Сегодня мы поговорим о процессах зарядки и разрядки конденсатора. Обычные конденсаторы заряжаются очень быстро, поэтому мы собрали батарею из пяти суперконденсаторов общей ёмкостью 2 фарада, соединили её последовательно с лампой накаливания и подали на эту цепь напряжение. Сначала лампа горит ярко, а затем всё слабее и слабее, но даже когда лампа совсем погасла, по цепи течёт ток, который становится всё меньше и меньше, так что конденсаторы продолжают заряжаться.

Качественное объяснение здесь простое. Сначала конденсаторы не заряжены, и всё напряжение падает на лампе, через неё течёт большой ток, и она ярко светится. Но заряд конденсаторов постепенно растёт, и на них падает всё большая часть полного напряжения, а на лампе напряжение уменьшается, соответственно уменьшается ток в цепи. Лампа светится всё слабее, и конденсаторы заряжаются всё медленнее.

Сопротивление лампы накаливания сильно зависит от температуры, поэтому вместо неё в следующих опытах применялся резистор с постоянным сопротивлением 100 Ом и обычный конденсатор ёмкостью 1 микрофарад. Мы составили и решили дифференциальное уравнение для такой цепи и получили, что характерное время зарядки и разрядки конденсатора RC пропорционально сопротивлению резистора R и ёмкости конденсатора С: чем больше сопротивление, тем меньше ток зарядки, и чем больше ёмкость, тем больший заряд нужно накопить, чтобы достичь того же напряжения. За характерное время RC конденсатор успевает зарядиться примерно на 60%, и для обычного конденсатора это время составило 0,0001 секунды, а для батареи суперконденсаторов — целых 6 секунд!

Соединим суперконденсаторы не последовательно, а параллельно. Теперь их суммарная ёмкость увеличилась до 50 фарад, и такая батарея может очень долго поддерживать свечение светодиода. Но почему мы всё-таки называем такие устройства суперконденсаторами, а не аккумуляторами? Есть ли здесь принципиальная разница?