چگونه خازن در مدار AC رفتار می کند؟

اگر منبع تغذیه AC به یک مقاومت متصل شود، جریان و ولتاژ مدار در هر نقطه ای از نمودار زمان، متناسب با یکدیگر خواهند بود. این بدان معنی است که منحنی های جریان و ولتاژ در همان زمان به مقدار "پیک" برسند. در همان زمان ما می گوییم جریان و ولتاژ در فاز است.

اجازه دهید ما در حال حاضر در نظر بگیرید که چگونه خازن در یک مدار AC رفتار می کند.

اگر یک خازن به منبع ولتاژ AC وصل شده باشد، مقدار حداکثر ولتاژ آن براساس حداکثر جریان جاری در مدار منطبق است. با این حال، اوج موج سینوسی ولتاژ در همان زمان به عنوان حداکثر جریان حمله نمی کند.

در این مثال، جریان لحظه ای با یک دوره سه ماهه (90 ج. G.) به حداکثر مقدار خود می رسد. پیش از ولتاژ. در این مورد، آنها می گویند که "جریان از ولتاژ 90 درجه جلوتر است."

بر خلاف وضعیت در مدار جریان DC، مقدار V / I در اینجا ثابت نیست. با این وجود نسبت V max / I max یک مقدار بسیار ارزشمند است و در مهندسی برق مقاومت خازنی (Xc) مولفه نامیده می شود. از آنجا که این مقدار هنوز هم نسبت ولتاژ به جریان را نشان می دهد، به عنوان مثال حس فیزیکی مقاومت است، واحد اندازه گیری Om است. مقدار Xc خازن بستگی به ظرفیت آن (C) و فرکانس جریان متناوب (f) دارد.

از آنجایی که مقدار ولتاژ RMS برای خازن در مدار AC اعمال می شود، جریان متناوب همان جریان را در این مدار جریان می دهد که توسط خازن محدود می شود. این محدودیت به دلیل راندمان خازن است.

بنابراین، مقدار جریان در مدار، که حاوی اجزای دیگر جز خازن نیست، توسط یک نسخه جایگزین قانون اهم تعیین می شود

من _RMS = U _RMS / X _C

جایی که U _RMS مقدار متوسط ریشه (موثر) ولتاژ است. توجه داشته باشید که X _c مقدار R را در نسخه قانون Ohm برای DC جایگزین می کند .

در حال حاضر می بینیم که خازن در مدار AC رفتار کاملا متفاوت از مقاومت ثابت است، و وضعیت در اینجا، به این ترتیب، پیچیده تر است. به منظور درک بهتر فرایندهایی که در چنین زنجیره ای اتفاق می افتد، مفید است که چنین مفهومی را به عنوان یک بردار معرفی کنیم.

ایده اساسی یک بردار مفهوم است که مقدار پیچیده سیگنال متغیر زمان می تواند به عنوان یک محصول یک عدد پیچیده (که به زمان بستگی ندارد) و یک سیگنال پیچیده ای که یک تابع زمان است، نشان داده شود.

به عنوان مثال، ما می توانیم تابع A cos (2πνt + θ) را به صورت یک ثابت پیچیده A ∙ e ^{jΘ نشان دهیم} .

از آنجایی که بردارها با اندازه (یا ماژول) و زاویه نشان داده شده است، آنها به صورت گرافیکی توسط یک فلش (یا بردار) چرخش در صفحه XY نشان داده می شوند.

با در نظر گرفتن این واقعیت که ولتاژ خازن "نسبت به جریان" "عقب افتاده" است، بردارهایی که بردارهایشان را نشان می دهند در فضای پیچیده قرار دارند، همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است. در این شکل، بردارهای جریان و ولتاژ در جهت مخالف جهت جهت عقربه های ساعت چرخش می کنند.

در مثال ما جریان در خازن به دلیل بارگذاری مجدد آن است. از آنجا که خازن در مدار AC دارای توانایی بارگیری و بارگیری الکتریکی است، تبادل انرژی بین آن و منبع قدرت وجود دارد که در مهندسی برق واکنش پذیری نامیده می شود.