Как работает конденсатор в цепи переменного тока: Конденсатор в цепи переменного тока: как работает, формулы, схема

Конденсатор в цепи переменного тока

При включении какого-либо конденсатора в электрическую цепь постоянного тока, происходит возникновение быстрого кратковременного импульса. С его помощью конденсатор заряжается до такой же степени, как источник энергии, после чего, всяческое движение электрического тока прекращается. Если его отключить от источника тока, то в очень скором времени, под воздействием нагрузки наступит полная разрядка. Когда в качестве индикатора подключается лампа, она моргает один раз, а, затем, гаснет, поскольку разрядка конденсатора при постоянном токе происходит в виде кратковременного импульса.

Работа конденсатора при переменном токе

Совершенно по-другому работает конденсатор в цепи переменного тока. В данном случае, конденсатор заряжается и разряжается, чередуясь с периодичностью колебаний, возникающих при переменном напряжении. Такая же лампа накаливания, помещенная в цепь в качестве индикатора, и подключенная последовательно, будет аналогично конденсатору излучать непрерывный свет, потому что частота колебаний промышленного уровня не воспринимается человеческим глазом.

В каждом конденсаторе имеется емкостное сопротивление, от которого зависят емкость и частота циклов переменного тока. По формуле, такая зависимость получается обратно пропорциональная. При наличии такого сопротивления не происходит превращения электрической и магнитной энергии в тепловую. При более высокой частоте электрического тока, емкостное сопротивление пропорционально снижается, и, наоборот.

Эти важные свойства позволили применять конденсаторы в цепи переменного электрического тока в качестве гасящего элемента взамен резисторов в делителях напряжения. Данный фактор имеет особо важное значение при падениях напряжения. В подобной ситуации, вместо конденсатора пришлось бы применять мощные резисторы с большими размерами.

Основное свойство конденсаторов

Поскольку конденсатор в цепи переменного тока не подвержен нагреву, то и не наступает рассеивание энергии. Это обусловлено смещением между собой тока и напряжения в конденсаторе на 90 градусов. При наибольшем напряжении, ток имеет нулевое значение, а значит, не совершается никакой работы и нагрева не происходит. Поэтому, конденсаторы в большинстве случаев, вполне успешно используются взамен резисторов. При этом, у них образуется недостаток, который должен быть учтен в обязательном порядке. Он заключается в изменении переменного тока в цепи, вызывающего изменение напряжения в нагрузке.

Другим недостатком является отсутствие гальванической развязки, в связи с чем применение их имеет определенные ограничения и их используют при стабильном значении сопротивления. Такими нагрузками, чаще всего, выступают нагревательные элементы.

Урок 27. КОНДЕНСАТОР в цепи переменного тока

содержание видео

Рейтинг: 4.0; Голоса: 1

Рассмотрено, как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока. Упрощенно считается, что конденсатор пропускает постоянный ток и не пропускает переменный ток. Однако, поскольку конденсатор конструкционно состоит из двух токопроводящих пластин, разделенных диэлектриком, то, естественно, как постоянный, так и переменный ток конденсатор не проводит. Ток в цепи с конденсатором протекает лишь во время заряда или разряда конденсатора. На переменном токе сказывается реактивное сопротивление конденсатора. Оно зависит от частоты приложенного переменного напряжения и емкости. С ростом частоты и емкости реактивное сопротивление конденсатора снижается, а напряжение на конденсаторе отстает от тока на угол 90 градусов. Как работает конденсатор, маркировка

Дата: 2020-09-04

← Урок 26. Что такое Фаза и Сдвиг Фаз

Урок 28. КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ в цепи переменного тока →

Похожие видео

Почему нужно первым заходить в самолет / Где я встречаюсь со своей старшей дочерью / Отели

• Вероника Степанова

Животный мир Кавказа. Благородный олень Русское географическое общество

• Русское географическое общество

Экзистенциональный УЖАС древнего Египта и ТАНЦЫ с бубном

• Альтернативная история

Вот какой БЕЛОКАМЕННЫЙ город ЗАКОПАН под ПЕТЕРБУРГОМ

• Альтернативная история

Как перестать быть славным парнем? Как вести себя с девушкой чтобы она Видела в тебе мужчину

• Дмитрий Петров

Вот о чем МОЛЧАТ ПОПЫ! Какой бог изображен на старых иконах?

• Альтернативная история

Комментарии и отзывы: 10

Михаил
Мне кажется что когда напряжение и ток в положительной фазе, то сначала идет максимум тока минимум напряжения, а потом ток (заряда) понижается, а напряжение растет. КОгда кондёр разряжается, то ток опять повышается, но со знаком -, а напряжение падает. Затем оно упадёт до 0 (ток максимум -, пойдёт повышаться отрицательное напряжение снижаться отрицательный ток. Как то так. У Вас на графике ток должен начинаться с максимума положительного, а начинается с максимума отрицательного.

Так значит ток в цепи можно считать по формуле: Заряд/Время или по формуле, в которой есть Хс?

Санчелло
Под выражением сдвинут ток, сдвинут график тока – под током подразумевается сила тока? И почему конденсатор не потребляет энергию, однако имеется формула для вычисления его сопротивления? Значит он всё-таки потребитель и его можно рассматривать с этой точки зрения как резистор? А частота конденсатора и частота тока должны совпадать? Если будут несовпадения? Конденсатор будет частично заряжаться, скажем до половины или трети ёмкости?

Павел
Молодец автор совершенно правильно объяснил ёмкостное сопротивление В отличии от наших учебников, которые говорят что постоянный ток не проходит через конденсатор, а переменный проходит. На самом деле никакой ток через конденсатор не проходит, но в случае переменного тока амперметр показывает ток заряда- разряда конденсатора, то есть ток в проводах, но никак не через конденсатор.

Это
Хорошее видео, понятное, только репа чешется от фразы ток накапливается на пластинках конденсатора то есть на лапках, на ножках конденсатора. диэлектрик не пропускает ток, он электризуется типа статики (заражается, а пластинки, ножки, это просто токосъёмники. Иначе зачем там диэлектрик.

Qwerty
Народ а что будет если конденсатор и нагрузку (лампу) соединить параллельно, что будет происходить когда подадим питание? И лампа будет тускло светить и конденсатор еле заражаться (пополам) или конденсатор сначала и потом лампа засветиться или наоборот?

Владимир
Автор говорит, что постоянный ток конденсаторы не пропускают, а сам рисует полярность на 11. 55 минуте и ток у него протекать стал) что то путается автор) Стоило бы тогда уж в этом видео сказать, что конденсаторы бывают как полярные так и нет)

Boris
Вопрос. К примеру, есть лампочка 100 Ват обычная для переменного тока 200 Вт/50 Гц. Вопрос – какой ёмкости должен быть конденсатор, чтобы лапочка горела только с помощью переменного тока, т. е. только один провод фаза и без провода ноль?

Sergey
Спасибо огромное, наконец-то разобрался почему если поставить конденсатор на вентилятор в ванной комнате можно уменьшить обороты в зависимости от ёмкости.

Руслан
Ниперестаю восхищается способом подачи материала, красава, так держать. я на твоих видео узнал больше чем за годы обучения в колледже на электрика

Alex
Все верно скорость изменения синусоиды (т. е. производная) равняется sin(x) = cos(x. График косинуса – та же синусоида только сдвинутая на п/2

Как конденсатор работает с переменным током

В предыдущем посте мы видели работу конденсатора с постоянным током. Этот пост о том, как конденсатор работает с переменным током. В электронике переменного тока конденсаторы обрабатывают сигнал переменного тока, чтобы получить выходной сигнал определенной частоты и амплитуды.

Как конденсатор работает с переменным током

Сигнал переменного тока непрерывно изменяется во времени. Существуют различные типы сигналов переменного тока, например. синусоидальный, треугольный, квадратный и т. д. Давайте сначала проясним два наиболее важных понятия, связанных с конденсатором в цепях переменного тока.

• Конденсатор пропускает сигнал переменного тока и блокирует постоянный ток.

Это утверждение не на 100% верно. Конденсатор блокирует постоянный ток, за исключением времени, когда он заряжается или разряжается. Конденсатор также в некоторой степени блокирует сигнал переменного тока. Этот характер конденсатора по отношению к сигналу переменного тока называется

реактивным сопротивлением конденсатора . Реактивное сопротивление работает так же, как сопротивление в цепях постоянного тока.

• Конденсатор имеет короткое замыкание на переменный ток и обрыв цепи на постоянный ток.

Вы можете подумать, что если конденсатор пропускает переменный ток намного лучше, чем постоянный, то он должен действовать либо как короткое замыкание, либо как разомкнутая цепь с сигналом переменного тока. Ответ: нет. Конденсатор не действует ни на обрыв, ни на короткое замыкание. Тогда возникает вопрос, как конденсатор пропускает переменный ток без короткого замыкания или обрыва цепи. Давайте обсудим…!

Аналогию воды можно сравнить с работой конденсатора с переменным током. Рассмотрим пластины конденсатора как две емкости с водой Т1 и Т2, заполненные одинаково на половину их полной емкости. Две трубы, используемые для наполнения/опорожнения резервуаров, действуют как выводы конденсаторов. Между этими двумя трубами используется насос, аналогичный источнику напряжения. Здесь бак Т1 наполняется отрицательным напряжением и опорожняется положительным напряжением. Танк Т2 работает ровно напротив Т1. Опорожненный бак похож на пластину конденсатора с отрицательным зарядом. Вода, текущая по трубам, аналогична току, протекающему через конденсатор.

Теперь сначала рассмотрим наш источник напряжения постоянного тока. Сигнал постоянного тока является постоянным и может быть положительным или отрицательным. При отрицательном напряжении насос будет откачивать воду из T1 и подавать ее в T2. Через некоторое время поток воды прекращается, T1 опорожняется, а T2 полностью заполняется.

Следовательно, непрерывный поток воды из Т1 в Т2 с постоянным током отсутствует.

Теперь напряжение заменено переменным током. Сигнал переменного тока постоянно изменяется между положительным и отрицательным. Резервуары опорожняются или заполняются для соответствующих напряжений. Но на этот раз полярность сигнала непрерывно меняется с положительной на отрицательную и наоборот. Следовательно, ни T1, ни T2 не опорожняются полностью, и вода непрерывно течет по трубам в обоих направлениях. Именно это происходит, когда конденсатор работает с переменным током. Заряд на обкладках конденсатора непрерывно изменяется при переменном токе. Следовательно, это приводит к потоку электронов через конденсатор.

Емкостное реактивное сопротивление

Резистор и конденсатор имеют одно важное сходство. Сопротивление резистора препятствует протеканию тока за счет рассеивания тепла. Способность конденсатора противостоять протеканию тока (как переменного, так и постоянного) известна как реактивное сопротивление конденсатора. Реактивное сопротивление препятствует протеканию тока без рассеивания тепла. Сопротивление конденсатора току носит кажущийся характер, т. е. наблюдается только в какой-то точке. И сопротивление, и реактивное сопротивление измеряются в омах. Термин реактивное сопротивление происходит от того факта, что пластины конденсатора реагируют на протекание тока, т.е. пластины несут положительный или отрицательный заряд, когда на конденсатор подается напряжение.

Частота является важным параметром сигнала переменного тока. Возможно, вы читали, что конденсатор работает как разомкнутая цепь на низких частотах и ​​короткое замыкание на высоких частотах . Это утверждение основано на том факте, что частота обратно пропорциональна емкостному реактивному сопротивлению . Это колебание напряжения прямо пропорционально току через конденсатор. Чем медленнее колеблется входное напряжение, тем меньше поток электронов через конденсатор и наоборот.

Вспомните математическое представление постоянной времени конденсатора.

Время (τ) = R x C

Следовательно, увеличение емкости увеличивает необходимое время для зарядки, что подразумевает низкую частоту (медленные колебания входного напряжения) и меньший поток электронов через конденсатор.

Математическое выражение емкостного сопротивления:

_Xc = ¹ ⁄  _{(2πfC) . . . . . . . . . . . (Единица – Ом)}

Закон Ома для емкостного реактивного сопротивления

Как обсуждалось ранее, сопротивление и реактивное сопротивление имеют одну и ту же единицу измерения – Ом. Существует также закон Ома для емкостного реактивного сопротивления. Важное замечание: при применении закона Ома для емкостного реактивного сопротивления частота должна быть постоянной. Выясним, как изменяется емкостное сопротивление по закону Ома.

Для C = 0,1 мкФ, f = 100 Гц, V = 5 В	Для C = 0,1 мкФ, f = 10 кГц, V = 5 В
I = В ⁄ Xc = 5 ⁄ (15,91k) I = 0,314 м3 9004 м3	I = В ⁄ Xc = 5 ⁄ (159,15) I = 31,4 мА

Эти примеры показывают, что изменение частоты входного сигнала изменяет емкостное сопротивление. Следовательно, частота входного сигнала должна быть постоянной при применении закона Ома для конденсатора с переменным током. Это все на данный момент. Надеюсь, теперь вы знаете, как конденсатор работает с переменным током. В следующем посте мы обсудим типы конденсаторов. Спасибо за чтение и не забудьте оставить комментарий. Конденсаторы в этой серии электроники еще многое предстоит сделать. Продолжайте посещать.

О Ганеше Патиле

Ганеш Гопал Патил получил степень магистра в области встроенных систем. Он получил степень бакалавра технических наук в области электроники и телекоммуникаций. Его текущие интересы включают проектирование встраиваемых систем на основе микроконтроллеров.

Previous Учебное пособие по проектированию печатных плат Eagle

Next Типы конденсаторов

Конденсатор напряжения переменного тока — 88Guru

Введение

Мы знаем, что конденсатор состоит из двух пластин проводников, разделенных изолированным расстоянием, и также известен как диэлектрик. Конденсатор ограничивает или регулирует ток при подключении к источнику переменного тока, но полностью не предотвращает дрейф заряда. Конденсатор постепенно заряжается и разряжается по мере изменения направления тока в течение каждого полупериода. Наибольший зарядный ток возникает, когда пластины конденсатора не заряжается , поэтому процесс зарядки не является линейным или мгновенным. Подобно конденсатору, как только он полностью заряжен , его заряд начинает резко падать. Способность конденсатора удерживать заряд на своих пластинах называется емкостью. Когда конденсатор подключен к источнику напряжения в цепи постоянного тока, ток течет в течение короткого периода времени, необходимого для зарядки конденсатора. Напряжение на проводящих пластинах увеличивается по мере накопления на них заряда, уменьшая ток. Ток цепи обнуляется после того, как конденсатор полностью разрядится.0123 заряжен .

Емкость в цепях переменного тока и емкостное реактивное сопротивление

Расчетная способность конденсатора накапливать энергию в цепи переменного тока называется емкостью. Отношение электрического заряда к соответствующей разности его электрических потенциалов называется емкостью.

$$C=\frac{d Q}{d V}$$

Где dQ и dV — заряд и разность потенциалов на конденсаторах соответственно. Емкость также может быть определена как свойство конденсатора накапливать заряд. Соотношение между зарядным током (I) и конденсаторами, при которых изменяется напряжение питания конденсаторов, определяется выражением

$$I=C \frac{d Q}{d V}$$

Емкостное реактивное сопротивление

Емкостное реактивное сопротивление сопротивление потоку электричества через конденсатор переменного тока. Он рассчитывается в омах, обозначается \(X_C\) и измеряется в единицах Ω. Он рассчитывается математически по приведенной формуле.

$$X_C=\frac{1}{2 \pi f C}=\frac{1}{\omega C}$$

Где f — частота, C — емкость, а ⍵=2πf.

Отношение эффективного тока к напряжению на конденсаторе — еще один способ описания емкостного реактивное сопротивление . Получаем вывод, что емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте из вышеупомянутой связи. Это означает, что падение частоты на конденсаторе приведет к уменьшению емкостного реактивного сопротивления и наоборот.

Улучшение ваших научных концепций. Подготовка к естественным наукам к 6, 7 и 8 классам.

Как конденсатор работает при переменном токе?

Конденсатор напрямую связан с источником переменного тока в цепи переменного тока. Конденсатор проходит через процесс зарядки или разрядки и блокирует постоянный ток, когда применяется источник переменного тока. Конденсатор также частично препятствует прохождению сигнала переменного тока. Реактивное сопротивление — это термин, используемый для описания свойств конденсатора в ответ на сигнал переменного тока. Конденсатор имеет короткое замыкание по переменному току.

Цепи конденсаторов переменного тока?

Конденсаторная цепь переменного тока напрямую соединяет источник переменного тока с конденсатором, позволяя току течь по цепи. Пластины конденсатора постоянно заряжаются и разряжаются в результате подачи переменного тока.

Конденсатор подключен к цепи переменного тока.

Роль конденсатора в цепи переменного тока

Пока есть источник, конденсатор будет постоянно заряжаться и разряжаться. Однако постоянная времени определяет, будет ли он полностью заряжаться (преобразовывать электрическую энергию в заряд для хранения между двумя пластинами) или полностью разряжаться (заряжаться в электрическую энергию). Мы должны использовать нагрузку для зарядки конденсатора. Постоянная времени равна RC, где C — емкость, а R — сопротивление нагрузки цепи. Конденсатор начинает заряжаться, когда на его пути находится источник питания. Когда полностью зарядил , он будет ждать подходящего времени, чтобы высвободить накопленную энергию.

Роль конденсатора в цепи постоянного тока

Конденсатор начинает заряжаться, как только подключается источник постоянного тока, поскольку источники постоянного тока имеют постоянное напряжение. Как только полностью зарядит , он будет ждать подходящего момента, чтобы снять накопленный заряд. В результате получается разомкнутая цепь после полной зарядки . В результате конденсатор действует как компонент разомкнутой цепи. Зарядка постоянно заряжал и разряжал переменным током, правда, из-за переменного напряжения. Конденсатор, таким образом, выполняет роль резистора. В этом случае вместо сопротивления используется реактивное сопротивление , а реактивное сопротивление конденсатора равно

$$
\frac{1}{2 \pi f C} .
$$

Функция конденсатора в цепи переменного тока

Электрические цепи содержат конденсаторы, которые накапливают электрическую энергию и повышают коэффициент мощности цепи.

$$
\text { Коэффициент мощности }=\frac{\text { Активная мощность }}{\text { Полная мощность }}
$$

Переменный ток через конденсатор (Вывод)

Предположим, что Q – это заряд на конденсаторе в данный момент времени t, и мгновенное напряжение V на конденсаторе, то мы можем написать,

$$
V=\frac{Q}{C}
$$

Напряжение на источнике и конденсатор однородный. Тогда по правилу цикла Кирхгофа

$$
V=V_m \sin \omega t
$$

Из приведенных выше двух уравнений можно написать, что

$$
V_m \sin \omega t=\frac{Q}{C}
$$

Опять же,

$$
I= \frac{d Q}{d t}
$$

$$
I=\frac{d}{d t}\left(C V_m \sin (\omega t)\right)=\omega C V_m \cos ( \omega t)
$$

Теперь, как мы знаем,

$$
\begin{gathered}
\cos (\omega t)=\sin \left(\omega t+\frac{\pi}{2 }\right) \\
I=I_m \sin \left(\omega t+\frac{\pi}{2}\right) \\
I_m=\frac{V_m}{\left(\frac{1}{\omega C}\right)}
\end{собран}
$$

\(\frac{1}{2 \pi f C } \) является емкостным реактивным сопротивлением и обозначается \(X_C\).

Итак,

$$
I_m=\frac{V_m}{X_C}
$$

Резюме

Конденсатор представляет собой электрическую деталь, создающую прямую связь с напряжением источника переменного тока. Конденсатор изменяет свой заряд или разряд в ответ на изменение напряжения питания. Без реального тока, проходящего через конденсатор, ток цепи сначала будет течь в одном направлении, прежде чем переключаться в другом. В цепи с постоянным током все обстоит иначе. Пластина конденсатора содержит как положительные, так и отрицательные заряды, когда через нее проходит ток, когда она подключена к цепи постоянного тока. Во многих различных секторах, включая накопители энергии , фильтры, выпрямители и прочее, конденсаторы используются. Кроме того, он используется в цепях для повышения напряжения и сглаживания колебаний тока.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое емкостное сопротивление?

Ответ: Емкостное реактивное сопротивление в электрической цепи – это сопротивление, которое конденсатор оказывает потоку переменного тока

2. Сформулируйте закон Кирхгофа для напряжения.

Ответ: Алгебраическая сумма разностей потенциалов и электродвижущих сил равна нулю в замкнутом контуре.

3. Укажите роль конденсатора в цепи переменного тока.

Ответ: Заряд постоянно заряжается и разряжается в цепи переменного тока из-за переменного напряжения. Конденсатор, таким образом, выполняет роль резистора. В этом случае вместо сопротивления используется реактивное сопротивление , а конденсатор .0123 реактивное сопротивление равно \(\frac{1}{2 \pi f C} \).

4. Укажите роль конденсатора в цепи постоянного тока.

Ответ: Конденсатор начинает заряжаться, как только подключается источник постоянного тока, поскольку напряжение источника постоянного тока постоянно. Как только полностью зарядит , он будет ждать подходящего момента, чтобы снять накопленный заряд. В результате получается разомкнутая цепь после полной зарядки . В результате конденсатор действует как компонент разомкнутой цепи.

5. Что такое электролитический конденсатор?

Ответ: Электролитический конденсатор — это конденсатор, в котором подвижность ионов обеспечивает проводимость. Жидкость или гель с высокой концентрацией ионов называют электролитом.

Теги : Напряжение переменного тока , Конденсатор , Зарядка , Разрядка , Электропитание , Реактивное сопротивление , Сопротивление

Компания 88Guru была создана с социальной целью сделать качественные обучающие видео материалы доступными для всех индийских студентов. Технологии, возможности подключения и социальные сети быстро меняют мир образования, и мы хотим возглавить трансформацию индустрии обучения в Индии.

88Guru является идеальным дополнением к текущей модели обучения. 88Guru создает прекрасную возможность для детей и родителей сблизиться, участвуя в ценной учебной деятельности. Он также предоставляет полную учебную программу на кончиках ваших пальцев для тех моментов, когда вам нужна помощь в короткие сроки. Мы считаем, что этот способ обучения может быть трансформационным, добавляя часы к дню ребенка, обеспечивая при этом полный контроль над процессом обучения.

Каждый курс преподается лучшими учителями из лучших школ Индии и проводится в увлекательной манере, чтобы заинтересовать учащихся.