Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak działają kondensatory w układach prądu zmiennego

ghost666 25 Lip 2018 23:04 3477 13
  • 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.

    Jak działają kondensatory w układach prądu zmiennego


    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

    Jak działają kondensatory w układach 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
  • #2 26 Lip 2018 09:08
    metalMANiu
    Poziom 16  

    W artykule powinno być zaznaczone pogrubioną czcionką, że nie wszystkie kondensatory nadają się do napięć przemiennych.

  • #3 28 Lip 2018 23:37
    jendrula60
    Poziom 11  

    Jasno . Prosto . Przystępnie . Można ? Można .

  • #4 30 Lip 2018 08:57
    ^ToM^
    Poziom 33  

    Trzeba się zdecydować i przyjąć jedno stanowisko: ;)

    Najpierw piszesz, że elektrony nie przepływają przez dielektryk (czyli, de facto przez kondensator):

    "To elektrony [...] w żadnym momencie nie przepływają one przez rozdzielający je dielektryk."


    Gdzie chwilę później piszesz, że przepływają przez kondensator:

    "Przepływ elektronów przez kondensator jest wprost proporcjonalny do prędkości zmiany napięcia na okładkach tego kondensatora."

    Przez kondensator, czyli przez dielektryk, gdyż nie ma tam nic innego, przez co miałby płynąć.

    W końcu płyną czy też nie?
    Odpowiem od razu. Przez kondensator płynie normalnie prąd, ale pod warunkiem, że jest to prąd przemienny (lub zmienny). Pisanie o elektronach w ten sposób zaciemnia obraz, bo niby elektrony nie płyną a prąd płynie. Cała radiotechnika opiera się na fakcie, że przez kondensatory płynie prąd przemienny, gdzie przez cewki (dławiki) on nie płynie (dławiki dławią prąd) - w idealnym przypadku. Dławik sprzeciwia się zmianom prądu.


    Pozdrawiam!

  • #5 30 Lip 2018 14:42
    BC109B
    Poziom 32  

    Elektrony płyną sobie (lub jadą rowerem) do elektrod i tam się zbierają jak uchodźcy na plaży. Dielektryk, czyli płot graniczny nie dopuszcza do przenikania elektronów (czy tam uchodźców) na drugą stronę. Jak zmienia się kierunek migracji (wymuszony przez źródło napięcia i prądu przemiennego), to uchodźcy korzystają i płyną do drugiej elektrody (na drugą stronę płota) i tam się gromadzą na plaży.
    Jeśli w dielektryku pojawi się dziura jak w płocie, to kondensator traci zdolność gromadzenia ładunku (uchodźców) i staje się przewodnikiem.
    O, to taki niuans techniczny opisany tym, co się dzieje na świecie. :)
    Można to też tłumaczyć korzystając z działania pompy membranowej - co tam komu bardziej przemawia do wyobraźni. Taką pompę to można nawet w domu zbudować i bez żalu później wyrzucić. Z uchodźcami nie będzie tak łatwo.

  • #6 31 Lip 2018 14:10
    zico111
    Poziom 9  

    Ktoś wyżej napisał tutaj samą prawdę, a mianowicie że prąd płynie przez kondensator. A to że elektrony nie płyną ? a no nie płyną , co nie oznacza że prąd nie płynie. Prąd płynie dzięki obecności pola elektrycznego (w tym wypadku nie za pośrednictwem elektronów w przewodniku) . Wszystko jest w prawach Maxwella.

  • #7 20 Sie 2018 11:50
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 32  

    zico111 napisał:
    Wszystko jest w prawach Maxwella.

    Masz rację. Zgadzam się. Tylko te równania potrafi rozwiązywać i intepretować mała garstka ludzi.
    Gradient, dywergencja, pole skalarne, pole wektorowe, lapsjan... Fuj ;-)

  • #8 23 Sie 2018 15:10
    pupinizator
    Poziom 14  

    Żeby przewidzieć zachowanie kondensatora (liniowego), na szczęście nie potrzeba sięgać do Równań Maxwella. Wystarczy wziąć dwa proste równania:

    $$\left\{\begin{matrix}
    q=C \cdot u \\i=\frac{dq}{dt}

    \end{matrix}\right. \quad \Rightarrow i=C\frac{du}{dt}
    $$Pierwsze równanie to wniosek z (chyba prostej?) elektrostatyki (czyli prawo Coulomba), drugie równanie to definicja natężenia prądu elektrycznego.

  • #9 24 Sie 2018 09:40
    ^ToM^
    Poziom 33  

    Natomiast nie matematycznie, z powyższego wynika wprost: wymiana ładunku na okładzinach kondensator po czasie jest równoznaczna przepływowi przezeń prądu elektrycznego. Wielkość wymiany ładunku po czasie jest wprost proporcjonalna do natężenia płynącego przezeń prądu.
    Zatem, tak czy owak, mimo przerwy w postaci dielektryka, przez kondensator płynie prąd i przekazywana jest energia.

    Pozdrawiam!

  • #11 27 Sie 2018 10:16
    ^ToM^
    Poziom 33  

    pupinizator napisał:
    ^ToM^ napisał:
    Zatem, tak czy owak, mimo przerwy w postaci dielektryka, przez kondensator płynie prąd i przekazywana jest energia.
    Nawet dielektryk nie jest potrzebny. Wystarczy próżnia.


    Próżnia jest dielektrykiem. Powszechne zastosowanie ma w technice w.cz., w kondensatorach próżniowych.

  • #12 27 Sie 2018 17:26
    pupinizator
    Poziom 14  

    ^ToM^ napisał:
    Próżnia jest dielektrykiem.
    Jesteś pewien? Zerknij do definicji. Dielektryk to materiał. Próżnia (idealna) nie jest materiałem. Może to szczegół, ale jeśli mamy być precyzyjni, to bądźmy tacy "do bólu".

  • #14 28 Sie 2018 08:46
    ^ToM^
    Poziom 33  

    pupinizator napisał:
    ^ToM^ napisał:
    Próżnia jest dielektrykiem.
    Jesteś pewien? Zerknij do definicji. Dielektryk to materiał. Próżnia (idealna) nie jest materiałem. Może to szczegół, ale jeśli mamy być precyzyjni, to bądźmy tacy "do bólu".


    Wszystko się zgadza. Próżnia jest dielektrykiem o stałej równej 1. W sensie materialnym próżnia nie jest dielektrykiem, gdyż jest określeniem zupełnego braku materii. W kondensatorze między okładzinami przewodzącymi nie musi być materiału w sensie fizycznym aby działał, natomiast musi być dielektryk lub jego brak jak właśnie próżnia. Zatem próżnia, powietrze, gazy spełniając tę funkcję można powiedzieć że są dielektrykiem o stałej równej 1 bądź b. zbliżonej do jedności.
    Kondensatory próżniowe, mimo iż nie posiadają fizycznego dielektryka mają znakomite parametry i stosuje się je powszechnie w układach w.cz. dużej mocy. Kondensatory próżniowe jednak mają też wady, przede wszystkim małą pojemność przy sporych gabarytach.
    Niemniej jednak, mimo braku fizycznego dielektryka kondensatory takie działają identycznie jak wszystkie inne i przewodzą jednakowo dobrze prąd przemienny jak te co mają dielektryk.

  Szukaj w 5mln produktów