コンデンサの過渡応答
コンデンサは電界の形でエネルギーを蓄えるため、小さな二次電池のように機能する傾向があり、電気エネルギーを蓄えたり放出したりすることができます。完全に放電されたコンデンサは端子間でゼロボルトを維持し、充電されたコンデンサはバッテリーのように端子間で一定量の電圧を維持します。
コンデンサが他の電圧源との回路に配置されると、発電機に接続された結果として二次電池が充電されるのと同じように、コンデンサはそれらの電圧源からエネルギーを吸収します。端子電圧がゼロの完全に放電されたコンデンサは、電圧源に接続されると最初は短絡として機能し、充電を開始するときに最大電流を引き出します。
時間の経過とともに、コンデンサの端子電圧はソースからの印加電圧に合わせて上昇し、それに応じてコンデンサを流れる電流は減少します。コンデンサがソースの最大電圧に達すると、コンデンサからの電流の引き込みが停止し、本質的に開回路として動作します。
スイッチが最初に閉じられたとき、コンデンサの両端の電圧（完全に放電されたと言われています）はゼロボルトです。したがって、最初は短絡のように動作します。時間の経過とともに、コンデンサの電圧はバッテリー電圧と等しくなるまで上昇し、コンデンサが開回路として動作する状態で終了します。
回路を流れる電流は、バッテリーとコンデンサーの間の電圧の差を10kΩの抵抗で割ったものによって決まります。コンデンサの電圧がバッテリの電圧に近づくと、電流はゼロに近づきます。コンデンサの電圧が15ボルトに達すると、電流は正確にゼロになります。実際の値を使用してこれがどのように機能するかを見てみましょう：
コンデンサの電圧が15ボルトに近づき、電流が時間の経過とともにゼロに近づくのは、数学者が漸近線と表現するものです。 ： つまり、どちらも最終的な値に近づき、時間の経過とともにどんどん近づいていきますが、目的地に正確に到達することはありません。ただし、すべての実用的な目的で、コンデンサの電圧は最終的に15ボルトに達し、電流は最終的にゼロに等しくなると言えます。
SPICE回路解析プログラムを使用すると、コンデンサ電圧のこの漸近的な蓄積とコンデンサ電流の減衰をよりグラフィカルな形式でグラフ化できます（コンデンサ電流は、抵抗をシャントとして使用して電流を測定し、抵抗両端の電圧降下でプロットされます） ：
ご覧のとおり、私は .plot を使用しました 使い慣れた .printcommand の代わりに、ネットリストのコマンド 。これにより、テキスト文字を使用してコンピューター画面上に図の疑似グラフィックプロットが生成されます。 SPICEは、時間が垂直軸（下がる）にあり、振幅（電圧/電流）が水平（右=多い、左=少ない）にプロットされるようにグラフをプロットします。
電圧が最初は非常に急速に（プロットの右側で）増加し、その後、時間が経つにつれて次第に減少することに注目してください。電流も最初は非常に速く変化し、時間が経つにつれて横ばいになりますが、電圧が最大に近づく間、電流は最小（スケールの左側）に近づいています。
レビュー：
- コンデンサは、印加電圧の急激な変化に直面すると、二次電池のように機能します。最初は、時間の経過とともに減少する大電流を生成することによって反応します。
- 完全に放電されたコンデンサは、突然の電圧の印加に直面すると、最初は短絡（電圧降下のない電流）として機能します。そのレベルの電圧まで完全に充電した後、それは開回路として機能します（電流なしの電圧降下）。
- 抵抗-コンデンサ充電回路では、コンデンサの電圧はゼロから完全なソース電圧になり、電流は最大からゼロになります。両方の変数は最初は最も急速に変化し、時間が経つにつれて最終値に近づきます。
関連するワークシート：
- 時定数回路ワークシート
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産業技術