Polaritatea caderilor de tensiune

Direcţia curentului într-un circuit

Putem determina direcţia deplasării electronilor într-un circuit, urmărind drumul ce duce de la terminalul negativ (-) la cel pozitiv (+) al bateriei, singura sursă de tensiune din circuit. Observăm că electronii se deplasează contrar acelor de ceasornic, din punctul 6 spre 5, 4, 3, 2, 1 şi înapoi la 6.
În momentul în care curentul întâmpină rezistenţa de 5 Ω, se va înregistra o cădere de tensiune la capetele acesteia. Polaritatea acestei căderi de tensiune este minus (-) la punctul 4 şi plus (+) la punctul 3 (ţineţi minte, tensiunea este o mărime relativă între două puncte). Prin urmare, marcăm polaritatea căderii de tensiune la bornele rezistenţei cu aceste simboluri, folosind sensul real de deplasare al electronilor prin circuit, ceea ce înseamnă că borna pe unde curentul intră în rezistor este cea negativă, iar borna (capătul) pe unde curentul iese din rezistor este cea pozitivă.

Între punctele 1 (+) şi 4 (-) = 10 volţi                     
Între punctele 2 (+) şi 4 (-) = 10 volţi
Între punctele 3 (+) şi 4 (-) = 10 volţi 
Între punctele 1 (+) şi 5 (-) = 10 volţi                        
Între punctele 2 (+) şi 5 (-) = 10 volţi                       
Între punctele 3 (+) şi 5 (-) = 10 volţi  
Între punctele 1 (+) şi 6 (-) = 10 volţi 
Între punctele 2 (+) şi 6 (-) = 10 volţi                         
Între punctele 3 (+) şi 6 (-) = 10 volţi                          

Chiar dacă pare puţin neinspirată realizarea unui tabel cuprinzând căderile de tensiune în întreg circuitul, acesta este un concept foarte important de ţinut minte, pentru că se va folosi la analiza circuitelor mult mai complexe, cuprinzând rezistenţe şi baterii multiple.

Observaţie

Trebuie înţeles faptul că polaritatea nu are nimic de-a face cu legea lui Ohm: nu vom introduce niciodată tensiuni, curenţi sau rezistenţe negative într-o ecuaţie a legii lui Ohm! Există într-adevăr alte principii electrice unde folosirea polarităţii (+ sau -) contează, dar nu este cazul legii lui Ohm.

Puterea electrica

Definiţia puterii electrice

Pe lângă tensiune şi curent, mai există o altă mărime a activităţii electronilor liberi din circuit: puterea. În primul rând trebuie să înţelegem ce este puterea, înainte de a o analiza într-un circuit.
Puterea este mărimea lucrului mecanic ce poate fi efectuat într-o anumită perioadă de timp. Puterea este de obicei definită ca şi ridicarea unui corp (greutăţi) atunci când asupra acestuia acţionează forţa gravitaţiei. Cu cât corpul este mai greu şi/sau cu cât este ridicat la o înălţime mai mare, cu atât a fost efectuat un lucru mecanic mai mare. Puterea măsoară cât de rapid a fost efectuată o cantitate standard de lucru mecanic.
În cazul automobilelor, puterea unui motor este dată în „cai putere”, termen inventat iniţial de producătorii motoarelor cu aburi ca şi mijloc de cuantificare a abilităţii maşinilor lor de a efectua lucru mecanic în relaţia cu cea mai utilizată sursă de putere din acele vremuri: calul. Puterea unui motor de automobil nu indică mărimea dealului ce-l poate urca sau ce greutate poate transporta, ci indică cât de repede poate urca un anumit deal sau trage o anumită greutate.
Puterea unui motor mecanic depinde atât de viteza motorului cât şi de cuplul ce se regăseşte pe arbore. Viteza arborelui unui motor se măsoară în rotaţii pe minut, sau r.p.m. Cuplul este cantitatea de forţă de torsiune produsă de motor şi se măsoară în Newton-metru (Nm). Dar nici viteza nici cuplul nu măsoară puterea unui motor.
Un motor diesel de tractor de 100 de cai putere, are o viteză de rotaţie mică, dar un cuplu mare. Un motor de motocicletă de 100 de cai putere, are o viteză de rotaţie foarte mare, dar un cuplu mic. Ambele produc 100 de cai putere, dar la viteze şi cupluri diferite. Ecuaţia pentru calcului calului putere (CP) este simplă:

unde,
S = viteza arborelui în r.p.m.
T = cuplul arborelui în Nm
π = 3.14 (constanta pi)
Putem observa că există doar două variabile în partea dreaptă a ecuaţiei, S şi T. Toţi ceilalţi termeni sunt constanţi (nu îşi modifică valoarea în funcţie de timp sau de situaţie). CP (cal putere) variază doar atunci când variază fie viteza fie cuplul şi nimic altceva. Putem rescrie ecuaţia pentru a arăta această relaţie:

unde,
∝ înseamnă direct proporţional (adesea prescurtat d.p.)
S şi T au semnificaţiile de mai sus
Deoarece unitatea de măsură „cal putere” nu coincide exact cu viteza în rotaţii pe minut înmulţită cu, cuplul în Newton-metru, nu putem spune că acesta este egal cu ST. Cu toate acestea, „calul putere” este proporţional cu ST. Valoarea calului putere se va modifica în aceeaşi proporţie cu produsul ST (atunci când acesta variază).

Puterea în circuitele electrice

Pentru circuitele electrice, puterea este o funcţie (depinde) de curent şi tensiune. Nu este surprinzător faptul că această relaţie seamănă izbitor cu formula „proporţională” a calului putere de mai sus:

Totuşi, în acest caz, puterea (P) este exact egală curentului (I) înmulţit cu tensiunea (E), şi nu este doar proporţională cu acest produs (IE). Când folosim această formulă, unitatea de măsură pentru putere este watt-ul, prescurtat prin litera W.
Trebuie înţeles faptul că nici tensiunea nici curentul nu înseamnă putere ele însele. Puterea este combinaţia celor două într-un circuit. Reţineţi că tensiunea este lucrul specific (sau energia potenţială) pe unitate de sarcină, în timp ce curentul este rata de deplasare a sarcinilor electrice printr-un conductor. Tensiunea (lucrul specific) este o mărime analoagă lucrului efectuat în ridicarea unei greutăţi atunci când asupra acesteia acţionează forţa gravitaţiei. Curentul (rata) este analoagă vitezei de ridicare a greutăţii respective. Împreună ca şi produs (înmulţire), tensiunea (lucru) şi curentul (rata) constituie puterea.
La fel ca în cazul unui motor diesel de tractor şi un motor de motocicletă, un circuit cu o tensiune mare şi curent scăzut, poate disipa aceeaşi putere precum un circuit cu o tensiune scăzută şi curent mare. Nici valoarea tensiunii şi nici cea a curentului, nu pot să indice singure cantitatea de putere prezentă într-un circuit.
Într-un circuit deschis puterea disipată este zero, indiferent de valoarea tensiunii existente. Din moment ce P = IE şi I = 0, şi înmulţirea cu zero are ca şi rezultat tot timpul zero, înseamnă că şi puterea disipată în circuit trebuie să fie egală cu zero. Dacă am fi să construim un scurt-circuit cu ajutorul unei bucle din material supraconductor (rezistenţă zero), am putea obţine o situaţie în care tensiunea de-a lungul buclei să fie egală cu zero, şi în acest caz puterea ar fi de asemenea zero, folosind logica de mai sus.

Relaţia dintre Watt şi cal putere (CP)

Fie că măsurăm puterea în „cal putere” sau în „watt”, vorbim despre acelaşi lucru: ce cantitate de lucru poate fi efectuat într-o anumită perioadă de timp. Cele două unităţi nu sunt egale din punct de vedere numeric, dar exprimă acelaşi lucru. Relaţia dintre cele două puteri este:

Prin urmare, cele două motoare de 100 de cai putere de mai sus pot fi de asemenea notate cu „74570” de Watti, sau „74,57” kW

Legea lui Ohm

Curentul

Un circuit electric este format atunci când este construit un drum prin care electronii se pot deplasa continuu. Această mişcare continuă de electroni prin firele unui circuit poartă numele curent, şi adeseori este denumită „curgere”, la fel precum curgerea lichidului dintr-o ţeavă.

Tensiunea

Forţa ce menţine „curgerea” electronilor prin circuit poartă numele de tensiune. Tensiunea este o mărime specifică a energiei potenţiale ce este tot timpul relativă între două puncte. Atunci când vorbim despre o anumită cantitate de tensiune prezentă într-un circuit, ne referim la cantitate de energie potenţială existentă pentru deplasarea electronilor dintr-un punct al circuitului într-altul. Fără a face referinţa la două puncte distincte, termenul de „tensiune” nu are sens.

Rezistenţa electrică

Electronii liberi tind să se deplaseze prin conductori cu o anumită rezistenţă sau opoziţie la mişcare din partea acestora. Această opoziţie poartă numele de rezistenţă. Cantitatea de curent disponibilă într-un circuit depinde de cantitatea de tensiune disponibilă pentru a împinge electronii, dar şi de cantitatea de rezistenţă prezentă în circuit.
Ca şi în cazul tensiunii, rezistenţa este o cantitate ce se măsoară între două puncte distincte. Din acest motiv, se folosesc termenii de „între” sau „la bornele” când vorbim de tensiunea sau rezistenţă dintre două puncte ale unui circuit.

Unităţile de măsură pentru tensiune, curent şi rezistenţă

Mărime	Simbol	Unitate de măsură	Prescurtare
Curent	I	Amper	A
Tensiune	E sau V	Volt	V
Rezistenţă	R	Ohm	Ω

Pentru a putea vorbi concret despre valorile acestor mărimi într-un circuit, trebuie să putem descrie aceste cantităţi în acelaşi mod în care măsurăm temperatura, masa, distanţă sau oricare altă mărime fizică. Pentru masă, putem folosi „kilogramul” sau „gramul”. Pentru temperatură, putem folosi grade Fahrenheit sau grade Celsius. În tabelul alăturat avem unităţile de măsură standard pentru curentul electric, tensiune electrică şi rezistenţă:

„Simbolul” pentru fiecare mărime este litera din alfabet folosită pentru reprezentarea mărimii respective într-o ecuaţie algebrică. astfel de litere standard sunt folosite adesea în discipline precum fizica şi ingineria, şi sunt recunoscute la nivel internaţional. „Unitatea de măsură” pentru fiecare cantitate reprezintă simbolul alfabetic folosit pentru a prescurta notaţia respectivei unităţi de măsură.
Fiecare unitate de măsură poartă numele unei personalităţi importante din domeniul electricităţii: amper-ul după Andre M. Ampere, volt-ul după Alessandro Volta, şi ohm-ul după Georg Simon Ohm.

Valoarea instantanee a curentului şi a tensiunii

Toate aceste valori sunt exprimate cu litere de tipar, exceptând cazurile în care o mărime (în special tensiunea sau curentul) este exprimată în funcţie de o durată scurtă de timp (numită valoarea instantanee). De exemplu, tensiunea unei baterii, fiind stabilă pe o perioadă lungă de timp, va fi simbolizată prin „E”, pe când tensiunea maximă atinsă de un fulger în momentul lovirii unei linii electrice va fi simbolizată cu litere mici, „e” (sau „v”) pentru a desemna această valoare ca existentă într-un anumit moment în timp. aceeaşi convenţie se foloseşte şi în cazul curentului, litera „i” fiind folosită pentru a reprezenta curentul instantaneu. Majoritatea mărimilor din curent continuu, fiind constante de-a lungul timpului, vor fi simbolizate cu litere mari (de tipar).

Coulomb-ul şi sarcina electrică

O mărime de bază în măsurătorile electrice, predată adesea la începutul cursurilor de electronică dar nefolosită mai târziu, este Coulomb-ul, mărimea sarcinii electrice proporţională cu numărul de electroni în stare de dezechilibru. O sarcină de un Coulomb este egală cu 6,25x10¹⁸ electroni. Simbolul mărimii sarcinii electrice este litera Q, iar unitatea de măsura, Coulombul, este abreviata prin C. Vedem prin urmare faptul că unitate de măsură pentru deplasarea electronilor, amperul, este egal cu o cantitate de electroni egală cu 1 Coulomb ce se deplasează printr-un punct al circuitului într-un interval de 1 secundă. Pe scurt, curentul este gradul de deplasare al sarcinii electrice printr-un conductor.

Joule-ul şi energia electrică

După cum am mai spus, tensiunea este mărimea energiei potenţiale pe unitatea de sarcină disponibilă pentru motivarea electronilor dintr-un punct în altul. Înainte de a putea da o definiţie exactă a „volt”-ului, trebuie să înţelegem cum putem măsura această cantitate pe care o numim „energie potenţială”. Unitatea generală pentru orice tip de energie este Joule-ul, egal cu lucrul mecanic efectuat de o forţă de 1 Newton pentru a deplasa un corp pe o distanţă de 1 metru. Definit prin aceşti termeni ştiinţifici, 1 volt este egal cu raportul dintre o energie electrică potenţială de 1 Joule şi o sarcină electrică de 1 Coulomb. astfel, o baterie de 9 volţi eliberează o energie de 9 Jouli pentru fiecare Coulomb de electroni ce se deplasează prin circuit.

Definirea legii lui Ohm

Aceste simboluri şi unităţi pentru mărimile electrice vor fi foarte importante atunci atunci când vom începe să folosim relaţiile dintre ele în cadrul circuitelor. Prima, şi poate cea mai importantă, este relaţia dintre curent, tensiune şi rezistenţă, legea lui Ohm, descoperită de Georg Simon Ohm şi publicată în 1827. Principala descoperire a lui Ohm a fost că, cantitatea de curent printr-un conductor metalic într-un circuit este direct proporţională cu tensiunea aplicată asupra sa, oricare ar fi temperatura, lucru exprimat printr-o ecuaţie simplă ce descrie relaţia dintre tensiune, curent şi rezistenţă.

Această relaţie fundamentală este cunoscută sub numele de legea lui Ohm:

În această expresie algebrică, tensiunea(E) este egală cu produsul dintre curent(I) şi rezistenţa(R). Această formulă poate fi rescrisă sub următoarele forme, în funcţie de I, sau de R:

Analiza circuitelor simple folosind legea lui Ohm

Să folosim acum aceste ecuaţii pentru a analiza circuitele simple.
În circuitul alăturat, există doar o singură sursă de tensiune (bateria), şi doar o singură rezistenţă (becul, neglijând rezistenţa datorată conductorilor). În această situaţie legea lui Ohm se poate aplica foarte uşor. În cazul în care cunoaştem două din cele trei variabile (tensiune, curent şi rezistenţă) din acest circuit, putem folosi legea lui Ohm pentru determinarea celei de a treia.

În acest prim exemplu, vom calcula cantitatea de curent (I) dintr-un circuit, atunci când cunoaştem valorile tensiunii (E) şi a rezistenţei (R).

Care este valoarea curentului (I) din acest circuit?

În al doilea exemplu, vom calcula valoarea rezistenţei (R) într-un circuit, atunci când cunoaştem valorile tensiunii (E) şi a curentului (I).

Care este valoarea rezistenţei becului în acest caz?

În ultimul exemplu, vom calcula valoarea tensiunii generate de baterie (E), atunci când cunoaştem valoarea curentului (I) şi a rezistenţei (R).

Care este valoarea tensiunii generate de baterie?

Rezistorul

Este foarte uşor să confundăm termenii de rezistenţă şi rezistor. Rezistenţa reprezintă opoziţia faţă de curentul electric, iar rezistorul este un dispozitiv fizic utilizat în circuitele electrice. Este adevărat, rezistorii posedă rezistenţă electrică, dar trebuie să înţelegem că cei doi termeni nu sunt echivalenţi!

Scopul rezistorilor

Datorită relaţiei dintre tensiune, curent şi rezistenţă în oricare circuit, putem controla oricare variabilă prin simplul control al celorlalte două. Probabil că cea mai uşor de controlat variabilă dintr-un circuit este rezistenţa. Acest lucru poate fi realizat prin schimbarea materialului, mărimii sau formei componentelor conductive (ţineţi minte cum filamentul metalic subţire al unui bec crează o rezistenţă electrică mai mare decât un fir gros?)
Componentele speciale numite rezistori sunt confecţionate cu singurul scop de a crea o cantitate precisă de rezistenţă electrică la introducerea lor în circuit. Sunt construite din fir metalic sau de carbon în general, şi realizate astfel încât să menţină o rezistenţă stabilă într-o gamă largă de condiţii externe. Rezistorii nu produc lumină precum este cazul becurilor, dar produc căldură atunci când degajă putere electrică într-un circuit închis în stare de funcţionare. În mod normal, totuşi, scopul unui rezistor nu este producerea căldurii utile, ci pur şi simplu asigurarea unei rezistenţe electrice precise în circuit.

Simbolul rezistorului

Simbolul rezistorului pe care îl vom folosi în circuite este cel în formă de zig-zag.

Valorile rezistenţelor în ohmi sunt de obicei reprezentate printr-un număr adiacent, iar dacă într-un singur circuit sunt prezenţi mai mulţi rezistori, fiecare va fi notat cu R₁, R₂, R₃, etc. După cum se poate vedea, simbolurile pentru rezistor pot fi prezentate fie orizontal, fie vertical:

Dacă ne luăm după aparenţa lor fizică, un simbol alternativ pentru rezistori este cel alăturat.

Rezistoare cu rezistenţă variabilă

Rezistoarele pot de asemenea să fie cu rezistenţă variabilă, nu neapărat fixă. Această proprietate o putem întâlni în cadrul unui rezistor construit chiar pentru acest scop, sau o putem întâlni în cadrul unui component a cărui rezistenţă este instabilă în timp.

În general, ori de câte ori vedeţi simbolul unui component reprezentat cu o săgeată diagonală prin el, acel component are o valoarea variabilă şi nu statică (fixă). Acest simbol este o convenţie electronică standard.

Disiparea energiei

Deoarece rezistori produc energie sub formă de căldură la trecerea curentului prin ei datorită frecării, aceştia pot fi împărţiţi în funcţie de cantitatea de căldură ce o pot susţine fără a se supra-încălzi şi distruge. Această categorie este specificată în „Watti”. Majoritatea rezistorilor din aparatele electronice portabile sunt în categoria de 1/4 (0.25) watt sau mai puţin. Puterea unui rezistor este aproximativ proporţională cu mărimea sa: cu cât rezistorul este mai mare, cu atât mai mare este puterea sa. De menţionat şi faptul că rezistenţa (în ohmi) nu are deloc legătură cu mărimea!

Rezistorii sunt elemente extrem de importante într-un circuit

Chiar dacă apariţia rezistorilor într-un circuit pare pe moment a nu avea niciun sens, aceştia sunt nişte dispozitive cu un rol extrem de folositor în cadrul circuitelor (divizoare de tensiune şi divizoare de curent, de exemplu). Pentru că sunt atât de simplii şi de des utilizaţi în domeniul electricităţii şi a electronicii, vom dedica o bună bucată de vreme analizei circuitelor compuse doar din rezistenţe şi baterii.

Sarcina electrică

În diagramele schematice, simbolul rezistorilor este adesea folosit pentru a indica un dispozitiv general dintr-un circuit electric ce transformă energia electrică primită în ceva folositor (bec, de exemplu). Orice astfel de dispozitiv non-specific într-un circuit electric poartă de obicei denumirea de sarcină electrică, sau scurt, sarcină.

Analiza unui circuit simplu

Pentru a rezuma ceea ce am spus până acum, vom analiza circuitul alăturat, încercând să determinăm tot ceea ce putem cu ajutorul informaţiilor disponibile.

Tot ceea ce cunoaştem în acest circuit este tensiunea la bornele bateriei (10 volţi) şi curentul prin circuit (2 amperi). Nu cunoaştem rezistenţa rezistorului în ohmi sau puterea disipată de acesta în Watti. Folosindu-ne însă de ecuaţiile lui Ohm, putem găsi două ecuaţii ce ne pot oferi răspunsuri folosind doar cantităţile cunoscute, tensiunea, respectiv curentul:

Introducând cantităţile cunoscute de tensiune (E) şi curent (I) în aceste două ecuaţii, putem determina rezistenţa circuitului (R), şi puterea disipată (P):

Pentru circuitul de faţă, în care avem 10 volţi şi 2 amperi, rezistenţa rezistorului trebuie să fie de 5 Ω. Dacă ar fi să proiectăm un circuit pentru a opera la aceste valori, ar trebui să folosim un rezistor cu o putere de minim 20 de Watti; în caz contrar, s-ar distruge din cauza supra-încălzirii.

Condensatorul

Definiţia condensatorului

În mod normal, electronii nu pot intra într-un conductor decât dacă există o cantitate egală de electroni ce părăsesc exact acelaşi conductor (analogia tubului cu mărgele). Din această cauză, conductorii trebuie conectaţii împreună pentru a forma un drum complet (circuit) pentru deplasarea continuă a electronilor. Ciudat este totuşi faptul că, electroni adiţionali pot fi „îngrămădiţi” într-un conductor, fără existenţa unui drum de ieşire, dacă este posibilă/permisă formarea unui câmp electric în spaţiul liber dintre acest conductor şi un alt conductor. Numărul electronilor adiţionali din conductor (sau numărul de electroni pierduţi) este direct proporţional cu valoarea fluxului câmpului dintre cei doi conductori.
Condensatoarele sunt componente ce utilizează acest fenomen electric în funcţionarea lor. Acestea sunt realizate din două armături (plăci) metalice conductoare plasate una în apropierea celeilalte, separate printr-un dielectric. Există totuşi o multitudine de tipuri şi moduri de construcţie a condensatoarelor, în funcţie de aplicaţia necesară

Simbolul condensatorului

Modul de funcţionare al condensatorului

Atunci când la bornele condensatorului aplicăm o tensiune electrică, între cele două armături ia naştere un câmp electric ce permite existenţa unei diferenţe semnificative de electroni liberi (sarcină) între cele două armături.
Pe măsura formării câmpului electric datorită aplicării tensiunii, electronii liberi vor fi forţaţi să se „adune” la terminalul negativ fiind „furaţi” de pe terminalul pozitiv. Acestă diferenţă de sarcină se traduce prin apariţia unui stoc de energie electrică în condensator şi reprezintă sarcina potenţială a electronilor dintre cele două armături. Cu cât diferenţa numerică a electronilor între cele două armături ale unui condensator este mai mare, cu atât mai mare este fluxul câmpului şi cu atât mai mare „stocul” de energie din condensator.

Deoarece condensatorii stochează energie potenţială sub formă de câmp electric, comportamentul lor într-un circuit este fundamental diferit de cel al rezistorilor, cei din urmă disipând pur şi simplu putere în circuit sub formă de căldură. Energia stocată într-un condensator depinde de tensiunea dintre armături precum şi de alţi factori pe care îi vom lua imediat în considerare. Abilitatea acestora de a stoca energie în funcţie de tensiune se traduce printr-o tendinţă de menţinere a tensiunii la un nivel constant. Cu alte cuvinte, condensatoarele tind să se opună variaţiei căderii de tensiune. Atunci când modificăm tensiunea la bornele unui condensator, fie o mărim, fie o scădem, acesta tinde să se opună schimbării folosind curent de la sau generând curent spre sursa de variaţie a tensiunii, în opoziţie cu variaţia.

Creşterea energiei potenţiale stocate de condensator

Pentru a stoca mai multă energie într-un condensator, trebuie mărită valoarea tensiunii la bornele sale. Acest lucru presupune o înmulţire a electronilor pe armătura negativă şi o diminuare a lor pe cea negativă, lucru ce necesită existenţa unui curent în acea direcţie. Dimpotrivă, pentru a elibera energie dintr-un condensator, trebuie scăzută valoarea tensiunii la bornele sale. Acest lucru presupune o diminuare a electronilor pe armătura negativă prin deplasarea lor spre cea pozitivă; această deplasare dă naştere, evident, unui curent în acea direcţie (opusă).
Asemenea legii de mişcare a lui Isaac Newton (un obiect aflat în mişcare, tinde să rămână în mişcare; un obiect aflat în repaus tinde să rămână în repaus) ce descrie tendinţa obiectelor de a se opune variaţiilor de viteză, putem descrie tendinţă unui condensator de a se opune variaţiei tensiunii astfel: „Un condensator încărcat tinde să rămână încărcat; un condensator descărcat tinde să rămână descărcat.”

Ipotetic, un condensator (încărcat sau descărcat) lăsat neatins îşi va menţine la infinit starea sa iniţială. Doar o sursă (sau un canal) exterior de curent poate modifica valoarea energiei stocate (implicit şi a tensiunii la bornele sale) de către un condensator perfect.

Practic, condensatoarele îşi vor pierde tensiunea stocată datorită imperfecţiunilor interne ce permit electronilor să se deplaseze de pe o armătură pe cealaltă. În funcţie de tipul specific de condensator, timpul de „golire” poate fi foarte lung, de până la câţiva ani, pentru condensatoarele ce nu sunt deloc folosite.

Încărcarea condensatorului; condensatorul ca o sarcină

Când tensiunea la bornele condensatorului creşte, acesta utilizează curent din circuit; în acest caz condensatorul se comportă ca o sarcină şi spunem că se încarcă. Observaţi direcţia de deplasare a electronilor (curentul) faţă de polaritatea tensiunii.

Descărcarea condensatorului; condensatorul ca o sursă de putere

Invers, atunci când tensiunea la bornele condensatorului scade, acesta introduce/generează curent în circuitul extern; în acest caz condensatorul se comportă ca o sursă de putere şi spunem că se descarcă. Stocul de energie din câmpul electric este direcţionat către restul circuitului. Observaţi direcţia de deplasare a electronilor (curentul) faţă de polaritatea tensiunii.

Observaţie

Dacă introducem brusc o sursă de tensiune la bornele unui condensator descărcat (o creştere bruscă de tensiune), acest va utiliza curent din circuitul exterior, reprezentat în acest caz de sursa respectivă, până în momentul în care tensiunea la bornele sale este egală cu tensiunea sursei. După atingerea acestui punct de încărcare, curentul scade spre zero (condensator încărcat). Invers, dacă o rezistenţă de sarcină este conectată la bornele unui condensator încărcat, acesta va genera curent spre sarcină până în momentul epuizării energiei stocate, iar tensiunea sa va scădea spre zero. După atingerea acestui punct de descărcare, curentul scade spre zero (condensator descărcat). Putem să ne gândim la condensatoare ca la un fel de baterii secundare prin modul de încărcare şi descărcare al lor.

Dielectricul

Precum am mai spus, alegerea materialului izolant dintre plăci are o importanţă capitală în comportamentul condensatorului, mai bine spus, în mărimea fluxului electric şi implicit a tensiunii dintre armături. Datorită rolului acestui material în comportamentului fluxului, i s-a dat un nume special: dielectric. Nu toate materialele dielectrice sunt identice, ci sunt diferenţiate printr-o valoare fizică numită permitivitatea dielectricului.

Capacitatea electrică(C)

Mărimea pentru volumul de energie stocat de un condensator, atunci când se aplică o anumită tensiune la bornele sale, poartă denumirea de capacitate electrică. Simbolic, se notează cu C şi se măsoară în Farad, prescurtat F.
Există o anumită convenţie atunci când vine vorba de notaţia condensatoarelor, şi anume, valorile acestora se exprimă adesea în microFarad (µF).

Condensator vs. capacitor

Aparent, denumirea de condensator este învechită şi nu mai este folosită în lucrările de specialitate, fiind înlocuită cu cea de capacitor. Întrucât în literatura de specialitate de la noi din ţară se foloseşte încă termenul de condensator, îl vom folosi şi noi în această carte.