RC直列回路は放電時と充電時で、電流はどのような波形になるのか理由とともに詳しく教えて欲しいです！

RC直列回路は放電時と充電時で、電流はどのような波形になるのか理由とともに詳しく教えて欲しいです！

No.3 回答者： endlessriver 回答日時： 2022/09/28 20:30

・充電時・・・電源電圧 Eを印加

まず、電圧則により、R、Cの合計電圧は常に E・・・・①
t=0 のとき、初期条件により、Cの電圧(つまり、電荷)は0。する
と①により、Rの電圧はE。そしてオームの法則から、電流は E/R。

その後、電流が流れるから、Cに電荷が蓄積し、Cの電圧が上がっ
ていく。逆に①から Rの電圧は下がり、オームの法則から、電流も
小さくなっていく。

最後は、C、Rの電圧が E、0 で、オームの法則から、電流も0。


・放電時・・・電源Eを開放と同時に、RC感を短絡
まず、電圧則により、R、Cの合計電圧は常に 0・・・・②
t=0 のとき、初期条件により、Cの電圧は E(電荷は CE)。すると
②により、Rの電圧は -E。そしてオームの法則から、電流は -E/R。

その後、逆の電流が流れるから、Cに電荷が放電し、Cの電圧が下が
っていく。すると②から Rの逆電圧も下がり、オームの法則から、
電流も小さくなっていく。

最後は、C、Rの電圧共に0 で、オームの法則から、電流も0。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2022/09/28 20:21

「直流」の話でよいですね？

「電流」であれば、充電時も放電時も同じ特性の曲線になります。
（ただし、充電時と放電時とでは電流の向きは逆）

充電時：
・t=0 ：コンデンサの初期電圧は Vc=0 なので、電源電圧 E と抵抗 R で決まる電流 E/R が流れ始める。
・その後：流れた電流によってコンデンサが充電され、電荷に応じてコンデンサの電圧 Vc が増加していき、流れる電流は「E と Vc の差」を抵抗 R で割ったものなので、電流は次第に減少する。その時間変化は
　I(t) = (E/R)e^(-t/CR)
と表せる。
・十分時間が経過すると、コンデンサは完全に充電されて電流は 0 になる。

電流の時間特性は、下記のサイトなどの図を参照してください。
↓
https://algorithm.joho.info/denki-denshi/rc-circ …

放電時：これは「電源電圧から切り離した」場合なので、コンデンサに充電された電荷が「電源」に役割を果たす。
・t=0 ：コンデンサの初期電圧 E=Vc(0) と抵抗 R で決まる電流 E/R が流れ始める。
・その後：コンデンサの放電によってコンデンサの電圧 Vc が減少していき、流れる電流はVc を抵抗 R で割ったものなので、電流は次第に減少する。その時間変化は
　I(t) = (E/R)e^(-t/CR)
と表せる。
・十分時間が経過すると、コンデンサは完全に放電して電流は 0 になる。

時間変化の特性は、上記の充電時と同じです。


充電時と放電時とで上下が逆転するのは、コンデンサの「電圧」Vc の特性です。

この回答へのお礼

わかりやすかったです！ありがとうございます！

お礼日時：2022/09/28 21:36

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2022/09/28 19:31

充電時の曲線を上下に反転した形が放電時の曲線になります。

理由は、そうなるもの、なのです。