Puur kondensator-sirkel
'n Sirkel wat slegs 'n puur kondensator met kapasiteit C ( gemeet in farade ) bevat, word 'n Puur Kondensator Sirkel genoem. Kondensators stoor elektriese energie binne 'n elektriese veld, 'n eienskap bekend as kapasiteit (alternatief verwys na as 'n "kondenseerder"). Struktureel bestaan 'n kondensator uit twee geleidende plaatjies wat deur 'n dielektriese medium geskei word - algemene dielektriese materiale sluit glas, papier, mika en oksidelae in. In 'n ideale AC kondensator sirkel lei die stroom die spanning met 'n fasehoek van 90 grade.
Wanneer 'n spanning oor 'n kondensator aangebring word, word 'n elektriese veld tussen sy plaatjies opgestel, maar geen stroom vloei deur die dielektriese medium nie. Met 'n wisselende AC spanningbron vind kontinue stroomvloei plaas as gevolg van die sikliese laai- en ontladingsprosesse van die kondensator.
Verduideliking en afleiding van kondensator sirkel
'n Kondensator bestaan uit twee geïsoleerde plaatjies wat deur 'n dielektriese medium geskei word, wat dien as 'n energie-opslagtoestel vir elektriese lading. Dit laai wanneer dit aan 'n kragbronne verbind word en ontlad wanneer dit ontbind word. Wanneer dit aan 'n DC-bronne verbind is, laai dit tot 'n spanning gelyk aan die aangebringde potensiaal, wat sy rol as 'n passiewe elektriese komponent illustreer wat weerstand bied teen veranderinge in spanning.
Laat die wisselende spanning wat aan die sirkel aangebring word, gegee word deur die vergelyking:
Die lading van die kondensator op enige oomblik in tyd word gegee as:
Stroom wat deur die sirkel vloei, word gegee deur die vergelyking:
Deur die waarde van q uit vergelyking (2) in vergelyking (3) in te stel, kry ons
Nou, deur die waarde van v uit vergelyking (1) in vergelyking (3) in te stel, kry ons
Waar Xc = 1/ωC die teenstand teen wisselstroomvloei deur 'n puur kondensator aandui, bekend as kapasitiewe reaksie. Die stroom bereik sy maksimumwaarde wanneer sin(ωt + π/2) = 1. Dus, die maksimum stroom Im word uitgedruk as:
Deur die waarde van Im in vergelyking (4) in te stel, kry ons:
Faseor-diagram en krag-kromme
In 'n puur kondensator sirkel lei die stroom deur die kondensator die spanning met 'n 90-grade fasehoek. Die faseor-diagram en golfvorms vir spanning, stroom en krag word hieronder geïllustreer:
In die golfvorm hierbo verteenwoordig die rooi kurwe die stroom, die blou kurwe die spanning en die pienk kurwe die krag. Wanneer die spanning styg, laai die kondensator tot sy maksimumwaarde, wat 'n positiewe halve siklus vorm; soos die spanning daal, ontlad die kondensator, wat 'n negatiewe halve siklus skep. 'n Sorgvuldige ondersoek van die kurwe toon dat wanneer die spanning sy piek bereik, die stroom nul word, wat beteken dat daar geen stroom vloei op daardie oomblik nie. Soos die spanning daal tot π en negatief word, bereik die stroom sy piek, wat die kondensator laat ontlad - en hierdie laai-ontladingsiklus gaan voort.
Spanning en stroom bereik nooit hul maksima gelyktydig nie, weens hul 90° faseverskil, soos in die faseor-diagram gewys word waar die stroom (Im) die spanning (Vm) met π/2 lei. Die oombliklike krag in hierdie puur kondensator sirkel word gedefinieer deur p = vi.
Dus, kan uit die bovermelde vergelyking afgelei word dat die gemiddelde krag in 'n kapasitiewe sirkel nul is. Die gemiddelde krag oor 'n halwe siklus is nul as gevolg van die simmetrie van die golfvorm, waar die positiewe en negatiewe lusareas identies is.
Tydens die eerste kwart-siklus word die krag deur die bronne gestoor binne die elektriese veld wat tussen die kondensatorplaatjies opgestel is. In die volgende kwart-siklus, terwyl die elektriese veld verdwyn, word die gestoorde energie teruggegee aan die bronne. Hierdie sikliese proses van energie-storing en -terugkeer vind kontinu plaas, wat gevolglik geen netto kragverbruik deur die kondensator sirkel het nie.
