Hogyan működik a kondenzátor az AC áramkörben?

Ha az AC tápforrás csatlakoztatva vanaz ellenállásba, akkor az áramkör áramköre és feszültsége az idődiagram bármely pontján arányos lesz egymással. Ez azt jelenti, hogy az áram- és feszültséggörbék egyidejűleg "csúcsértéket" érnek el. Ugyanakkor azt mondjuk, hogy az áram és a feszültség fázisban van.

Vizsgáljuk meg, hogyan viselkedik a kondenzátor az AC áramkörben.

Ha AC feszültségforrás van csatlakoztatvakondenzátor esetén a feszültség maximális értéke arányos az áramkörben áramló áram maximális értékével. Azonban a feszültség szinuszos hullámának csúcsa nem támad meg egyidejűleg a legnagyobb áramerősséggel.

Ebben a példában a pillanatnyi áram eléria maximális érték az időszak negyede (90 el.grad.) korábban, mint a feszültség. Ebben az esetben azt mondják, hogy "az áram meghaladja a feszültséget 90 ° -kal."

Ellentétben a dc áramkör helyzetével,A V / I értéke itt nem állandó. Mindazonáltal a V max / I max arány nagyon hasznos érték, és az elektrotechnika az alkatrész kapacitív ellenállásának (Xc). Mivel ez az érték még mindig tükrözi a feszültség és az áram arányát, azaz. fizikai értelemben az ellenállás, mérési egysége Om. A kondenzátor Xc értéke függ a kapacitásától (C) és a váltakozó áram frekvenciájától (f).

Mivel a kondenzátor a váltakozó áramkörbena feszültség gyökér-középérték négyzetes értékét alkalmazzák, ebben a körben ugyanazt a váltakozó áram áramlik, amelyet a kondenzátor korlátoz. Ez a korlátozás a kondenzátor reaktanciájának köszönhető.

Ezért az áramkörben lévő áramot, amely nem tartalmaz más kondenzátoron kívüli komponenseket, az Ohm törvényének alternatív változata határozza meg

én_RMS = U_RMS / X_C

Hol u_RMS - effektív feszültségérték. Vegye figyelembe, hogy X_a helyettesíti az R értékét az Ohm törvényváltozatában DC-hez.

Most látjuk, hogy a kondenzátor az áramkörbenAC teljesen más módon viselkedik, mint egy állandó ellenállás, és itt a helyzet bonyolultabb. Annak érdekében, hogy jobban megértsük az ilyen láncban előforduló folyamatokat, hasznos egy ilyen vektort bevezetni.

A vektor fő ötlete az a gondolat, hogyhogy egy időben változó jel összetett értéke képviselhető egy komplex szám (amely nem függ az időtől) és egy bizonyos komplex jelből, amely az idő függvénye.

Például az A cos (2πνt + θ) funkciót egyszerűen A ∙ e komplex állandóvá tehetjük^jΘ .

Mivel a vektorokat egy érték (vagy modul) és egy szög képviseli, azokat grafikusan ábrázolja egy nyíl (vagy vektor), amely az XY síkban forog.

Figyelembe véve, hogy a feszültség a kondenzátoronAz aktuálisan "késleltetett", az őket képviselő vektorok a fenti ábrán látható komplex síkon helyezkednek el. Ebben az ábrán az áram és a feszültség vektorok az óramutató járásával ellentétes irányba forognak.

Példánkban a kondenzátor áramára van szükségannak időszakos feltöltése. Mivel az AC áramkör kondenzátorának képesnek kell lennie arra, hogy rendszeresen felhalmozza és kisütje az elektromos töltést, állandó energiát cserél az áramforrás között, amelyet elektrotechnikailag reaktívnak neveznek.