Цепь переменного тока с ёмкостью
Если в электрическую цепь постоянного тока включить конденсатор, то в цепи будет наблюдаться кратковременное прохождение тока; по окончании процесса зарядки кондесатора до напряжения, соответствуещего напряжению внешнего источника электрической энергии, ток в цепи прекратиться. Следовательно, для постоянного тока при установившемся режиме конденсатор является непреодолимым препятствием и представляет собой разрыв цепи или бесконечно большое сопротивление.
Если же конденсатор подключить в цепь переменного тока с периодически изменяющимся напряжением, то он будет попеременно заряжаться и разряжаться то в одном, то в другом направлении. При этом в цепи будет проходить переменный ток.
Цепь переменного тока с ёмкостью:
а - схема включения ёмкости, б - векторная и волновая диаграммы
Главная / Справочник электрика / Цепь переменного тока с ёмкостью
Рассмотрим цепь переменного тока, в которую включена электрическая ёмкость - конденсатор.
В первую четверть периода, когда напряжение в сети возрастает от нуля до максимального значения, конденсатор зарядится, и на его пластинах появляются электрические заряды, противоположные по знаку. Когда напряжение в сети от внешнего источника электрической энергии достигает своего максимального значения, а напряжение на пластинах конденсатора будет равно напряжению сети, подзарядка конденсатора прекращается, и ток в цепи будет равен нулю. За вторую четверть периода величина напряжения будет постепенно уменьшаться и к концу его становится равной нулю. При этом конденсатор будет разряжаться - давать ток, противоположный зарядному.
Напряжение на конденсаторе снизится до нуля, а ток возрастёт до максимального, следовательно, к началу третьей четверти периода ток и напряжение на конденсаторе будут иметь те же значения по величине, что и в момент включения. Далее процесс перезарядки конденсатора повторяется.
Если изменение тока в цепи сопоставить с изменением напряжения на пластинах конденсатора, то можно убедиться, что максимальные значения тока и напряжения не совпадают по фазе: между током и напряжением имеется сдвиг фаз на угол ф = 900 , причём ток в цепи с электрической ёмкостью опережает напряжение на угол ф = 900 .
Построим векторную диаграмму для цепи переменного тока с эектрической ёмкостью. Для этого в определённом масштабе по горизонтальной оси отложим вектор тока, а так как напряжение отстаёт от тока на угол ф = 900 , то вектор его в масштабе отложим вниз под углом ф = 900 , как указано на рисунке выше.
Закон Ома для цепи переменного тока с электрической ёмкостью может быть представлен как соотношение, связывающее ток и напряжение. Если обозначить ёмкостное сопротивление цепи через Xc , то закон Ома можно выразить так:
Где I - величина тока, А; U - напряжение источника тока, В; Xc - ёмкостное сопротивление, Ом.
Величина тока в цепи зависит от ёмкости конденсатора, включенного в эту цепь, и частоты переменного тока. При этом чем больше ёмкость конденсатора при постоянной частоте, тем больше ток в цепи. Следовательно, произведение ёмкости на угловую частоту есть проводимость электрического тока, а сопротивление есть величина, обратная проводимости.
Таким образом, ёмкостное сопротивление, которое конденсатор оказывет переменному току, численно будет равно величине обратной проводимости: