Конденсатор: накапливает заряд

Конденсатор хранит заряд: C = Q / U. Зарядили до напряжения — на обкладках заряд; разрядили — отдали.

Главное свойство в схемах: напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно. Ток может быть любым, а U растёт по экспоненте с постоянной времени τ = R × C. За τ заряд доходит до 63 %, за 5τ — практически до 100 %.

Отсюда все применения:

— Сглаживание: конденсатор держит напряжение, пока нагрузка его просаживает.
— Развязка: короткий импульс тока берётся из конденсатора, а не через длинный провод питания.
— Фильтр: с резистором образует ФНЧ с частотой среза 1/(2πRC).
— Таймер: RC-цепочка задаёт задержку.
— Разделение по постоянному току: пропускает сигнал, не пропускает смещение.

Параметры: ёмкость, рабочее напряжение (с запасом 1.5–2 раза), ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), ток утечки, температурный диапазон, тип диэлектрика.

Про ESR отдельно: у идеального конденсатора его нет, у реального — десятки миллиом у керамики, единицы ом у старых электролитов. Большой ESR греется при пульсациях и не даёт быстро отдать ток. Именно поэтому «высохший» электролит в блоке питания — классическая неисправность: ёмкость на месте, а ESR вырос.

Энергия: E = ½ × C × U². У конденсатора 1000 мкФ на 25 В это 0.31 Дж — немного, но при КЗ разряжается он мгновенно, и это ощутимый щелчок и искра. У сетевого 220 мкФ на 400 В — 17 Дж, хватает на серьёзный ожог.

Разряд через резистор — единственный правильный способ разрядить большой конденсатор перед работой.