Перейти к содержанию

Чем отличается конденсатор от резистора?

Обновлено Редакция GAW

Резистор и конденсатор выглядят похоже, но делают противоположные вещи. По формулировке OpenStax, конденсатор запасает и отдаёт электрическую энергию, а резистор её рассеивает.

СвойствоРезисторКонденсатор
Основная величинасопротивление R, Омёмкость C, Ф
Постоянный токI = U / R, течёт всё времятечёт, пока конденсатор заряжается
Переменный токто же R на любой частотеXC = 1 / (2πfC), падает с ростом частоты
Энергиярассеивает P = I²Rзапасает W = CU² / 2 и отдаёт обратно
Фаза токасовпадает с напряжениемопережает напряжение на четверть периода

Сопротивление переменному току

Реактивное сопротивление конденсатора зависит от частоты:

XC=12πfC=12π⋅50 Гц⋅10 мкФ≈318 Ом.X_C = \frac{1}{2\pi f C} = \frac{1}{2\pi \cdot 50\ \text{Гц} \cdot 10\ \text{мкФ}} \approx 318\ \text{Ом}.

На 1 кГц тот же конденсатор 10 мкФ даёт уже около 16 Ом, а резистор 318 Ом остаётся резистором 318 Ом на любой частоте. Поэтому пара из резистора и конденсатора работает как фильтр: одни частоты проходят, другие ослабляются, — частоту среза считает калькулятор RC-фильтра.

Энергия

Резистор превращает в тепло мощность P = I²R — поэтому у резисторов есть номинальная мощность, о которой подробно в статье «Резисторы». Конденсатор энергию запасает: 1000 мкФ при 16 В хранит

W=CU22=1000⋅10−6 Ф⋅(16 В)22≈0,13 ДжW = \frac{C U^2}{2} = \frac{1000 \cdot 10^{-6}\ \text{Ф} \cdot (16\ \text{В})^2}{2} \approx 0{,}13\ \text{Дж}

и отдаёт её обратно в цепь. Как энергия зависит от напряжения и почему высоковольтные конденсаторы опасны, объясняет термин «Энергия конденсатора».

Похожие вопросы

Почему конденсатор не пропускает постоянный ток?

Его обкладки разделены диэлектриком, и заряд через него не проходит. При подаче постоянного напряжения ток течёт, пока обкладки заряжаются, а когда напряжение на конденсаторе сравняется с источником, ток прекращается. Остаётся только малый ток утечки.

Можно ли заменить резистор конденсатором?

Только на переменном токе и только как ограничитель тока: ёмкостное сопротивление тоже ограничивает ток, но почти не греет конденсатор, потому что энергия возвращается в цепь. Так устроен гасящий конденсатор в сетевом источнике. На постоянном токе конденсатор резистор не заменит.

Греется ли конденсатор, как резистор?

Идеальный — нет: за период он забирает и отдаёт одну и ту же энергию. Реальный греется немного из-за собственных потерь — эквивалентного последовательного сопротивления, — а резистор превращает в тепло всю мощность I²R.

Источники

  1. OpenStax. University Physics Volume 2, section 15.2: Simple AC Circuits — конденсатор запасает и отдаёт электрическую энергию, а резистор её рассеивает; ёмкостное сопротивление XC = 1 / (ωC) обратно пропорционально частоте; ток через конденсатор опережает напряжение на π/2, у резистора ток в фазе с напряжением
  2. OpenStax. University Physics Volume 2, section 8.3: Energy Stored in a Capacitor — энергия конденсатора UC = Q² / (2C) = CV² / 2, в джоулях при V в вольтах и C в фарадах
  3. OpenStax. University Physics Volume 2, section 9.5: Electrical Energy and Power — мощность, рассеиваемая резистором: P = IV = I²R = V²/R

Нашли ошибку?

Смотрите также