Condensatoare Vs. rezistențe

condensatoarele nu se comportă la fel ca rezistențele. În timp ce rezistențele permit un flux de electroni prin ele direct proporțional cu căderea de tensiune, condensatorii se opun schimbărilor de tensiune prin tragerea sau alimentarea curentului pe măsură ce se încarcă sau se descarcă la noul nivel de tensiune.

fluxul de electroni „prin” un condensator este direct proporțional cu rata de schimbare a tensiunii pe condensator. Această opoziție la schimbarea tensiunii este o altă formă de reactanță, dar una care este exact opusă tipului expus de inductori.

caracteristicile circuitului condensatorului

exprimat matematic, relația dintre curentul „prin” condensator și rata de schimbare a tensiunii pe condensator este ca atare:

expresia de / dt este una din calcul, adică rata de schimbare a tensiunii instantanee (e) în timp, în volți pe secundă. Capacitatea (C) este în Farads, iar curentul instantaneu (i), desigur, este în amperi.

uneori veți găsi rata de schimbare instantanee a tensiunii în timp exprimată ca dv/dt în loc de de / dt: folosind litera minusculă „v” în loc sau „e” pentru a reprezenta tensiunea, dar înseamnă exact același lucru. Pentru a arăta ce se întâmplă cu curent alternativ, să analizăm un circuit condensator simplu:

circuit capacitiv pur: tensiune condensator lag-uri de curent condensator de 90 de

dacă ar fi să complot curent și tensiune pentru acest circuit foarte simplu, ar arata ceva de genul:

forme de undă de circuit capacitiv pur.

amintiți-vă, curentul printr-un condensator este o reacție împotriva modificării tensiunii peste el.

prin urmare, curentul instantaneu este zero ori de câte ori tensiunea instantanee este la un vârf (schimbare zero sau pantă de nivel, pe valul sinusoidal de tensiune), iar curentul instantaneu este la un vârf ori de câte ori tensiunea instantanee este la o schimbare maximă (punctele de cea mai abruptă pantă de pe valul de tensiune, unde traversează linia zero).

aceasta are ca rezultat o undă de tensiune care este de -90 la sută defazată cu unda curentă. Privind graficul, valul curent pare să aibă un „început” pe valul de tensiune; curentul „conduce” tensiunea, iar tensiunea „rămâne” în spatele curentului.

tensiune lag-uri de curent de 90 în circuitul capacitiv pur.

după cum probabil ați ghicit, aceeași undă de putere neobișnuită pe care am văzut-o cu circuitul inductor simplu este prezentă și în circuitul condensatorului simplu:

într-un circuit capacitiv pur, puterea instantanee poate fi pozitivă sau negativă.

ca și în cazul circuitului inductor simplu, schimbarea de fază de 90 de grade între tensiune și curent are ca rezultat o undă de putere care alternează în mod egal între pozitiv și negativ. Aceasta înseamnă că un condensator nu disipează puterea, deoarece reacționează împotriva schimbărilor de tensiune; doar absoarbe și eliberează puterea, alternativ.

reactanța unui condensator

opoziția unui condensator la schimbarea tensiunii se traduce printr-o opoziție la tensiunea alternativă în general, care prin definiție se schimbă întotdeauna în magnitudine și direcție instantanee.

pentru orice magnitudine dată de tensiune AC la o frecvență dată, un condensator de dimensiune dată va „conduce” o anumită magnitudine de curent AC.la fel cum curentul printr-un rezistor este o funcție a tensiunii peste rezistor și a rezistenței oferite de rezistor, curentul alternativ printr-un condensator este o funcție a tensiunii AC peste el și a reactanței oferite de condensator.

ca și în cazul inductorilor, reactanța unui condensator este exprimată în ohmi și simbolizată prin litera X (sau XC pentru a fi mai specifică).

deoarece condensatorii „conduc” curentul proporțional cu rata de schimbare a tensiunii, vor trece mai mult curent pentru tensiuni cu schimbare mai rapidă (pe măsură ce se încarcă și se descarcă la aceleași vârfuri de tensiune în mai puțin timp) și mai puțin curent pentru tensiuni cu schimbare mai lentă.

aceasta înseamnă că reactanța în ohmi pentru orice condensator este invers proporțională cu frecvența curentului alternativ.

reactanța unui condensator de 100 uF:

vă rugăm să rețineți că relația reactanței capacitive la frecvență este exact opusă față de cea a reactanței inductive.

reactanța capacitivă (în ohmi) scade odată cu creșterea frecvenței AC. În schimb, reactanța inductivă (în ohmi) crește odată cu creșterea frecvenței AC. Inductoarele se opun curenților în schimbare mai rapidă, producând căderi de tensiune mai mari; condensatorii se opun căderilor de tensiune în schimbare mai rapidă, permițând curenți mai mari.

ca și în cazul inductorilor, termenul 2NF al ecuației de reactanță poate fi înlocuit cu litera greacă minusculă Omega (XV), care este denumită viteza unghiulară a circuitului AC. Astfel, ecuația XC = 1/(2nfc) ar putea fi, de asemenea, scrisă ca XC = 1 / (wC), cu exprimate în unități de radiani pe secundă.

curentul alternativ într-un circuit capacitiv simplu este egal cu tensiunea (în volți) împărțită la reactanța capacitivă (în ohmi), la fel cum curentul alternativ sau direct într-un circuit rezistiv simplu este egal cu tensiunea (în volți) împărțită la rezistență (în ohmi). Următorul circuit ilustrează această relație matematică prin exemplu:

reactanță capacitivă.

cu toate acestea, trebuie să ținem cont de faptul că tensiunea și curentul nu sunt în fază aici. Așa cum s-a arătat mai devreme, curentul are o schimbare de fază de +90 Irak în ceea ce privește tensiunea. Dacă reprezentăm matematic aceste unghiuri de fază ale tensiunii și curentului, putem calcula unghiul de fază al opoziției reactive a condensatorului la curent.

tensiune lag-uri de curent de 90 la un condensator.

matematic, spunem că unghiul de fază al opoziției unui condensator față de curent este de -90%, ceea ce înseamnă că opoziția unui condensator față de curent este o cantitate imaginară negativă. (A se vedea figura de mai sus.) Acest unghi de fază al opoziției reactive la curent devine extrem de important în analiza circuitului, în special pentru circuitele de curent alternativ complexe în care interacționează reactanța și rezistența.

se va dovedi benefic să reprezentăm opoziția oricărei componente față de curent în termeni de numere complexe și nu doar cantități scalare de rezistență și reactanță.

recenzie:

• reactanța capacitivă este opoziția pe care un condensator o oferă curentului alternativ datorită stocării sale deplasate în fază și eliberării de energie în câmpul său electric. Reactanța este simbolizată prin litera majusculă „X” și este măsurată în ohmi la fel ca rezistența (R).
• reactanța capacitivă poate fi calculată folosind această formulă: XC = 1/(2nfc)
• reactanța capacitivă scade odată cu creșterea frecvenței. Cu alte cuvinte, cu cât frecvența este mai mare, cu atât se opune mai puțin (cu atât „conduce” mai mult) curent alternativ.

foi de lucru conexe:

• foaie de lucru Condensatoare