Jaký je vztah mezi kapacitancí, proudem, napětím, odporu a impedancí? Proč tento vztah existuje?
Kapacita, proud, napětí a odpor jsou základní elektrické parametry v obvodu a vztah mezi nimi lze pochopit pomocí Ohmova zákona a vlastností kondenzátorů. Zde jsou hlavní vztahy mezi nimi:
Vztah mezi napětím a proudem
Ohmův zákon: V čistém odporovém obvodu vztah mezi napětím (V) a proudem (I) sleduje Ohmův zákon, tedy I = V/R, kde R je odpor (Ω), což naznačuje, že proud je úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.
Účinek kapacity: V AC obvodech má kapacita různý účinek na proud. Kondenzátory brání průchodu stejnosměrného proudu, ale umožňují průchod střídavému proudu. Proces nabíjení a vybíjení kondenzátoru způsobuje změnu proudu během periody střídavého signálu, což se odráží v kapacitním impedanci (kapacitivní reaktní odpor).
Vztah mezi kapacitou a napětím
Napěťově-proudové charakteristiky kondenzátoru: V DC obvodu je proud kondenzátoru úměrný rychlosti změny napětí na obou koncích, tedy I = C * dV/dt, kde C je kapacita (F), což naznačuje, že schopnost kondenzátoru ukládat náboj je spojena s rychlostí změny napětí.
Vztah kapacitního impedančního odporu a frekvence: V AC obvodech je impedanční odpor (kapacitivní reaktní odpor) kondenzátoru nepřímo úměrný frekvenci, tedy Zc = 1 / (2 * π * f * C), což znamená, že s rostoucí frekvencí kondenzátor méně brání proudu.
Vztah mezi kapacitou a odporom
Paralelní ekvivalent kondenzátorů a odporů: V praktických aplikacích jsou kondenzátory a odporové prvky často používány paralelně a kondenzátory mohou kompenzovat vliv odporů na AC signály, tvoříce paralelní ekvivalent kondenzátorů a odporů. Tato paralelní kombinace hraje roli v dělení napětí a filtraci v návrhu obvodů.
Vztah mezi kapacitním impedančním odporom a impedancí
Kapacitní impedanční odpor: V AC obvodu kondenzátor představuje složitou impedanci, tedy kapacitivní reaktní odpor, který je spojen s kapacitou kondenzátoru a frekvencí AC signálu. V některých analýzách obvodů lze impedanci kondenzátoru chápat jako "speciální" odpor.
Existence těchto vztahů vyplývá z základních vlastností kondenzátorů a odporů jako součástí obvodu. Schopnost kondenzátorů ukládat náboj a jejich reakce na AC signály jim umožňují hrát jinou roli než odporům v obvodech, zejména při zpracování AC signálů. Rozumění těchto vztahů je klíčové pro návrh a analýzu obvodů.
