Kondensatorer Vs. Motstander

Kondensatorer oppfører seg ikke det samme som motstander. Mens motstander tillate en strøm av elektroner gjennom dem direkte proporsjonal med spenningsfallet, kondensatorer motsette endringer i spenning ved å tegne eller levere strøm som de lade eller utslipp til det nye spenningsnivået.strømmen av elektroner «gjennom» en kondensator er direkte proporsjonal med spenningsendringen over kondensatoren. Denne motstanden mot spenningsendring er en annen form for reaktans, men en som er nøyaktig motsatt den typen som fremkommer av induktorer.

Kondensatorkretsegenskaper

Uttrykt matematisk er forholdet mellom strømmen» gjennom»kondensatoren og spenningsendringen over kondensatoren som sådan:

uttrykket de / dt er en fra kalkulator, noe som betyr endringshastigheten for øyeblikkelig spenning (e) over tid, i volt per sekund. Kapasitansen (C) er I Farads, og den øyeblikkelige strømmen (i) er selvfølgelig i ampere.Noen ganger vil du finne frekvensen av øyeblikkelig spenningsendring over tid uttrykt som dv / dt i stedet for de / dt: bruk små bokstaver «v» i stedet eller «e» for å representere spenning, men det betyr nøyaktig samme ting. For å vise hva som skjer med vekselstrøm, la oss analysere en enkel kondensatorkrets:

Ren kapasitiv krets: kondensator spenning lags kondensator strøm med 90°

Hvis vi skulle plotte strøm og spenning for denne veldig enkle kretsen, ville det se slik ut:

rene kapasitive kretsbølgeformer.

Husk at strømmen gjennom en kondensator er en reaksjon mot spenningsendringen over den.derfor er den øyeblikkelige strømmen null når den øyeblikkelige spenningen er i topp (nullendring eller nivåhelling, på spenningssinusbølgen), og den øyeblikkelige strømmen er i topp hvor den øyeblikkelige spenningen er ved maksimal forandring (punktene med bratteste helling på spenningsbølgen, hvor den krysser nulllinjen).

dette resulterer i en spenningsbølge som er -90° ute av fase med den nåværende bølgen. Når man ser på grafen, synes den nåværende bølgen å ha en «start» på spenningsbølgen; strømmen «fører» spenningen, og spenningen «legger» bak strømmen.

Spenning sv rt strom med 90° i en ren kapasitiv krets.

som du kanskje har gjettet, er den samme uvanlige kraftbølgen som vi så med den enkle induktorkretsen også til stede i den enkle kondensatorkretsen:

i en ren kapasitiv krets kan den øyeblikkelige effekten være positiv eller negativ.

som med den enkle induktorkretsen resulterer 90-graders faseskift mellom spenning og strøm i en kraftbølge som veksler like mellom positiv og negativ. Dette betyr at en kondensator ikke sprer strøm som det reagerer mot endringer i spenning; det bare absorberer og frigjør strøm, vekselvis.

En Kondensator Reaktans

en kondensator motstand mot endring i spenning oversettes til en motstand mot veksling generelt, som er per definisjon alltid endring i momentant størrelse og retning.

for en gitt størrelse AV VEKSELSTRØM ved en gitt frekvens, vil en kondensator av gitt størrelse «gjennomføre» en viss størrelse AV VEKSELSTRØM.Akkurat som strømmen gjennom en motstand er en funksjon av spenningen over motstanden og motstanden som tilbys av motstanden, ER VEKSELSTRØMMEN gjennom en kondensator en funksjon AV VEKSELSTRØMSPENNINGEN over den, og reaktansen som tilbys av kondensatoren.

som med induktorer uttrykkes kondensatorens reaktans i ohm og symboliseres Med bokstaven X (ELLER XC for å være mer spesifikk).siden kondensatorer «leder» strøm i forhold til spenningsendringen, vil de passere mer strøm for raskere skiftende spenninger (da de lader og utlader til de samme spenningstoppene på kortere tid), og mindre strøm for langsommere skiftende spenninger.

hva dette betyr er at reaktansen i ohm for en kondensator er omvendt proporsjonal med frekvensen av vekselstrømmen.

Reaktans av en 100 uF kondensator:

vær oppmerksom på at forholdet mellom kapasitiv reaktans til frekvens er nøyaktig motsatt fra det som er mulig.induktiv reaktans.

Kapasitiv reaktans (i ohm) avtar med økende AC frekvens. Omvendt øker induktiv reaktans (i ohm) med økende AC-frekvens. Induktorer motsetter seg raskere skiftende strømmer ved å produsere større spenningsfall; kondensatorer motsetter seg raskere skiftende spenningsfall ved å tillate større strømmer.

som med induktorer kan reaktansligningens 2nf-term erstattes av Den små greske bokstaven Omega (ω), som refereres til som vinkelhastigheten TIL VEKSELSTRØMSKRETSEN. Dermed kan ligningen XC = 1 / (2nfC) også skrives SOM XC = 1/(wC), med ω kastet i enheter av radianer per sekund.Vekselstrøm i en enkel kapasitiv krets er lik spenningen (i volt) dividert med kapasitiv reaktans (i ohm), akkurat som enten vekslende eller likestrøm i en enkel resistiv krets er lik spenningen (i volt) dividert med motstanden (i ohm). Følgende krets illustrerer dette matematiske forholdet ved eksempel:

Kapasitiv reaktans.

vi må imidlertid huske på at spenning og strøm ikke er i fase her. Som vist tidligere har strømmen en faseforskyvning på +90° med hensyn til spenningen. Hvis vi representerer disse fasevinklene av spenning og strøm matematisk, kan vi beregne fasevinkelen til kondensatorens reaktive motstand mot strøm.

Spenning sv rt strom med 90° i kondensator.Matematisk sier Vi at fasevinkelen til kondensatorens motstand mot strøm er -90°, noe som betyr at kondensatorens motstand mot strøm er en negativ imaginær mengde. (Se figur ovenfor.) Denne fasevinkelen av reaktiv motstand mot strøm blir kritisk viktig i kretsanalyse, spesielt for komplekse VEKSELSTRØMSKRETSER hvor reaktans og motstand interagerer.

Det vil vise seg gunstig å representere en komponents motstand mot nåværende når det gjelder komplekse tall, og ikke bare skalære mengder motstand og reaktans.

ANMELDELSE:Kapasitiv reaktans Er motstanden som en kondensator tilbyr til vekselstrøm på grunn av sin faseforskyvede lagring og frigjøring av energi i sitt elektriske felt. Reaktans er symbolisert med stor bokstav » X » og måles i ohm akkurat som motstand (R).Kapasitiv reaktans kan beregnes ved hjelp AV denne formelen: XC = 1 / (2nfC)

RELATERTE REGNEARK:

• Kondensatorer Regneark