Ano ang Isang Puro na Sirkwito ng Kapasador?

Pangkat na Circuit ng Kapasitor

Ang isang circuit na binubuo lamang ng isang malinis na kapasitor na may kapasidad C (na sinusukat sa farads) ay tinatawag na Pangkat na Circuit ng Kapasitor. Ang mga kapasitor ay nagsisilbing imbakan ng elektrikong enerhiya sa loob ng elektrikong field, isang katangian na tinatawag na kapasidad (o minsan ay tinatawag ding "condenser"). Sa struktura, ang isang kapasitor ay binubuo ng dalawang konduktibong plato na nahahati ng isang dielectric medium—ang mga karaniwang materyales ng dielectric ay kinabibilangan ng glass, papel, mica, at oxide layers. Sa isang ideal na AC capacitor circuit, ang kuryente ay nangunguna sa tensyon ng isang phase angle na 90 degrees.

Kapag ang tensyon ay inilapat sa ibabaw ng isang kapasitor, itatatag ang isang elektrikong field sa pagitan ng mga plato nito, ngunit walang kuryente ang lumalampas sa dielectric. Sa isang nagbabago-bago na AC voltage source, nagaganap ang patuloy na paglakad ng kuryente dahil sa cyclic charging at discharging processes ng kapasitor.

Paliwanag at Deribasyon ng Circuit ng Kapasitor

Ang isang kapasitor ay binubuo ng dalawang insulate na plato na nahahati ng isang dielectric medium, na gumagamit bilang isang device para sa imbakan ng electrical charge. Ito ay nag-charge kapag nakakonekta sa isang power source at nag-discharge kapag hindi nakakonekta. Kapag nakakonekta sa DC supply, ito ay nag-charge hanggang sa abot ng tensyon na inilapat, na nagpapakita ng kanyang tungkulin bilang isang pasibong electrical component na sumusunod sa pagbabago ng tensyon.

Ipaglaban ang alternating voltage na inilapat sa circuit ay ibinigay ng ekwasyon:

Ang charge ng kapasitor sa anumang oras ay ibinigay bilang:

Ang kuryente na lumalampas sa circuit ay ibinigay ng ekwasyon:

Paglagay ng halaga ng q mula sa ekwasyon (2) sa ekwasyon (3) makakamtan natin

Ngayon, paglagay ng halaga ng v mula sa ekwasyon (1) sa ekwasyon (3) makakamtan natin

Kung saan Xc = 1/ωC ang naghahayag ng oposisyon sa paglalakad ng alternating current ng isang malinis na kapasitor, na kilala bilang capacitive reactance. Ang kuryente ay umabot sa kanyang pinakamataas na halaga kapag sin(ωt + π/2) = 1. Kaya, ang pinakamataas na kuryente I_m ay ipinahayag bilang:

Pagpapalit ng halaga ng I_m sa ekwasyon (4) makakamtan natin:

Phasor Diagram at Power Curve

Sa isang malinis na circuit ng kapasitor, ang kuryente sa pamamagitan ng kapasitor ay nangunguna sa tensyon ng 90-degree phase angle. Ang phasor diagram at waveforms para sa tensyon, kuryente, at lakas ay ipinapakita sa ibaba:

Sa waveform sa itaas, ang red curve ay kumakatawan sa kuryente, ang blue curve ay nagsasaad ng tensyon, at ang pink curve ay nagpapahiwatig ng lakas. Kapag ang tensyon ay tumataas, ang kapasitor ay nag-charge hanggang sa kanyang pinakamataas na halaga, na nagtatagpo sa isang positibong half-cycle; habang ang tensyon ay bumababa, ang kapasitor ay nag-discharge, na nagtatagpo sa isang negatibong half-cycle. Ang masusing pagtingin sa curve ay nagpapakita na kapag ang tensyon ay umabot sa kanyang tuktok, ang kuryente ay bumababa hanggang zero, na nangangahulugan na walang kuryente ang lumalampas sa iyon. Habang ang tensyon ay bumababa hanggang π at naging negatibo, ang kuryente ay umabot sa tuktok, na nag-trigger ng kapasitor na mag-discharge—and this charging-discharging cycle continues.

Ang tensyon at kuryente ay hindi kailanman umabot sa kanilang pinakamataas na halaga ng parehong oras dahil sa kanilang 90° phase difference, tulad ng ipinapakita sa phasor diagram kung saan ang kuryente (Im) ay nangunguna sa tensyon (Vm) ng π/2. Ang instantaneous power sa pangkat na kapasitor na ito ay inilalarawan ng p = vi.

Kaya, maaaring maipagtanto mula sa itaas na ekwasyon na ang average power sa isang capacitive circuit ay zero. Ang average power sa loob ng isang half-cycle ay zero dahil sa simetriya ng waveform, kung saan ang positive at negative loop areas ay kapareho.

Sa unang quarter-cycle, ang lakas na ibinigay ng source ay naiimbak sa loob ng elektrikong field na itinatag sa pagitan ng mga plato ng kapasitor. Sa susunod na quarter-cycle, habang ang elektrikong field ay nawawala, ang iminumok na enerhiya ay ibinalik sa source. Ang continuous na proseso ng imbakan at pagbalik ng enerhiya ay nagaganap, na nagresulta sa walang net power consumption ng circuit ng kapasitor.