Конденсатор
Это понятие впервые встречается на программе «Инженерия и системный подход к решению задач» — примерно 11-12 лет (5-6 класс).
Деталь-копилка для электричества: быстро набирает заряд от источника, а потом отдаёт его цепи — например, чтобы огонёк не мигал.
Накопительный бачок в водяном кольце: пока напор есть — наполняется, просел напор — подпитывает кольцо из запаса.
Зарядить большой конденсатор от плоской батарейки 4,5 В, отключить её и показать, что светодиод с резистором ещё немного светит от запаса конденсатора.
Две металлические обкладки с изолятором между ними: подключил к источнику — накапливает заряд, отключил — отдаёт. Ёмкость измеряют в фарадах; ходовые значения — микро- и пикофарады. Постоянный ток конденсатор не пропускает — только заряжается. Электролитические конденсаторы полярны. Применение: сглаживание питания, задержки.
Зарядить конденсаторы 470 мкФ и 1000 мкФ, разрядить каждый через светодиод с резистором и сравнить время свечения; объяснить разницу ёмкостью.
C = q/U; единица — фарад, на практике — от пикофарад до тысяч микрофарад, а у ионисторов — целые фарады. Энергия E = C·U²/2. Заряд и разряд через резистор экспоненциальны с постоянной времени τ = R·C — основа таймеров и фильтров. Для переменного тока конденсатор — частотозависимое сопротивление: пропускает сигнал, отсекая постоянную составляющую. Электролитический конденсатор при переполюсовке или превышении напряжения вздувается и может лопнуть.
Собрать RC-цепь, измерить по вольтметру время разряда конденсатора, оценить τ = R·C и сравнить с расчётом по номиналам.
Частое заблуждение
«Конденсатор — это маленькая батарейка». Нет: он не вырабатывает энергию, а лишь быстро запасает и отдаёт заряд; типичный конденсатор разряжается за доли секунды.