Wie verhält sich der Kondensator im Wechselstromkreis?
Wenn die Wechselstromquelle angeschlossen istzu dem Widerstand, dann sind der Strom und die Spannung in der Schaltung an irgendeinem Punkt in dem Zeitdiagramm proportional zueinander. Dies bedeutet, dass die Strom- und Spannungskurven gleichzeitig einen "Spitzenwert" erreichen. Gleichzeitig sagen wir, dass Strom und Spannung in Phase sind.
Betrachten wir nun, wie sich der Kondensator im Wechselstromkreis verhält.
Wenn eine Wechselspannungsquelle angeschlossen istKondensator, der Maximalwert der Spannung an ihm wird proportional zum Maximalwert des Stromes in der Schaltung fließen. Die Wellenspitze der Spannungssinuswelle greift jedoch nicht gleichzeitig mit dem maximalen Strom an.
In diesem Beispiel erreicht der momentane Stromsein Höchstwert für ein Viertel der Periode (90 el.grad.) früher als es die Spannung machen wird. In diesem Fall sagen sie, dass "der Strom der Spannung um 90 ° voraus ist".
Im Gegensatz zur Situation im Gleichstromkreis,Der Wert von V / I ist hier nicht konstant. Allerdings ist das Verhältnis von V max / I max-Wert sehr nützlich in dem elektrischen kapazitive Impedanz (Xc) der Komponente aufgerufen. Da dieser Wert zeigt noch das Verhältnis von Spannung zu Strom, das heißt, in einem physikalischen Sinne ist eine Widerstandsmesseinheit ihre Ohm. Der Wert Xc Kondensator hängt von der Kapazität (C) und der Wechselstromfrequenz (f).
Da der Kondensator im Wechselstromkreisder Effektivwert der Spannung liegt an, in dieser Schaltung fließt der gleiche Wechselstrom, der durch den Kondensator begrenzt ist. Diese Begrenzung ist auf die Reaktanz des Kondensators zurückzuführen.
Daher wird der Strom in der Schaltung, der keine anderen Komponenten außer dem Kondensator enthält, durch eine alternative Version des Ohmschen Gesetzes bestimmt
IchRMS = URMS / XC
Wo URMS - Effektivwert der Spannung. Beachten Sie, dass Xmit dem ersetzt den Wert von R in der Version des Ohmschen Gesetzes für Gleichstrom.
Jetzt sehen wir, dass der Kondensator in der Schaltung istWechselstrom verhält sich ganz anders als ein konstanter Widerstand, und dementsprechend ist die Situation komplizierter. Um die in einer solchen Kette auftretenden Prozesse besser zu verstehen, ist es sinnvoll, ein solches Konzept als Vektor einzuführen.
Die Hauptidee eines Vektors ist die Idee,daß der komplexe Wert des zeitveränderlichen Signals als das Produkt einer komplexen Zahl (die nicht von der Zeit abhängt) und eines komplexen Signals, das eine Funktion der Zeit ist, dargestellt werden kann.
Zum Beispiel können wir die Funktion A cos (2πνt + θ) einfach als komplexe Konstante A ∙ e darstellenjΘ .
Da die Vektoren durch eine Größe (oder einen Betrag) und Winkel repräsentiert werden, werden sie graphisch durch einen Pfeil (oder Vektor) dargestellt, der sich in der XY-Ebene dreht.
Berücksichtigen Sie dabei die Spannung am Kondensator"Lags" in Bezug auf den Strom, die ihre Vektoren darstellen, befinden sich in der komplexen Ebene, wie in der obigen Abbildung gezeigt. In dieser Figur rotieren die Strom- und Spannungsvektoren in einer Richtung entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung.
In unserem Beispiel liegt der Strom am Kondensator anseine periodische Wiederaufladung. Da der Kondensator im Wechselstromkreis die Fähigkeit besitzt, periodisch eine elektrische Ladung zu akkumulieren und zu entladen, besteht ein ständiger Energieaustausch zwischen ihm und der Stromquelle, was in der Elektrotechnik als reaktiv bezeichnet wird.
