Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 9, Paragraaf 9.5 Blz 248-257

Wist je dat er heel veel komt kijken bij het laden en Ontladen van een Condensator? Veel over hoe dit werkt kan je makkelijk uitleggen in grafieken en met praktische voorbeelden. In het artikel hieronder wordt het laden en ontladen uitgebreid uitgelegd.

Laden en ontladen van condensatoren

We gaan het laden en ontladen van condensatoren bekijken aan de hand van een voorbeeld volgens afbeelding 9.9. MEER WETEN OVER EEN CONDENSATOR? KIJK DAN EENS NAAR –> Condensator werking en opbouw.

Het laden van een condensator via een weerstand

De condensator uit afbeelding 9.9 is ongeladen. in stand 1 van schakelaar S is de condensator C via weerstand R op de gelijkspanningsbron aangesloten.

De stroom I waarmee condensator C zich zal laden verloopt volgens een vaste vorm. De vorm van het verloop is getekend in afbeelding 9.10. De stroom is maximaal op het moment dat S gesloten wordt als t = 0. Omdat geldt U=U₁+ U, en op het moment van schakelen de condensator leeg is geldt:

Laden en Ontladen van een Condensator

De laadtijd van de condensator is afhankelijk van de capaciteit van de conden sator en de in serie geschakelde weerstand R. Hoe groter de condensator hoe langer het laden duurt.

Hoe groter de weerstand hoe langer het laden duurt. De laadtijd is dus evenredig met de capaciteit en de weerstand.

Tijdconstante

De factor τ (tau) noemen we de tijdconstante.

Formule laden en Ontladen van Condensator

De tijdconstante r is de tijd waarmee de laadstroom tot 37% van de maximale waarde is afgenomen. De totale laadtijd t is 5 maal zo groot als T.

De tijdconstante van de schakeling aan afbeeding 9.9 is: t = R C = 10 x 10 x 10 = 10 ms of 0,01 s.

De laadtijd t is dan –> z = 5-R-C = 5 x 0,01 = 50 ms.

De spanning over de weerstand (UR) is in afbeelding 9.11 getekend.

Laden en ontladen in een grafiek weergegeven

De spanning op de condensator bij het inschakelen is 0 volt. Tijdens het lader neemt de spanning over de condensator toe en moet de spanning over de weer stand afnemen. De spanningen U en U, zijn samen op elk moment steeds gelijk aan de totaalspanning U₁ = U,+ U = 50 V.

Na 1RC-tijd (r= 10 ms) is de spanning over de weerstand: U = Ux 0,37 = 50 x 0,37 = 18,5 V De spanning over de condensator is dan: U₁₂ = Us – U₁ = 50- 18.5 = 32,5 V

Het verloop van U en U, is in afbeelding 9.11 getekend.

Wist je dat…

  • je het laden van een condensator met het vullen van een vat water kunt vergelijken?
  • De doorsnede van het vat overeenkomt met de capaciteit van de condensator?
  • de druk van de pomp overeenkomt met de aangesloten spanning?
  • de hoogte van de waterkolom overeenkomt met de condensatorspanning?
  • de opening van het vat overeenkomt met de weerstand?
  • het verloop van de condensatorspanning en de laadstroom overeenkomt met het vullen van het vat?
Laden en ontladen Condensator

Het ontladen van een condensator

Zolang er niets verandert, blijft de condensator geladen en loopt er geen stroom meer. Als je na 70 ms de schakelaar S in stand 2 plaatst (zie afbeelding 9.13) dan wordt condensator C ontladen. De condensator ontlaadt zich over weerstand R tot alle lading is verdwenen.

Het ontladen van een Condensator

De ontlaadstroom I is hierbij tegengesteld aan de laadstroom. De spanning van 50 V die na het laden op de condensator stond, vloeit weer weg Het verloop van de spanning en de stroom is in afbeelding 9.14 getekend. Na τ (10 ms) geldt weer: Imax x 0,37

I= I x 0,37 = 50 x 0,37 = 18,5 mA Denk er om de laadstroom is negatief (de richting van de laadstroom is tegenge steld aan de ontlaadstroom).

Voor de spanning geldt:

Umax x 0,37 –> U=1 R = 18,5 10 10¹= 18,5 V–> Uc= U=18,5 V

Verloop van de spanning en stroom bij het ontladen

In afbeelding 9.14 zie je dat de spanning over de condensator net zo groot is als de spanning over de weerstand, doch alleen tegengesteld.

We tekenen nu de voor de stroom I =f(τ) in afbeelding 9.15. We tekenen ook

U₂ = f (τ) en U = f (τ) in de grafiek van afbeelding 9.15.

Laden en Ontladen van een condensator

In dit hoofdstuk zal, voor het momenteel berekenen van spanningen en stromen, dit niet met formules gedaan worden maar hiervoor kan je de universele laad en ontlaad grafiek van afbeelding 9.16 (onderstaand) gebruiken.

Afbeelding 9.16 Laden en Ontladen Condensator

Wist je dat…
-je het ontladen van een condensator met het leeg laten lopen van een vat watervat kunt vergelijken?
-het verloop van de condensatorspanning en de ontlaadstroom overeenkomt met het leeg laten lopen van het vat?

Ontladen Condensator

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 9, Paragraaf 9.5 Blz 248-257

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.