Wat gebeurt er als je een schakelaar en een condensator aansluit?

Als je een schakelaar en een condensator in een circuit aansluit, hangt het gedrag van de condensator af van de toestand van de schakelaar. Wanneer de schakelaar gesloten is, begint de condensator op te laden als hij op een spanningsbron is aangesloten. De stroom zal door het circuit vloeien, waardoor de spanning over de condensator geleidelijk toeneemt totdat deze overeenkomt met de voedingsspanning. Wanneer de schakelaar wordt geopend, behoudt de condensator zijn lading en handhaaft hij de spanning over de aansluitingen, tenzij er een ontladingspad is.

Door een condensator over een schakelaar te plaatsen, kunnen spanningspieken worden onderdrukt en elektrische ruis worden verminderd. Deze praktijk staat bekend als ‘snubben’. Wanneer een schakelaar opent, vooral in inductieve circuits, kan deze hoogspanningstransiënten genereren als gevolg van het instortende magnetische veld. Een condensator over de schakelaar absorbeert deze transiënten, beschermt de circuitcomponenten en zorgt voor een soepelere werking. Het helpt ook bij het verminderen van de elektromagnetische interferentie (EMI) die wordt gegenereerd door de schakelactie.

Wanneer de schakelaar open is, zal de condensator over het algemeen zijn lading behouden als er geen ontladingspad is. De spanning over de condensator blijft constant en fungeert effectief als een tijdelijk opslagapparaat voor elektrische lading. Als er na verloop van tijd sprake is van lekkage of een klein weerstandspad in het circuit, zal de condensator langzaam ontladen. In een ideale situatie met perfecte isolatie zou de lading op de condensator echter voor onbepaalde tijd blijven bestaan.

Wanneer een condensator is ingeschakeld, dat wil zeggen wanneer de schakelaar in het circuit gesloten is, begint de condensator op te laden als hij op een spanningsbron is aangesloten. Bij het laadproces vloeit er stroom naar de condensator, waardoor de spanning erover stijgt. Aanvankelijk is de stroom hoog omdat het spanningsverschil het grootst is. Terwijl de condensator oplaadt, neemt de stroom geleidelijk af totdat de condensator volledig is opgeladen en de spanning erover gelijk is aan de voedingsspanning.

Het doel van een geschakelde condensator is het emuleren van resistieve elementen en het uitvoeren van analoge signaalverwerkingstaken zoals filtering, versterking en integratie in geïntegreerde schakelingen. Geschakelde condensatorcircuits gebruiken condensatoren en schakelaars om lading met een gecontroleerde snelheid over te dragen tussen verschillende delen van het circuit. Dit maakt nauwkeurige controle van de equivalente weerstand en andere circuitparameters mogelijk, waardoor ze zeer nuttig zijn in toepassingen zoals analoog-naar-digitaal-omzetters, spanningsgestuurde oscillatoren en verschillende soorten filters bij signaalverwerking.