Проходить електричний струм через конденсатор або не проходить? Повсякденний радіоаматорській досвід переконливо говорить, що постійний струм не проходить, а змінний проходить.

Це легко підтвердити дослідами. Можна запалити лампочку, приєднавши її до мережі змінного струму через конденсатор. Гучномовець або телефонні трубки будуть продовжувати працювати, якщо їх приєднати до приймача не безпосередньо, а через конденсатор.

Конденсатор представляє собою дві або кілька металевих пластин, розділених діелектриком. Цим діелектриком найчастіше буває слюда, повітря або кераміка, що є найкращими ізоляторами. Цілком природно, що постійний струм не може пройти через такий ізолятор. Але чому ж проходить через нього змінний струм? Це здається тим більше дивним, що така ж сама кераміка у вигляді, наприклад, порцелянових роликів чудово ізолює проводу змінного струму, а слюда чудово виконує функції ізолятора в типах припоїв, електропраски та інших нагрівальних приладах, справно працюючих від змінного струму.

За допомогою деяких дослідів ми могли б «довести» ще більше дивний факт: якщо в конденсаторі замінити діелектрик з порівняно поганими ізоляційні властивості іншим діелектриком, який є кращим ізолятором, то властивості конденсатора зміняться так, що проходження змінного струму через конденсатор буде не складно, а, навпаки, полегшено. Наприклад, якщо включити лампочку в ланцюг змінного струму через конденсатор з паперовим діелектриком і потім замінити папір таким прекрасним ізолятором; як скло або фарфор такої ж товщини, то лампочка почне горіти яскравіше. Подібний досвід дозволить прийти до висновку, що змінний струм не тільки проходять через конденсатор, але що він до того ж проходить тим легше, ніж кращим ізолятором є його діелектрик.

Однак, незважаючи на всю позірну переконливість подібних дослідів, електричний струм – ні постійний, ні змінний – через конденсатор не проходить, Діелектрик, що розділяє пластини конденсатора, служить надійною перешкодою на шляху струму, яким би він не був – змінним або постійним. Але це ще не означає, що струму не буде і у всій того ланцюга, в яку включений конденсатор.

Конденсатор має певним фізичним властивістю, яке ми називаємо ємністю. Це властивість полягає в здатності накопичувати на обкладинках електричні заряди. Джерело електричного струму можна грубо уподібнити насосу, що перекачує в ланцюзі електричні заряди. Якщо струм постійний, то електричні заряди перекачуються весь час в один бік.

Як же буде вести себе в колі постійного струму конденсатор?

Наш «електричний насос» буде качати заряди на одну його обкладку і відкачувати їх з іншою обкладки. Здатність конденсатора утримувати на своїх обкладинках (пластинах) певну різницю кількості зарядів і називається його ємністю. Чим більше ємність конденсатора, тим більше електричних зарядів може бути на одній обкладці в порівнянні з іншого.

У момент включення струму конденсатор не заряджений – кількість зарядів на його обкладках однаково. Але ось струм включений. «Електричний насос» заробив. Він погнав заряди на одну обкладку і почав откачіватьіхс Інший. Раз в ланцюзі почався рух зарядів, значить в ній почав протікати струм. Струм буде текти до тих пір, поки конденсатор не зарядиться повністю. Після досягнення цієї межі струм припиниться.

Отже, якщо в колі постійного струму є конденсатор, то після її замикання струм в ній буде текти стільки часу скільки потрібно для повного заряду конденсатора.

Якщо опір ланцюга, через яку заряджається конденсатор, порівняно невелика, то час заряду виявляється дуже коротким: воно триває незначні частки секунди, після чого протягом струму припиняється.

 

Інша справа в колі змінного струму. У цьому ланцюзі "насос" перекачує електричні заряди то в одну, то в інший бік. Ледве створивши на одній обкладці конденсатора перевищення кількості зарядів в порівнянні з кількістю їх на інший обкладці, насос починає перекачувати їх у назад напрямку. Заряди будуть циркулювати у ланцюзі безперервно, значить в ній, незважаючи на присутність не проводить струм конденсатора, буде існувати струм – струм заряду і розряду конденсатора.

Від чого залежатиме величина цього струму?

Під величиною струму ми розуміємо кількість електричних зарядів, що протікають в одиницю часу через поперечний переріз провідника. Чим, більше ємність конденсатора, тим більше зарядів буде потрібно для його «Заповнення», значить тим сильніше буде струм в ланцюзі. Ємність конденсатора залежить від ве-, личини пластин, відстані між ними і роду розділяє їх діелектрика, його діелектричної проникності. У порцеляни діелектрична проніцаемскл' більше, ніж у папери, тому при заміні в конденсаторі папери порцеляною струм в ланцюзі збільшується, хоча фарфор є кращим ізолятором, ніж папір.

Величина струму залежить також від його частоти. Чим вище частота, тим більше буде струм. Легко зрозуміти, чому це відбувається, уявивши собі, що ми наповнюємо водою через трубку посудину ємністю, наприклад, 1 л і потім викачуємо її звідти. Якщо цей процес буде повторюватися 1 раз на секунду, то по трубці в секунду буде проходити 2 л води: 1 л в один бік і 1 л – в іншу. Але якщо ми подвоїмо частоту ^ процесу: будемо наповнювати і для видалення води посудину 2 рази на секунду, то по трубці в секунду пройде вже 4 л води – збільшення частоти процесу при незмінній ємності посудини призвело до відповідного збільшення кількості води, що протікає по трубці.

З усього сказаного можна зробити наступні виводка: електричний струм – ні постійний, ні змінний – через конденсатор не проходить. Але в ланцюзі, що з'єднує джерело змінного струму з конденсатором, тече струм заряду і розряду цього конденсатора. Чим більше ємність конденсатора і вище частота струму, тим сильніше буде цей струм.

Ця особливість змінного струму надзвичайно широко використовується в радіотехніці. На ній грунтується і випромінювання радіохвиль. Для цього ми порушуємо в передавальної антени високочастотний змінний струм. Але чому ж струм тече в антені, адже вона не являє собою замкнуту ланцюг? Він тече тому, що між проводами антени і противаги або землею існує ємність. Струм в антені представляє собою струм заряду і розряду цієї ємності, цього конденсатора.

 

Л. В. Кубаркін та Є. А. Левітін, Цікава радіотехніка, Госенергоіздат, 1956.