Kondensator to element elektryczny (elektroniczny) zbudowany z dwóch przewodników (okładzin) rozdzielonych dielektrykiem. Doprowadzenie napięcia do okładzin kondesatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego.
Kondensator charakteryzuje pojemność wyrażona w faradach. Jeden farad to bardzo duża jednostka, dlatego w praktyce spotyka się kondensatory o pojemnościach piko-, nano- i mikrofaradów.
Ogólnie, napięcie i prąd kondensatora w chwili t związane są zależnością:
EnergięW zgromadzoną na okładkach kondensatora można policzyć korzystając z:
Wzór ten podaje pracędW, jaka jest potrzebna na przesunięcie ładunku dq z jednej okładki kondensatora o pojemności C na drugą, przy założeniu, że jedna z okładek jest naładowana ładunkiem q, a druga - ładunkiem -q.
Całą energię zmagazynowaną w kondensatorze oblicza się przez scałkowanie powyższego wzoru, uzyskując:
przy czym Q jest ładunkiem, do którego naładowano kondensator, związanym z napięciem na okładkach za pomocą zależności:
Wiedząc o tym, że prąd elektryczny to zmiana ładunku w czasie, można również zapisać:
Dla prądu stałego () kondensator jest równoważny przerwie w obwodzie (), ale dopiero od chwili zakończenia się jego ładowania. Dla prądu przemiennegoprąd płynący przez kondensator powoduje pewien spadek napięcia. Wielkość, wiążąca prąd i napięcie na kondensatorze nazywa się reaktancją, która jest tym mniejsza, im większa jest pojemność kondensatora i częstotliwość prądu. Kondensator charakteryzuje się tym, że (dla sygnałów sinusoidalnych) prąd jest opóźniony w fazie względem napięcia o 90 stopni. Z tego względu impedancja kondensatora jest wartością urojoną i opisana jest wzorem:
,
gdzie C to pojemność kondensatora w faradach, f to częstotliwość w hercach.
Kondensator jest jednym z podstawowych elementów elektronicznych, szeroko wykorzystywany we wszystkich typach układów, w szczególności razem z cewką tworzy obwód_rezonansowy.
Ze względu na różną konstrukcję kondensatory można podzielić na:
elektrolityczne (dielektrykiem jest cienka warstwa tlenku, a osadzona elektrolitycznie na okładzinie dodatniej, drugą okładziną jest elektrolit), pracują poprawnie tylko dla małych częstotliwości, ale mają duże pojemności przy małych rozmiarach
poliestrowe (dielektrykiem jest folia poliestrowa)
ceramiczne (dielektrykiem jest specjalna ceramika), znakomicie pracują przy wielkich częstotliwościach, bywają wykonywane też jako kondensatory o zmiennej pojemności
powietrzne (dielektrykiem jest powietrze) - znakomicie pracują przy wysokich częstotliwościach i bardzo dużych napięciach, często wykonywane jako kondensatory zmienne.
Schemat zastępczy kondensatora rzeczywistego
Rzeczywiste kondensatory nie są w stanie utrzymać ładunku dowolnie długo. Rzeczywisty kondensator można sobie wyobrazić jako układ idealnego kondensatora z przyłączoną do niego równoleglerezystancjąR o dużej wartości. Tzw. kątem upływności kondensatora nazywa się wielkość
Kąt upływności zależy głównie od materiału dielektryka.
Dla idealnego kondensatora () kąt upływności δ=90°.
Zobacz również: cewka, reaktancja, impedancja.