A diferença entre carregar e descarregar capacitores com corrente alternada

Os capacitores se comportam de maneira diferente em circuitos AC do que em circuitos DC. Capacitores em um circuito AC podem ser vistos como carregando e descarregando constantemente, pois a tensão de uma fonte de alimentação AC muda periodicamente.

Comportamento dos capacitores em circuitos AC

• Equivalente a curto-circuito: Em um circuito AC de alta frequência, um capacitor se comporta como um curto-circuito, pois sua impedância (reatância capacitiva) é muito baixa.

• Equivalente a circuito aberto: Em circuitos AC de baixa frequência, os capacitores têm uma reatância capacitiva mais alta e se comportam como circuitos abertos.

Processo de carga

Direção da corrente

Quando o capacitor é conectado à fonte de alimentação AC para iniciar a carga, na metade positiva da fonte de alimentação AC, a corrente flui do terminal positivo da fonte de alimentação para a placa positiva do capacitor, de modo que a placa positiva do capacitor fica carregada positivamente e a placa negativa fica carregada negativamente. Na metade negativa da fonte de alimentação AC, a corrente está em sentido oposto, fluindo fora da placa positiva do capacitor e de volta ao eletrodo negativo da fonte de alimentação, enquanto a placa negativa do capacitor fica carregada positivamente e a placa positiva fica carregada negativamente.

Tempo de carga

Como a tensão da fonte de alimentação AC está mudando constantemente, o tempo de carga do capacitor depende da frequência da fonte de alimentação AC e do valor de capacitância do capacitor. Durante um ciclo da fonte de alimentação AC, o capacitor será carregado em diferentes momentos. Quando a tensão da fonte de alimentação aumenta, a velocidade de carga do capacitor é mais rápida. Quando a tensão da fonte de alimentação diminui, a taxa de carga do capacitor diminui e pode até começar a descarregar.

Energia de carga

A energia armazenada por um capacitor durante a carga é proporcional ao quadrado da tensão da fonte de alimentação e ao valor de capacitância do capacitor. Quando a tensão da fonte de alimentação AC aumenta, a energia armazenada pelo capacitor aumenta. Quando a tensão diminui, menos energia é armazenada.

Processo de descarga

Direção da corrente

Quando o capacitor está completamente carregado, se desconectado da fonte de alimentação AC, o capacitor descarregará através da carga. Durante a descarga, a corrente flui fora da placa positiva do capacitor e retorna à placa negativa através da carga, no sentido oposto ao da carga.

Tempo de descarga

O tempo de descarga do capacitor depende do valor de capacitância do capacitor e do valor de resistência da carga. τ=RC De acordo com a constante de tempo (onde R é a resistência da carga e C é o valor de capacitância), o tempo de descarga é proporcional à constante de tempo. Quanto maior o valor de capacitância e a resistência da carga, mais longo será o tempo de descarga.

Energia de descarga

O capacitor libera a energia armazenada durante o processo de descarga, e conforme a descarga prossegue, a tensão nas duas extremidades do capacitor diminui gradualmente, a corrente de descarga também diminui gradualmente, e a energia liberada é cada vez menor.

Diferença geral

Mudança de direção

Durante a carga, a direção da corrente muda periodicamente com a mudança da fonte de alimentação AC, enquanto durante a descarga, a direção da corrente flui do capacitor para a carga, e a direção é relativamente fixa.

Característica temporal

O tempo de carga depende da frequência da fonte de alimentação AC e das características do capacitor, enquanto o tempo de descarga depende dos parâmetros do capacitor e da carga.

Mudança de energia

O capacitor armazena energia durante a carga, e a energia muda com a tensão da fonte de alimentação; Durante a descarga, o capacitor libera energia, que diminui gradualmente.