kondensatorer Vs. motstånd

kondensatorer beter sig inte på samma sätt som motstånd. Medan motstånd tillåter ett flöde av elektroner genom dem direkt proportionellt mot spänningsfallet, motsätter kondensatorer förändringar i spänning genom att dra eller leverera ström när de laddar eller släpper ut till den nya spänningsnivån.flödet av elektroner” genom ” en kondensator är direkt proportionell mot spänningsförändringshastigheten över kondensatorn. Denna motstånd mot spänningsförändring är en annan form av reaktans, men en som är exakt motsatt den typ som uppvisas av induktorer.

Kondensatorkretsegenskaper

uttryckt matematiskt är förhållandet mellan strömmen” genom ” kondensatorn och spänningsförändringen över kondensatorn som sådan:

uttrycket de/dt är en från kalkyl, vilket betyder förändringshastigheten för momentan spänning (e) över tiden, i volt per sekund. Kapacitansen (C) är i Farader, och den momentana strömmen (i) är naturligtvis i ampere.

Ibland hittar du hastigheten för momentan spänningsförändring över tiden uttryckt som dv/dt istället för de/dt: med små bokstäver ”v” istället eller ”e” för att representera spänning, men det betyder exakt samma sak. För att visa vad som händer med växelström, låt oss analysera en enkel kondensatorkrets:

ren kapacitiv krets: kondensatorspänningen släpar kondensatorströmmen med 90 KB

Om vi skulle rita ström och spänning för denna mycket enkel krets, det skulle se ut ungefär så här:

rena kapacitiva kretsvågformer.

Kom ihåg att strömmen genom en kondensator är en reaktion mot spänningsförändringen över den.

därför är den momentana strömmen noll när den momentana spänningen är vid en topp (nollförändring eller nivåhöjning på spänningens sinusvåg) och den momentana strömmen är vid en topp varhelst den momentana spänningen är vid maximal förändring (punkterna med brantaste lutning på spänningsvågen, där den korsar nolllinjen).

detta resulterar i en spänningsvåg som är -90 ml ur fas med den aktuella vågen. När man tittar på grafen verkar den aktuella vågen ha ett ”försprång” på spänningsvågen; strömmen ”leder” spänningen och spänningen ”släpar” bakom strömmen.

spänning släpar ström med 90 kg i en ren kapacitiv krets.

som du kanske har gissat är samma ovanliga kraftvåg som vi såg med den enkla induktorkretsen närvarande i den enkla kondensatorkretsen:

I en ren kapacitiv krets kan den momentana effekten vara positiv eller negativ.

som med den enkla induktorkretsen resulterar 90-graders fasförskjutning mellan spänning och ström i en effektvåg som växlar lika mellan positivt och negativt. Detta innebär att en kondensator inte sprider ström eftersom den reagerar mot förändringar i spänning; Det absorberar bara och släpper ut ström, växelvis.

en kondensators reaktans

en kondensators motstånd mot spänningsförändring översätts till en motstånd mot växelspänning i allmänhet, vilket per definition alltid förändras i momentan storlek och riktning.

För en given storlek av växelspänning vid en given frekvens kommer en kondensator av given storlek att” leda ” en viss storlek av växelström.precis som strömmen genom ett motstånd är en funktion av spänningen över motståndet och motståndet som erbjuds av motståndet, är växelströmmen genom en kondensator en funktion av växelspänningen över den och reaktansen som erbjuds av kondensatorn.

som med induktorer uttrycks reaktansen hos en kondensator i ohm och symboliseras med bokstaven X (eller XC för att vara mer specifik).eftersom kondensatorer ”leder” ström i proportion till spänningsförändringshastigheten, kommer de att passera mer ström för snabbare växlande spänningar (eftersom de laddar och släpper ut till samma spänningstoppar på kortare tid) och mindre ström för långsammare spänningar.

vad detta betyder är att reaktansen i ohm för vilken kondensator som helst är omvänt proportionell mot växelströmens frekvens.

reaktans av en 100 uF kondensator:

Observera att förhållandet mellan kapacitiv reaktans och frekvens är exakt motsatt från induktiv reaktans.

kapacitiv reaktans (i ohm) minskar med ökande AC-frekvens. Omvänt ökar induktiv reaktans (i ohm) med ökande AC-frekvens. Induktorer motsätter sig snabbare förändrade strömmar genom att producera större spänningsfall; kondensatorer motsätter sig snabbare förändrade spänningsfall genom att tillåta större strömmar.

som med induktorer kan reaktansekvationens 2NF-term ersättas med den små bokstäver grekiska bokstaven Omega (Kubi), som kallas VÄXELSTRÖMSKRETSENS vinkelhastighet. Således kan ekvationen XC = 1/(2nfc) också skrivas som XC = 1 / (wC), med XC gjutna i enheter av radianer per sekund.

växelström i en enkel kapacitiv krets är lika med spänningen (i volt) dividerad med kapacitiv reaktans (i ohm), precis som antingen alternerande eller likström i en enkel resistiv krets är lika med spänningen (i volt) dividerad med motståndet (i ohm). Följande krets illustrerar detta matematiska förhållande med exempel:

kapacitiv reaktans.

Vi måste dock komma ihåg att spänning och ström inte är i fas här. Som tidigare visats har strömmen en fasförskjutning på + 90 KB med avseende på spänningen. Om vi representerar dessa fasvinklar av spänning och ström matematiskt kan vi beräkna fasvinkeln för kondensatorns reaktiva motstånd mot strömmen.

spänning släpar ström med 90 kg i en kondensator.

matematiskt säger vi att fasvinkeln för en kondensators motstånd mot strömmen är -90 kg, vilket innebär att en kondensators motstånd mot strömmen är en negativ imaginär kvantitet. (Se figur ovan.) Denna fasvinkel av reaktiv motstånd mot ström blir kritiskt viktig i kretsanalys, särskilt för komplexa växelströmskretsar där reaktans och motstånd interagerar.

det kommer att visa sig fördelaktigt att representera någon komponents motstånd mot strömmen när det gäller komplexa tal, och inte bara skalära mängder motstånd och reaktans.

recension:

• kapacitiv reaktans är motståndet som en kondensator erbjuder växelström på grund av dess fasförskjutna lagring och utsläpp av energi i sitt elektriska fält. Reaktansen symboliseras med stor bokstaven ” X ” och mäts i ohm precis som motstånd (R).
• kapacitiv reaktans kan beräknas med hjälp av denna formel: XC = 1/(2nfc)
• kapacitiv reaktans minskar med ökande frekvens. Med andra ord, ju högre frekvens, desto mindre motsätter den sig (ju mer den ”leder”) växelström.

relaterade kalkylblad:

• kondensatorer kalkylblad