Hvordan oppfører kondensatoren seg i vekselstrømkretsen?

Hvis vekselstrømkilden er koblet til en motstand, vil strømmen og spenningen i kretsen til enhver tid i tidsdiagrammet være proporsjonal med hverandre. Dette betyr at dagens og spenningskurver vil nå en "topp" -verdi samtidig. Samtidig sier vi at strømmen og spenningen er i fase.

La oss nå vurdere hvordan kondensatoren oppfører seg i en vekselstrømskrets.

Hvis en kondensator er koblet til vekselstrømskilden, vil maksimal spenningsverdi på den være proporsjonal med den maksimale verdien av strømmen som strømmer i kretsen. Imidlertid vil bølgetoppen av spennings sinusoidet ikke angripe samtidig som maksimalstrømmen.

I dette eksemplet når den øyeblikkelige strømmen sin maksimale verdi med en kvart periode (90 e. G.) Tidligere enn spenningen gjør. I dette tilfellet sier de at "strømmen er foran spenningen med 90◦."

I motsetning til situasjonen i DC-kretsen, er V / I-verdien her ikke konstant. Ikke desto mindre er forholdet V max / I max en svært nyttig verdi, og i elektroteknikk kalles komponentens kapasitive motstand (Xc). Siden denne verdien gjenspeiler forholdet mellom spenning og strøm, dvs. I fysisk forstand er motstand, dens måleenhet er Om. Verdien Xc av kondensatoren avhenger av dens kapasitans (C) og frekvensen av vekselstrømmen (f).

Siden en RMS-spenningsverdi påføres kondensatoren i vekselstrømkretsen, strømmer den samme vekselstrømmen i denne kretsen, som er begrenset av kondensatoren. Denne begrensningen skyldes kondensatorens reaktans .

Derfor er verdien av strømmen i kretsen, som ikke inneholder andre komponenter enn kondensatoren, bestemt av en alternativ versjon av Ohms lov

Jeg _RMS = U _RMS / X _C

Hvor U _RMS er roten-middel-firkantet (effektiv) verdi av spenningen. Merk at X _c erstatter R-verdien i Ohm-lovversjonen for DC.

Nå ser vi at kondensatoren i AC-kretsen oppfører seg ganske annerledes enn den konstante motstanden, og situasjonen her er følgelig mer komplisert. For bedre å forstå prosessene som foregår i en slik kjede, er det nyttig å introdusere et slikt konsept som en vektor.

Den grunnleggende ideen til en vektor er ideen om at den komplekse verdien av et tidsvarierende signal kan representeres som et produkt av et komplekst tall (som ikke er avhengig av tid) og noe komplekst signal som er en funksjon av tiden.

For eksempel kan vi representere funksjonen A cos (2πνt + θ) ganske enkelt som en kompleks konstant A ∙ e ^jΘ .

Siden vektorer er representert av størrelsesorden (eller modul) og vinkel, representeres de grafisk ved hjelp av en pil (eller vektor) som roterer i XY-planet.

Med tanke på det faktum at spenningen på kondensatoren "lagrer" i forhold til strømmen, er vektorene som representerer vektoren deres lokalisert i kompleksplanet som vist i figuren ovenfor. I denne figuren roterer strøm- og spenningsvektorene i en retning motsatt med urviseren.

I vårt eksempel er strømmen på kondensatoren på grunn av periodisk ladning. Siden kondensatoren i vekselstrømkretsen har evne til periodisk å akkumulere og utladning av en elektrisk ladning, er det en konstant veksling av energi mellom den og strømkilden, som i elektroteknikk kalles reaktiv.