Co dzieje się, gdy przyłoży się napięcie zmienne do nóżek kondensatora? Element ten zachowuje się inaczej niż opornik - rezystor umożliwia bezpośredni przepływ elektronów. Prąd płynący przez opornik jest, zgodnie z prawem Ohma, proporcjonalny do spadku napięcia na nim. W przypadku kondensatora prąd pobierany jest w rytm tego, jak element ten ładuje się i rozładowuje do nowego poziomu napięcia.
Kondensator ładuje się do wysokości przyłożonego do niego napięcia. Działa on jak swoisty magazyn energii elektrycznej - tak długo, jak napięcie stałe (DC) przyłożone jest do tego elementu, tak długo utrzymuje on swój wewnętrzny ładunek. W momencie zmiany napięcia, popłynie prąd, który będzie starał się skompensować tą zmianę. Wartość przepływającego prądu będzie wprost proporcjonalna do prędkości zmiany ładunku na okładkach kondensatora.
Na powyższym rysunku widzimy prosty układ - kondensator połączony ze źródłem napięcia zmiennego (u góry po lewej stronie). W takim układzie pomiędzy prądem (linia niebieska) a napięciem (linia czerwona) płynącym przez kondensator obserwujemy przesunięcie fazy równe dokładnie 90° (?? - dokładnie 1/4 całego cyklu napięcia zmiennego; u góry po prawej stronie).
Napięcie AC zmienia się cyklicznie. Im większa będzie pojemność podłączonego kondensatora, tym większy ładunek zgromadzi się pomiędzy jego okładkami, a co za tym idzie - większy będzie prąd, jaki płynąć będzie w układzie. Podobnie będzie, gdy zwiększymy częstotliwość napięcia zmiennego - im będzie ona wyższa, tym szybciej ładować musi się kondensator, a co za tym idzie, tym większy w układzie popłynie prąd. Zatem - prąd zależy od pojemności kondensatora i częstotliwości sygnału zmiennego.
Pojemnościowe układy prądu zmiennego
W pełni pojemnościowy układ prądu zmiennego to taki, który składa się tylko i wyłącznie ze źródła napięcia AC i kondensatora - tak jak pokazano na powyższej ilustracji. W tym przypadku pojedynczy kondensator jest bezpośrednio połączony ze źródłem napięcia. Wraz ze zmianami napięcia na źródle kondensator ładuje się i rozładowuje. Cały czas przez układ płynie prąd - cyklicznie w jedną i drugą stronę. Jednakże żaden prąd nie płynie realnie przez kondensator. To elektrony koncentrują się najpierw na jednej z okładek, a potem przepływają przez układ i koncentrują się na drugiej okładce - w żadnym momencie nie przepływają one przez rozdzielający je dielektryk, aczkolwiek tak może to wyglądać dla niewprawnego obserwatora.
Reaktancja kondensatora
Przepływ elektronów przez kondensator jest wprost proporcjonalny do prędkości zmiany napięcia na okładkach tego kondensatora. Współczynnikiem proporcjonalności jest tutaj reaktancja, analogicznie jak rezystancja jest współczynnikiem proporcjonalności prądu i napięcia w układzie z rezystorem.
Reaktancja oznaczana jest literą X, dla odróżnienia od zwykłego oporu dla napięcia stałego (R). Podobnie jednakże jak opór jej jednostką jest om [?]. Poniższe równanie opisuje zależność reaktancji od częstotliwości sygnału zmiennego f (w hercach) oraz pojemności kondensatora C (wyrażonej w faradach).
$$X = \frac {1} {2 \pi f C} = \frac {1} {\omega C}$$
Jak widzimy w powyższym równaniu - im wyższa częstotliwość lub pojemność, tym reaktancja jest mniejsza, a zatem prąd większy - dokładnie tak jak opisaliśmy powyżej.
Źródło: https://www.eeweb.com/profile/andrew-carter/articles/how-capacitors-behave-in-ac-circuits
Kondensator ładuje się do wysokości przyłożonego do niego napięcia. Działa on jak swoisty magazyn energii elektrycznej - tak długo, jak napięcie stałe (DC) przyłożone jest do tego elementu, tak długo utrzymuje on swój wewnętrzny ładunek. W momencie zmiany napięcia, popłynie prąd, który będzie starał się skompensować tą zmianę. Wartość przepływającego prądu będzie wprost proporcjonalna do prędkości zmiany ładunku na okładkach kondensatora.
Na powyższym rysunku widzimy prosty układ - kondensator połączony ze źródłem napięcia zmiennego (u góry po lewej stronie). W takim układzie pomiędzy prądem (linia niebieska) a napięciem (linia czerwona) płynącym przez kondensator obserwujemy przesunięcie fazy równe dokładnie 90° (?? - dokładnie 1/4 całego cyklu napięcia zmiennego; u góry po prawej stronie).
Napięcie AC zmienia się cyklicznie. Im większa będzie pojemność podłączonego kondensatora, tym większy ładunek zgromadzi się pomiędzy jego okładkami, a co za tym idzie - większy będzie prąd, jaki płynąć będzie w układzie. Podobnie będzie, gdy zwiększymy częstotliwość napięcia zmiennego - im będzie ona wyższa, tym szybciej ładować musi się kondensator, a co za tym idzie, tym większy w układzie popłynie prąd. Zatem - prąd zależy od pojemności kondensatora i częstotliwości sygnału zmiennego.
Pojemnościowe układy prądu zmiennego
W pełni pojemnościowy układ prądu zmiennego to taki, który składa się tylko i wyłącznie ze źródła napięcia AC i kondensatora - tak jak pokazano na powyższej ilustracji. W tym przypadku pojedynczy kondensator jest bezpośrednio połączony ze źródłem napięcia. Wraz ze zmianami napięcia na źródle kondensator ładuje się i rozładowuje. Cały czas przez układ płynie prąd - cyklicznie w jedną i drugą stronę. Jednakże żaden prąd nie płynie realnie przez kondensator. To elektrony koncentrują się najpierw na jednej z okładek, a potem przepływają przez układ i koncentrują się na drugiej okładce - w żadnym momencie nie przepływają one przez rozdzielający je dielektryk, aczkolwiek tak może to wyglądać dla niewprawnego obserwatora.
Reaktancja kondensatora
Przepływ elektronów przez kondensator jest wprost proporcjonalny do prędkości zmiany napięcia na okładkach tego kondensatora. Współczynnikiem proporcjonalności jest tutaj reaktancja, analogicznie jak rezystancja jest współczynnikiem proporcjonalności prądu i napięcia w układzie z rezystorem.
Reaktancja oznaczana jest literą X, dla odróżnienia od zwykłego oporu dla napięcia stałego (R). Podobnie jednakże jak opór jej jednostką jest om [?]. Poniższe równanie opisuje zależność reaktancji od częstotliwości sygnału zmiennego f (w hercach) oraz pojemności kondensatora C (wyrażonej w faradach).
$$X = \frac {1} {2 \pi f C} = \frac {1} {\omega C}$$
Jak widzimy w powyższym równaniu - im wyższa częstotliwość lub pojemność, tym reaktancja jest mniejsza, a zatem prąd większy - dokładnie tak jak opisaliśmy powyżej.
Źródło: https://www.eeweb.com/profile/andrew-carter/articles/how-capacitors-behave-in-ac-circuits
Fajne? Ranking DIY