რით არის წმინდა კონდენსატორული ცქერი?
უმარტივესი კონდენსატორის წრედი
წრედი, რომელიც შედგება მხოლოდ უმარტივესი კონდენსატორისგან და მისი ელექტრული ენერგიის შესანახად კონდენსატორით (ფარადებში ზომილი), ეწოდება უმარტივესი კონდენსატორის წრედი. კონდენსატორები შენახავენ ელექტრულ ენერგიას ელექტრულ ველში, რაც ცნობილია როგორც კონდენსატორი (ან ალტერნატიულად კონდენსატორი). სტრუქტურულად, კონდენსატორი შედგება ორი კონდუქტირების პლატიდან, რომლებიც გაყოფილია დიელექტრული საშუალებით — ჩვეულებრივი დიელექტრული მასალები არიან საჭირო საშუალება, ქაღალდი, მიკა და ოქსიდის შრფეები. 이상적인 교류 전압 콘덴서 회로에서, 전류는 전압보다 90도의 위상 각도로 앞서 나갑니다.
როდესაც კონდენსატორზე გადაიტანენ დართვა, მისი პლატებს შორის დაიწყება ელექტრული ველის შესახებ, მაგრამ დიელექტრული საშუალების მეშრეთ არ გადის მიმდინარე დენი. ალტერნატიული დენის წყაროს შემთხვევაში, დენის მუდმივი მიმდინარეობა ხდება კონდენსატორის ციკლური დართვა-გამორთვის პროცესების გამო.
კონდენსატორის წრედის ახსნა და გამოყვანა
კონდენსატორი შედგება ორი იზოლირებული პლატიდან, რომლებიც გაყოფილია დიელექტრული საშუალებით და მუშაობს როგორც ელექტრული ტარის შენახვის მოწყობილობა. დართვის შემთხვევაში ის დართული ხდება და გამორთვის შემთხვევაში გამორთული. დირექტულ დენის წყაროს შემთხვევაში, ის დართული ხდება გადაწერილი პოტენციალის ტოლი დართვით, რაც ახსნის მის როლს პასიურ ელექტრულ კომპონენტად, რომელიც უწინაარებს დართვის ცვლილებებს.
დავუშვათ, რომ წრედზე გადაიტანენ ალტერნატიული დართვა შემდეგი განტოლებით:
კონდენსატორის დართვა ნებისმიერ დროს შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი განტოლებით:
წრედში მიმდინარე დენი შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი განტოლებით:
განტოლებიდან (2) გამოთვლის შემდეგ განტოლება (3)-ში ჩასვით q-ს მნიშვნელობა, მივიღებთ
ახლა, განტოლებიდან (1) გამოთვლის შემდეგ განტოლება (3)-ში ჩასვით v-ს მნიშვნელობა, მივიღებთ
სადაც Xc = 1/ωC აღნიშნავს პურუზელი კონდენსატორის წინააღმდეგობას ალტერნატიულ დენსთან, რაც ცნობილია როგორც კონდენსატიური რეაქტიულობა. დენი მიიღებს მაქსიმალურ მნიშვნელობას, როდესაც sin(ωt + π/2) = 1. ასე რომ, მაქსიმალური დენი Im ასახავს შემდეგი განტოლებით:
Im-ის მნიშვნელობის ჩასვით განტოლებაში (4) მივიღებთ:
ფაზორული დიაგრამა და ძალა-დროის კრივა
უმარტივეს კონდენსატორის წრედში, დენი კონდენსატორზე წინააღმდეგ დართვის 90-გრადუსიანი ფაზური კუთხით წინ გადის. ფაზორული დიაგრამა და დართვის, დენის და ძალა-დროის კრივები შემდეგნაირად არის გამოსახული:
ზემოთ მოცემულ კრივაში, წითელი კრივა აღნიშნავს დენს, ლურჯი კრივა აღნიშნავს დართვას, ხოლო რóżოვი კრივა აღნიშნავს ძალა-დროს. როდესაც დართვა ზრდის, კონდენსატორი დართული ხდება მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე, ქმნის დადებით ნახევარ-ციკლს; როდესაც დართვა კლებს, კონდენსატორი გამორთული ხდება, ქმნის უარყოფით ნახევარ-ციკლს. კრივის ზუსტი დაკვირვება აჩვენებს, რომ როდესაც დართვა მიემართება მაქსიმუმს, დენი ნულს მიეწურება, რაც ნიშნავს, რომ ამ მომენტში დენი არ არის. როდესაც დართვა კლებს π-მდე და უარყოფით ხდება, დენი მიემართება მაქსიმუმს, რაც იწვევს კონდენსატორის გამორთვას — და ეს დართვა-გამორთვის ციკლი განმარტად გრძელდება.
დართვა და დენი არასდროს მიემართებიან მაქსიმუმს ერთდროულად, რადგან მათ შორის არის 90°-იანი ფაზური კუთხე, რაც ფაზორულ დიაგრამაში ჩანს, სადაც დენი (Im) წინააღმდეგ დართვას (Vm) წინ მიდის π/2-ით. სწრაფი ძალა-დრო ამ უმარტივეს კონდენსატორის წრედში განსაზღვრულია p = vi-ით.
ასე რომ, შემდეგი განტოლებიდან შეგვიძლია დავიკვიროთ, რომ კონდენსატორულ წრედში საშუალო ძალა-დრო ნულია. ნახევარ-ციკლის განმავლობაში საშუალო ძალა-დრო ნულია, რადგან კრივის სიმეტრიის გამო, დადებითი და უარყოფითი ლუპების ფართობი ერთმანეთის ტოლია.
პირველი კვარტალ-ციკლის განმავლობაში, წყაროს მიერ მიწოდებული ძალა-დრო შენახულია კონდენსატორის პლატებს შორის დართულ ელექტრულ ველში. შემდეგ კვარტალ-ციკლში, როდესაც ელექტრული ველი დახურულია, შენახული ენერგია დაბრუნებულია წყაროს. ეს ენერგიის შენახვის და დაბრუნების ციკლური პროცესი გრძელდება უწყვეტად, რაც იწვევს კონდენსატორის წრედის ნეტი ძალა-დროს ნულს იყოფა.
