W obwodzie z kondensatorem i zasilaniem prądem stałym kluczowe jest rozróżnienie stanu przejściowego (tuż po włączeniu zasilania) oraz stanu ustalonego (po dłuższym czasie).
Dlaczego "Prąd przestanie płynąć." jest poprawne?
Po podłączeniu źródła DC kondensator zaczyna się ładować. W trakcie ładowania zmienia się napięcie na okładkach kondensatora, a to powoduje chwilowy przepływ prądu w obwodzie. Gdy mija dostatecznie długi czas, kondensator osiąga stan naładowania odpowiadający warunkom zasilania. Wtedy napięcie na kondensatorze przestaje się istotnie zmieniać, a w stanie ustalonym idealny kondensator nie przewodzi prądu stałego – zachowuje się jak przerwa. W konsekwencji prąd w obwodzie zanika do zera.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "Prąd będzie stale rosnąć." – w typowym układzie z kondensatorem po włączeniu zasilania prąd nie rośnie bez ograniczeń. Zwykle jest największy na początku (zależnie od rezystancji obwodu), a potem maleje w miarę ładowania.
- "Prąd będzie oscylować." – oscylacje wymagają elementów umożliwiających wymianę energii (np. indukcyjności) lub układu wymuszającego zmiany w czasie. Dla prostego układu z DC i samym kondensatorem (bez mechanizmu oscylacji) prąd nie będzie oscylował, tylko zaniknie.
- "Prąd będzie stale maleć." – to opisuje jedynie fazę przejściową (prąd często maleje w czasie ładowania), ale pytanie dotyczy sytuacji "po dłuższym czasie". W stanie ustalonym prąd nie tylko "maleje", lecz osiąga wartość zerową i przestaje płynąć.
Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w treści pojawia się "po dłuższym czasie" i jest kondensator z DC, myśl o stanie ustalonym. Wtedy kondensator blokuje prąd stały, a w obwodzie pozostaje jedynie napięcie na kondensatorze.
