kondensatorer Vs. modstande

kondensatorer opfører sig ikke det samme som modstande. Mens modstande tillader en strøm af elektroner gennem dem, der er direkte proportional med spændingsfaldet, modsætter kondensatorer sig ændringer i spænding ved at trække eller levere strøm, når de oplades eller aflades til det nye spændingsniveau.

strømmen af elektroner “gennem” en kondensator er direkte proportional med spændingsændringshastigheden over kondensatoren. Denne modstand mod spændingsændring er en anden form for reaktans, men en, der er nøjagtigt modsat den slags, der udstilles af induktorer.

kondensator Kredsløbskarakteristika

udtrykt matematisk er forholdet mellem strømmen “gennem” kondensatoren og spændingsændringshastigheden over kondensatoren som sådan:

udtrykket de / dt er en fra beregning, hvilket betyder ændringshastigheden for øjeblikkelig spænding (e) over tid, i volt pr.sekund. Kapacitansen (C) er i Farads, og den øjeblikkelige strøm (i) er selvfølgelig i ampere.

Nogle gange finder du hastigheden for øjeblikkelig spændingsændring over tid udtrykt som dv/dt i stedet for de/dt: brug små bogstaver “v” i stedet eller “e” til at repræsentere spænding, men det betyder nøjagtigt det samme. For at vise, hvad der sker med vekselstrøm, lad os analysere et simpelt kondensatorkredsløb:

rent kapacitivt kredsløb: kondensator spænding halter kondensator strøm med 90 liter

Hvis vi skulle plotte strøm og spænding for denne meget enkle kredsløb, det ville se noget som dette:

rene kapacitive kredsløb bølgeformer.

Husk, at strømmen gennem en kondensator er en reaktion mod spændingsændringen over den.

derfor er den øjeblikkelige strøm nul, når den øjeblikkelige spænding er ved en top (nulændring eller niveauhældning på spændings sinusbølgen), og den øjeblikkelige strøm er på et højdepunkt, hvor den øjeblikkelige spænding er ved maksimal ændring (punkterne med den stejleste hældning på spændingsbølgen, hvor den krydser nullinjen).

dette resulterer i en spændingsbølge, der er -90 liter ude af fase med den aktuelle bølge. Når man ser på grafen, ser den aktuelle bølge ud til at have et “forspring” på spændingsbølgen; strømmen “fører” spændingen, og spændingen “halter” bag strømmen.

spænding halter strøm med 90 liter i en ren kapacitiv kredsløb.

som du måske har gættet, er den samme usædvanlige strømbølge, som vi så med det enkle induktorkredsløb, også til stede i det enkle kondensatorkredsløb:

i et rent kapacitivt kredsløb kan den øjeblikkelige effekt være positiv eller negativ.

Som med det enkle induktorkredsløb resulterer 90-graders faseforskydning mellem spænding og strøm i en effektbølge, der veksler lige mellem positiv og negativ. Dette betyder, at en kondensator ikke spreder strøm, da den reagerer mod ændringer i spænding; det absorberer og frigiver kun strøm skiftevis.

en kondensators reaktans

en kondensators modstand mod spændingsændring oversættes til en modstand mod vekslende spænding generelt, som per definition altid ændrer sig i øjeblikkelig størrelse og retning.

for en given størrelse af vekselstrømsspænding ved en given frekvens vil en kondensator af en given størrelse “lede” en vis størrelse af vekselstrøm.

ligesom strømmen gennem en modstand er en funktion af spændingen over modstanden og modstanden, der tilbydes af modstanden, er vekselstrøm gennem en kondensator en funktion af vekselstrømsspændingen over den og reaktansen, der tilbydes af kondensatoren.som med induktorer udtrykkes reaktansen af en kondensator i ohm og symboliseres med bogstavet H (eller HC for at være mere specifik).

da kondensatorer “leder” strøm i forhold til spændingsændringshastigheden, vil de passere mere strøm for hurtigere skiftende spændinger (da de oplades og aflades til de samme spændingstoppe på kortere tid) og mindre strøm for langsommere skiftende spændinger.

hvad dette betyder er, at reaktans i ohm for enhver kondensator er omvendt proportional med frekvensen af vekselstrømmen.

reaktans af en 100 uF kondensator:

Bemærk venligst, at forholdet mellem kapacitiv reaktans til frekvens er nøjagtigt modsat den for induktiv reaktans.

kapacitiv reaktans (i ohm) falder med stigende AC-frekvens. Omvendt øges induktiv reaktans (i ohm) med stigende AC-frekvens. Induktorer modsætter sig hurtigere skiftende strømme ved at producere større spændingsfald; kondensatorer modsætter sig hurtigere skiftende spændingsfald ved at tillade større strømme.

Som med induktorer kan reaktansligningens 2NF-udtryk erstattes af det lille græske bogstav Omega (Kurt), der kaldes vinkelhastigheden for AC-kredsløbet. Ligningen HC = 1/(2nfc) kunne således også skrives som HC = 1/(toilet), med kurvstøbning i enheder af radianer pr.

vekselstrøm i et simpelt kapacitivt kredsløb er lig med spændingen (i volt) divideret med den kapacitive reaktans (i ohm), ligesom enten vekselstrøm eller jævnstrøm i et simpelt resistivt kredsløb er lig med spændingen (i volt) divideret med modstanden (i ohm). Følgende kredsløb illustrerer dette matematiske forhold ved eksempel:

kapacitiv reaktans.

Vi skal dog huske på, at spænding og strøm ikke er i fase her. Som det blev vist tidligere, har strømmen en faseforskydning på + 90 liter i forhold til spændingen. Hvis vi repræsenterer disse fasevinkler af spænding og strøm matematisk, kan vi beregne fasevinklen for kondensatorens reaktive modstand mod strøm.

spænding halter strøm ved 90 liter i en kondensator.

matematisk siger vi, at fasevinklen på en kondensators modstand mod strøm er -90 liter, hvilket betyder, at en kondensators modstand mod strøm er en negativ imaginær mængde. (Se figur ovenfor.) Denne fasevinkel af reaktiv modstand mod strøm bliver kritisk vigtig i kredsløbsanalyse, især for komplekse vekselstrømskredsløb, hvor reaktans og modstand interagerer.

det vil vise sig fordelagtigt at repræsentere enhver komponents modstand mod strøm med hensyn til komplekse tal og ikke kun skalære mængder modstand og reaktans.

anmeldelse:

• kapacitiv reaktans er den modstand, som en kondensator tilbyder til vekselstrøm på grund af dens faseforskudte opbevaring og frigivelse af energi i sit elektriske felt. Reaktans symboliseres med store bogstaver” H ” og måles i ohm ligesom modstand (R).kapacitiv reaktans kan beregnes ved hjælp af denne formel: HC = 1/(2nfc)
• kapacitiv reaktans falder med stigende frekvens. Med andre ord, jo højere frekvensen er, desto mindre er den imod (jo mere den “udfører”) vekselstrøm.

relaterede regneark:

• kondensatorer regneark