Egy kondenzátor viselkedése

Ahhoz, hogy egy kondenzátor az áramkörben betöltött viselkedését megvizsgálhassuk, szükségünk van egy olyan kapcsolásra, amely tartalmaz egy C kondenzátort, egy R ellenállást (amelyen keresztül töltjük, majd kisütjük a kondenzátort). Az áramkört egy feszültségű generátorról tápláljuk meg. A töltés és kisütés egyszerűbb kivitelezése végett egy váltókapcsolót is beépítünk.

Kondenzátor alaphelyzete

Kiinduló állapotban a kondenzátor fegyverzetei között nincs töltéskülönbség. A feltöltés előtt a kapcsoló a B helyzetben áll.

Kondenzátor töltése

A kapcsoló átváltásakor feszültség kerül az R-C elemeket tartalmazó soros hálózatra. A kondenzátoron a bekapcsolás időpillanatában azonban még nincs feszültség, hisz a feltöltődéséhez időre van szükség.
Ezért Kirchhoff huroktörvényéből kiindulva arra a következtetésre jutunk, hogy a generátor teljes feszültsége az ellenállásra jut. Így árama (a töltőáram) maximális értékű lesz, amelynek értékét az összefüggéssel határozhatjuk meg. Ez az áram tölti a kondenzátort, amelynek feszültsége az idő függvényében nulláról indulva a beszállított töltések mennyisége szerint emelkedik.
Kis idő múlva az ellenállás feszültsége pontosan annyival lesz kevesebb, mint amekkora feszültséggel az adott pillanatban a kondenzátor rendelkezik:
.

Kondenzátor jellemzői töltéskor

Kondenzátor töltése

A töltött kondenzátor

Az ellenállásra jutó feszültség csökkenésével arányosan csökken a soros kör töltőáramának értéke is. Az egyre csökkenő áram egyre lassuló ütemű töltődést eredményez. A kondenzátor feszültsége ezért csak végtelen idő múlva éri el a generátor feszültség értékét (a későbbiekben látni fogjuk, hogy ez az időérték a gyakorlatban jó közelítéssel meghatározható).
Ekkor mivel , így a huroktörvényből adódóan,
, és ezért: .

A kondenzátor viselkedése

Megállapíthatjuk, hogy a bekapcsolás időpillanatában a kondenzátor rövidzárként viselkedik, így az áramot csak a vele sorba kapcsolódó ellenállás korlátozza.
Ha a kondenzátor teljesen feltöltődött, akkor az áramkörben nem folyik áram, azaz szakadásként viselkedik.

Az áram és a feszültség

Az áram és a feszültség változásának matematikai leírására az
és az

összefüggések szolgálnak, ahol
és
.

A kondenzátor fegyverzetein töltéseket felhalmozó áramot töltőáramnak nevezzük.

A kondenzátor töltése olyan folyamat, amelynek során a kondenzátor két fegyverzetén a töltésmennyiséget növeljük.