Kio estas Pura Kondensatora Cirkvito?
Pura Kondensatora Cirkvo
Cirkvo konsistanta nur el pura kondensatoro kun kapaciteco C (mezurata en faradoj) estas nomita Pura Kondensatora Cirkvo. Kondensatoroj deponeas elektran energion en elektra kampo, karakterizilo konata kiel kapaciteco (alternativa esprimo estas "kondensilo"). Strukturan, kondensatoro konsistas el du konduktaj platoj disigitaj per dielektra medio—komunaj dielektraj materialoj inkluzivas glason, paperon, mikon, kaj oksidajn stratojn. En ideala AC kondensatora cirkvo, la kuranto antaŭiras la voltaĝon je fazangulo de 90 gradoj.
Kiam voltaĝo estas aplikita trans kondensatoron, elektra kampo estas starigita inter ĝiaj platoj, sed neniuj kurantoj trairas la dielektran median. Kun fluktuanta AC voltaĝfonto, kontinua kurantfluo okazas pro la ciklaj ŝarĝiĝo kaj malŝarĝiĝo de la kondensatoro.
Eklarigo kaj Derivo de Kondensatora Cirkvo
Kondensatoro konsistas el du izolitaj platoj disigitaj per dielektra medio, servante kiel energideponejo por elektra ŝarĝo. Ĝi ŝarĝiĝas kiam ĝi estas konektita al potenco-fonto kaj malŝarĝiĝas kiam ĝi estas diskonektita. Kiam ĝi estas ligita al DC fonto, ĝi ŝarĝiĝas al voltaĝo egala al la aplikita potencialo, ekzempligante ĝian rolon kiel pasiva elektra komponanto kiuj resistas ŝanĝojn en voltaĝo.
Lasu la alternan voltaĝon aplikitan al la cirkvo esti donita per la ekvacio:
Ŝarĝo de la kondensatoro je ajna momento estas donita kiel:
Kuranto fluanta tra la cirkvo estas donita per la ekvacio:
Metante la valoron de q el la ekvacio (2) en la ekvacion (3) ni ricevos
Nun, metante la valoron de v el la ekvacio (1) en la ekvacion (3) ni ricevos
Kie Xc = 1/ωC signifas la malhelpon al alternanta kurantfluo de pura kondensatoro, konata kiel kapacita reaktanco. La kuranto atingas sian maksimuman valoron kiam sin(ωt + π/2) = 1. Do, la maksimuma kuranto Im esprimiĝas kiel:
Substituante la valoron de Im en la ekvacio (4) ni ricevos:
Fazdiagramo kaj Potencakurbo
En pura kondensatora cirkvo, la kuranto tra la kondensatoro antaŭiras la voltaĝon je fazangulo de 90 gradoj. La fazdiagramo kaj ondformoj por voltaĝo, kuranto, kaj potenco estas montritaj sube:
En la ondformo supre, la ruĝa kurbo reprezentas la kuranton, la blua kurbo signifas la voltaĝon, kaj la rozkurbo indikas la potencon. Kiam la voltaĝo pligrandigas, la kondensatoro ŝarĝiĝas al sia maksimuma valoro, formante pozitivan duon-ciklon; kiam la voltaĝo malpligrandigas, la kondensatoro malŝarĝiĝas, kreante negativan duon-ciklon. Atenta esploro de la kurbo montras, ke kiam la voltaĝo atingas sian pikan valoron, la kuranto falas al nul, signifante ke neniuj kurantoj flugas en tiu momento. Kiam la voltaĝo malpligrandigas al π kaj iĝas negativa, la kuranto atingas sian pikan valoron, aktivigante la kondensatoron malŝarĝiĝi—kaj tiu ŝarĝiĝo-malŝarĝiĝo ciklo daŭrigas.
Voltaĝo kaj kuranto neniam atingas iliajn maksimumojn samtempe pro ilia 90° fazdiferenco, kiel montrite en la fazdiagramo, kie la kuranto (Im) antaŭiras la voltaĝon (Vm) je π/2. La momenta potenco en ĉi tiu pura kondensatora cirkvo estas difinita per p = vi.
Do, povas esti dedukte el la supra ekvacio, ke la meza potenco en kapaca cirkvo estas nul. La meza potenco dum duono-ciklo egalas nul pro la simetrio de la ondformo, kie la pozitivaj kaj negativaj buklaj areoj estas identaj.
Dum la unua kvarto-ciklo, la potenco liverita de la fonto estas deponegita en la elektra kampo starigita inter la kondensatoraj platoj. En la sekva kvarto-ciklo, kiam la elektra kampo malaperas, la deponegita energio estas returnita al la fonto. Tiu cikla procezo de energiodepono kaj -returno okazas kontinue, rezultigante neniun netan potenkonsumon de la kondensatora cirkvo.
