disponibile rimanente. Ma in appena poche costanti di tempo, la capacità diventa molto vicina a una carica completa.

Quanto segue fornisce un'approssimativa approssimazione della percentuale di carica che un condensatore raggiunge dopo le prime cinque costanti di tempo. Per tutti gli scopi pratici, è possibile considerare il condensatore completamente carico dopo che sono trascorse cinque volte.

Intervallo costante tempo RC	percentuale di carica totale
1	63. 2%
2	86. 5%
3	95. 0%
4	98. 2%
5	99. 3%