AC kapasitor

I-assemble natin ang circuit na may kapasitor, kung saan ang alternator ay bumubuo ng sinusoidal na boltahe. Suriin natin nang sunud-sunod kung ano ang mangyayari sa circuit kapag isinara natin ang switch. Isasaalang-alang namin ang paunang sandali kapag ang boltahe ng generator ay katumbas ng zero.

Sa unang quarter ng panahon, ang boltahe sa mga terminal ng generator ay tataas, simula sa zero, at ang kapasitor ay magsisimulang mag-charge. Ang isang kasalukuyang ay lilitaw sa circuit, gayunpaman, sa unang sandali ng singilin ang kapasitor, sa kabila ng katotohanan na ang boltahe sa mga plato nito ay kakalabas pa lamang at napakaliit pa rin, ang kasalukuyang sa circuit (charging current) ang magiging pinakamalaking . Habang tumataas ang singil sa kapasitor, bumababa ang kasalukuyang nasa circuit at umabot sa zero sa sandaling ganap na na-charge ang kapasitor. Sa kasong ito, ang boltahe sa mga plato ng kapasitor, na mahigpit na sumusunod sa boltahe ng generator, ay nagiging maximum sa sandaling ito, ngunit may kabaligtaran na pag-sign, iyon ay, ito ay nakadirekta sa boltahe ng generator.

kanin. 1. Pagbabago ng kasalukuyang at boltahe sa isang circuit na may kapasidad

Sa ganitong paraan, ang kasalukuyang nagmamadali nang may pinakamalaking puwersa sa isang kapasitor nang libre, ngunit agad na nagsisimulang bumaba kapag ang mga plato ng kapasitor ay napuno ng mga singil at nahulog sa zero, ganap na sinisingil ito.

Ihambing natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa kung ano ang nangyayari sa daloy ng tubig sa isang tubo na nagkokonekta sa dalawang sasakyang pang-komunikasyon (Larawan 2), ang isa ay puno at ang isa ay walang laman. Kailangan lang pindutin ng isa ang balbula na humaharang sa daanan ng tubig, dahil ang tubig ay agad na dumadaloy mula sa kaliwang sisidlan sa ilalim ng matinding presyon sa pamamagitan ng tubo patungo sa walang laman na kanang sisidlan. Gayunpaman, kaagad, ang presyon ng tubig sa tubo ay unti-unting magsisimulang humina dahil sa pagkakapantay-pantay ng mga antas sa mga sisidlan at bababa sa zero. Titigil ang daloy ng tubig.

kanin. 2. Ang pagbabago sa presyon ng tubig sa pipe na kumukonekta sa mga sisidlan ng komunikasyon ay katulad ng pagbabago sa kasalukuyang sa circuit sa panahon ng pagsingil ng kapasitor

Sa katulad na paraan, ang kasalukuyang unang sumugod sa isang hindi naka-charge na kapasitor at pagkatapos ay unti-unting humihina habang nagcha-charge ito.

Habang nagsisimula ang ikalawang quarter ng panahon, kapag ang boltahe ng generator sa simula ay nagsisimula nang dahan-dahan at pagkatapos ay bumaba nang higit at mas mabilis, ang sisingilin na kapasitor ay maglalabas sa generator, na magdudulot ng discharge current sa circuit. Habang bumababa ang boltahe ng generator, ang kapasitor ay naglalabas ng higit at higit pa at ang naglalabas na kasalukuyang sa circuit ay tumataas. Ang direksyon ng discharge current sa quarter na ito ng period ay kabaligtaran sa direksyon ng charge current sa unang quarter ng period. Alinsunod dito, ang kasalukuyang curve na lumampas sa zero na halaga ay matatagpuan na ngayon sa ibaba ng axis ng oras.

Sa pagtatapos ng unang kalahating ikot, ang boltahe ng generator, pati na rin ang boltahe ng kapasitor, ay mabilis na lumalapit sa zero at ang kasalukuyang circuit ay dahan-dahang umabot sa pinakamataas na halaga nito. Dahil ang halaga ng kasalukuyang sa circuit ay mas malaki, mas malaki ang halaga ng singil na dinadala sa circuit, magiging malinaw kung bakit ang kasalukuyang umabot sa maximum nito kapag ang boltahe sa mga plato ng kapasitor, at samakatuwid ay ang singil sa kapasitor, mabilis na bumababa.

Sa simula ng ikatlong quarter ng panahon, ang kapasitor ay nagsisimulang mag-charge muli, ngunit ang polarity ng mga plato nito, pati na rin ang polarity ng generator, ay nagbabago "at kabaliktaran, at ang kasalukuyang, na patuloy na dumadaloy sa parehong direksyon, ay nagsisimulang bumaba habang nagsisingil ang kapasitor. Sa pagtatapos ng ikatlong quarter ng panahon, kapag ang mga boltahe ng generator at kapasitor ay umabot sa kanilang pinakamataas, ang kasalukuyang napupunta sa zero.

Sa huling quarter ng panahon, ang boltahe, bumababa, ay bumaba sa zero, at ang kasalukuyang, na binago ang direksyon nito sa circuit, ay umabot sa pinakamataas na halaga nito. Dito nagtatapos ang panahon, pagkatapos kung saan magsisimula ang susunod, eksaktong inuulit ang nauna, at iba pa.

Kaya, sa ilalim ng pagkilos ng alternating boltahe ng generator, ang kapasitor ay sinisingil ng dalawang beses sa panahon (ang una at ikatlong quarter ng panahon) at pinalabas ng dalawang beses (ang pangalawa at ikaapat na quarter ng panahon). Pero dahil isa-isa silang nagpapalit-palit mga singil at discharge ng kapasitor sinasamahan sa bawat oras ng pagpasa ng pagsingil at paglabas ng kasalukuyang sa pamamagitan ng circuit, pagkatapos ay maaari nating tapusin na alternating current.

Maaari mong suriin ito sa sumusunod na simpleng eksperimento. Ikonekta ang 4-6 microfarad capacitor sa mains sa pamamagitan ng 25 W light bulb.Ang ilaw ay bubukas at hindi papatayin hanggang sa masira ang circuit. Ito ay nagpapahiwatig na ang isang alternating kasalukuyang ay dumaan sa circuit na may kapasidad. Siyempre, hindi ito dumadaan sa dielectric ng kapasitor, ngunit sa anumang sandali sa oras ay kumakatawan sa alinman sa isang kasalukuyang singil o isang kasalukuyang naglalabas ng kapasitor.

Tulad ng alam natin, ang dielectric ay polarized sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field na nagmumula dito kapag ang kapasitor ay sinisingil, at ang polariseysyon nito ay nawawala kapag ang kapasitor ay pinalabas.

Sa kasong ito, ang dielectric na may kasalukuyang pag-aalis na lumalabas dito ay nagsisilbi para sa alternating kasalukuyang bilang isang uri ng pagpapatuloy ng circuit, at para sa pare-pareho na sinisira nito ang circuit. Ngunit ang kasalukuyang pag-aalis ay nabuo lamang sa loob ng dielectric ng kapasitor, at samakatuwid ang paglipat ng mga singil sa kahabaan ng circuit ay hindi nangyayari.

Ang paglaban na inaalok ng isang AC kapasitor ay depende sa halaga ng kapasidad ng kapasitor at ang dalas ng kasalukuyang.

Kung mas malaki ang kapasidad ng kapasitor, mas malaki ang singil sa circuit sa panahon ng pagsingil at pagdiskarga ng kapasitor at, nang naaayon, mas malaki ang kasalukuyang sa circuit. Ang pagtaas ng kasalukuyang sa circuit ay nagpapahiwatig na ang paglaban nito ay nabawasan.

Samakatuwid, habang tumataas ang kapasidad, bumababa ang paglaban ng circuit sa alternating current.

Ito ay lumalaki kasalukuyang dalas pinatataas ang dami ng singil na dinadala sa circuit dahil ang singil (pati na rin ang discharge) ng capacitor ay dapat mangyari nang mas mabilis kaysa sa mababang frequency. Kasabay nito, ang pagtaas sa halaga ng inilipat na singil sa bawat yunit ng oras ay katumbas ng pagtaas ng kasalukuyang sa circuit at, samakatuwid, sa pagbaba ng paglaban nito.

Kung sa paanuman ay unti-unti nating bawasan ang dalas ng alternating current at bawasan ang kasalukuyang sa direktang kasalukuyang, kung gayon ang paglaban ng kapasitor na kasama sa circuit ay unti-unting tataas at magiging walang hanggan malaki (pagsira sa circuit) hanggang sa lumitaw ito sa pare-pareho ang kasalukuyang circuit.

Samakatuwid, habang tumataas ang dalas, bumababa ang paglaban ng kapasitor sa alternating current.

Kung paanong ang paglaban ng isang coil sa isang alternating current ay tinatawag na inductive, ang paglaban ng isang capacitor ay tinatawag na capacitive.

Samakatuwid, ang capacitive resistance ay mas malaki, mas mababa ang kapasidad ng circuit at ang dalas ng kasalukuyang nagpapakain dito.

Ang capacitive resistance ay tinutukoy bilang Xc at sinusukat sa ohms.

Ang pag-asa ng capacitive resistance sa dalas ng kasalukuyang at ang kapasidad ng circuit ay tinutukoy ng formula Xc = 1 /ωC, kung saan ang ω ay isang circular frequency na katumbas ng produkto ng 2πe, C ay ang kapasidad ng circuit sa farads.

Ang capacitive resistance, tulad ng inductive resistance, ay may reaktibong kalikasan, dahil ang kapasitor ay hindi kumakain ng enerhiya ng kasalukuyang pinagmumulan.

pormula Batas ng Ohm para sa isang capacitive circuit mayroon itong form na I = U / Xc, kung saan ang I at U - mga epektibong halaga ng kasalukuyang at boltahe; Ang Xc ay ang capacitive resistance ng circuit.

Ang pag-aari ng mga capacitor upang magbigay ng mataas na pagtutol sa mga low-frequency na alon at madaling makapasa sa mga high-frequency na alon ay malawakang ginagamit sa mga circuit ng kagamitan sa komunikasyon.

Sa tulong ng mga capacitor, halimbawa, ang paghihiwalay ng mga pare-parehong alon at mababang dalas ng mga alon mula sa mga high-frequency na alon, na kinakailangan para sa pagpapatakbo ng mga circuit, ay nakamit.

Kung kinakailangan upang harangan ang landas ng kasalukuyang mababang dalas sa bahagi ng mataas na dalas ng circuit, ang isang maliit na kapasitor ay konektado sa serye. Nag-aalok ito ng mahusay na pagtutol sa kasalukuyang mababang dalas at sa parehong oras ay madaling pumasa sa kasalukuyang mataas na dalas.

Kung kinakailangan upang maiwasan ang kasalukuyang mataas na dalas, halimbawa, sa circuit ng kuryente ng istasyon ng radyo, pagkatapos ay ginagamit ang isang kapasitor ng malaking kapasidad, na konektado kahanay sa kasalukuyang pinagmulan. Sa kasong ito, ang kasalukuyang mataas na dalas ay dumadaan sa kapasitor, na lumalampas sa circuit ng supply ng kuryente ng istasyon ng radyo.

Aktibong paglaban at kapasitor sa AC circuit

Sa pagsasagawa, ang mga kaso ay madalas na sinusunod kapag nasa isang serye ng circuit na may kapasidad Kasama ang aktibong paglaban. Ang kabuuang paglaban ng circuit sa kasong ito ay tinutukoy ng formula

Samakatuwid, ang kabuuang paglaban ng isang circuit na binubuo ng aktibo at capacitive AC resistance ay katumbas ng square root ng kabuuan ng mga parisukat ng aktibo at capacitive resistance ng circuit na ito.

Ang batas ng Ohm ay nananatiling wasto para sa I = U / Z circuit din.

Sa fig. Ipinapakita ng 3 ang mga kurba na nagpapakilala sa ugnayan ng phase sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe sa isang circuit na naglalaman ng capacitive at active resistance.

kanin. 3. Kasalukuyan, boltahe at kapangyarihan sa isang circuit na may isang kapasitor at isang aktibong pagtutol

Tulad ng makikita mula sa figure, ang kasalukuyang sa kasong ito ay nagdaragdag ng boltahe hindi sa isang-kapat ng isang panahon, ngunit sa pamamagitan ng mas kaunti, dahil ang aktibong paglaban ay lumalabag sa purong capacitive (reaktibo) na likas na katangian ng circuit, bilang ebidensya ng pinababang yugto. shift. Ngayon ang boltahe sa mga terminal ng circuit ay tinukoy bilang ang kabuuan ng dalawang bahagi: ang reaktibong bahagi ng boltahe tive, ay pagtagumpayan ang capacitive resistance ng circuit at ang aktibong bahagi ng boltahe, pagtagumpayan ang aktibong paglaban nito.

Kung mas malaki ang aktibong paglaban ng circuit, mas maliit ang phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe.

Ang curve ng pagbabago ng kapangyarihan sa circuit (tingnan ang Fig. 3) dalawang beses sa panahon na nakakuha ng negatibong senyales, na, tulad ng alam na natin, ay bunga ng reaktibong katangian ng circuit. Kung hindi gaanong reaktibo ang circuit, mas maliit ang phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe, at mas maraming kasalukuyang pinagmumulan ng kapangyarihan na natupok ng circuit.

Basahin din: Resonance ng boltahe