Реактивное сопротивление емкости: Страница не найдена — ELQUANTA.RU

Реактивное сопротивление — это… Что такое Реактивное сопротивление?

  • РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — величина, характеризующая сопротивление, оказываемое переменному току электрической емкостью и индуктивностью цепи (ее участка). Реактивное сопротивление синусоидальному току при последовательном соединении индуктивного и емкостного элементов… …   Большой Энциклопедический словарь

  • реактивное сопротивление — Параметр пассивного двухполюсника, равный квадратному корню из разности квадратов полного и активного электрических сопротивлений двухполюсника, взятому со знаком плюс, если электрический ток отстает по фазе от электрического напряжения, и со… …   Справочник технического переводчика

  • реактивное сопротивление КЗ — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN short circuit reactance …   Справочник технического переводчика

  • реактивное сопротивление — 147 реактивное сопротивление Параметр пассивного двухполюсника, равный квадратному корню из разности квадратов полного и активного электрических сопротивлений двухполюсника, взятому со знаком плюс, если электрический ток отстает по фазе от… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • реактивное сопротивление — величина, характеризующая сопротивление, оказываемое переменному току электрической ёмкостью и индуктивностью цепи (её участка). Реактивное сопротивление синусоидальному току при последовательном соединении индуктивного и ёмкостного элементов… …   Энциклопедический словарь

  • реактивное сопротивление — reaktyvioji varža statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. reactance; reactive resistance vok. Blindwiderstand, m; imaginärer Widerstand, m; Reaktanz, f; reaktiver Widerstand, m rus. реактивное сопротивление, n pranc. réactance, f …   Automatikos terminų žodynas

  • реактивное сопротивление — reaktyvioji varža statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kintamosios srovės grandinės varža, sudaryta iš induktyviosios ir talpinės varžų. atitikmenys: angl. reactance; reactive resistance vok. Blindwiderstand, m; Reaktanz, f …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • реактивное сопротивление — reaktyvioji varža statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kompleksinės elektrinės varžos menamoji dalis. atitikmenys: angl. reactance; reactive resistance vok. Blindwiderstand, m; Reaktanz, f rus. реактанс, m; реактивное… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • реактивное сопротивление — reaktyvioji varža statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistemos kintamosios srovės varža, sudaryta iš induktyviosios ir talpinės varžų. atitikmenys: angl. reactance; reactive resistance rus. реактанс; реактивное сопротивление ryšiai: sinonimas –… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • реактивное сопротивление — reaktyvioji varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reactance; reactive resistance vok. Blindwiderstand, m; imaginärer Widerstand, m; Reaktanz, f; reaktiver Widerstand, m rus. реактанс, m; реактивное сопротивление, n pranc. réactance,… …   Fizikos terminų žodynas

  • Реактивное сопротивление

    Итак, катушки индуктивности и конденсаторы препятствуют протеканию переменного тока. Такое сопротивление по переменному току носит название реактивного сопротивления Х и измеряется в омах. Реактивное сопротивление зависит как от величины индуктивности и емкости, так и от частоты сигнала.

    Катушка индуктивности имеет индуктивное реактивное сопротивление VL равное

    где f — частота в герцах, a L — индуктивность в генри.
    Так как ω = 2πf, то можно записать XL = ωL. Например, реактивное сопротивление катушки с индуктивностью 10 мГн, на которую подается сигнал частотой 1 кГц, равно

    XL = 2π*1*103*10 *10-3 = 62,8 Ом.

    Реактивное сопротивление катушки индуктивности возрастает с увеличением частоты сигнала (рис. 4.26).
    Конденсатор имеет емкостное сопротивление XC равное

    где С — емкость в фарадах. Например, реактивное сопротивление конденсатора емкостью 1 мкФ, на который подается сигнал частотой 10 кГц, равно

       

    Рис. 4.26. Зависимость индуктивного                                            Рис. 4.27.
    сопротивления от частоты.

    Рис. 4.28. Векторная сумма емкостного (XC)

    и индуктивного (XL) сопротивлений.

                                                                                                                                             Рис. 4.29.
    (а) Катушка индуктивности, соединенная последовательно с резистором R.
    (б) Векторное представление R, XL и их векторной суммы Z

    Реактивное сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты сигнала (рис. 4.27).
    Результирующее сопротивление цепи, включающей в себя емкостное сопротивление XC и индуктивное сопротивление XL, равно векторной сумме XC и XL. Векторы XC и XL, как видно из рис. 4.28(б), находятся в противофазе, т. е. разность фаз между ними равна 1800. Поэтому результирующее сопротивление просто равно разности между XC и XL. Например, пусть XL = 100 Ом, а XC = 70 Ом. Тогда результирующее реактивное сопротивление Х = 100 – 70 = 30 Ом и является индуктивным так как XL больше, чем XС.

     

    Импеданс
    Результирующее сопротивление цепи, содержащей как активное, так и реактивное (индуктивное либо емкостное) сопротивление, носит название импеданса или полного сопротивления цепи.
    Импеданс Z является векторной суммой реактивного сопротивления Х и активного сопротивления R.
    Рассмотрим, например, схему, изображенную на рис. 4.29. Она включает в себя индуктивное сопротивление XL соединенное последовательно с резистором R. Как видно из рис. 4.29(б), вектор XL опережает вектор R на 90°. Импеданс равен

    Если XL = 400 Ом и R = 300 Ом, то Z = 500 Ом.

    Добавить комментарий

    Таблица. Реактивное сопротивление емкости (конденсатора) в зависимости от частоты.(от 1 пф до 1000 мкФ ; от 50 Гц до 100 МГц)


    Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник



    Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость проводников, растворов, почв….  / / Таблица. Реактивное сопротивление емкости (конденсатора) в зависимости от частоты.(от 1 пф до 1000 мкФ ; от 50 Гц до 100 МГц)

    Поделиться:   

    Таблица. Реактивное сопротивление емкости (конденсатора) в зависимости от частоты. (от 1 пф до 1000 мкФ ; от 50 Гц до 100 МГц)

    Таблица. Реактивное сопротивление емкости.
    50 Гц 100 Гц 1 кГц 10 кГц 100 кГц 1 МГц 10 МГц
    100 МГц
    1 пФ 1.6 МОм 160 кОм 16 кОм 1.6 кОм
    10 пФ 1.6 МОм 160 кОм 16 кОм 1.6 кОм 160 Ом
    50 пФ 3.2 МОм 320 кОм 32 кОм 3.2 кОм 320 Ом 32 Ом
    250 пФ 6.4 МОм 640 кОм 64 кОм 6.4 кОм 640 Ом 64 Ом 6.4 Ом
    1000пф 3.2 МОм 1.6 МОм 160 кОм 16 кОм 1.6 кОм 160 Ом 16 Ом 1.6 Ом
    2000 пф 1.6 МОм 800 кОм 80 кОм 8 кОм 800 Ом 80 Ом 8 Ом 0.8 Ом
    0.01 мкФ 320 кОм 160 кОм 16 кОм 1.6 кОм 160 Ом 16 Ом 1.6 Ом 0.16 Ом
    0.05 мкФ 64 кОм 32 кОм
    3.2 кОм
    320 Ом 32 Ом 3.2 Ом 0.32 Ом
    0.1 мкФ 32 кОм 16 кОм 1.6 кОм 160 Ом 16 Ом 1.6 Ом 0.16 Ом
    1 мкФ 3.2 кОм 1.6 Ом 160 Ом 16 Ом 1.6 Ом 0.16 Ом
    2.5 мкФ 1.3 кОм 640 Ом 64 Ом 6.4 Ом 0.64 Ом
    5 мкФ 640 Ом 320 Ом 32 Ом 3.2 Ом 0.32 Ом
    10 мкФ 320 Ом 160 Ом 16 Ом 1.6 Ом 0.16 Ом
    30 мкФ 107 Ом 53 Ом 5.3 Ом 0.53 Ом
    100 мкФ 32 Ом 16 Ом 1.6 Ом 0.16 Ом
    1000 мкФ 3.2 Ом 1.6 Ом 0.16 Ом
    Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
    Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
    Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
    Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
    Коды баннеров проекта DPVA.ru
    Начинка: KJR Publisiers

    Консультации и техническая
    поддержка сайта: Zavarka Team

    Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

    Формула расчета реактивного сопротивления проводника: калькулятор расчетов

    Реактивное сопротивление относится к числу явлений, наблюдаемых в цепях переменного тока. Тем, кто занимается ремонтом и эксплуатацией таких цепей, будет полезно знать, как определяется эта величина, и каким образом она влияет на процессы, происходящие в электросети.

    Соленоид – устройство, обладающее индуктивностью

    Понятие реактивного сопротивления

    Данная разновидность репрезентирует взаимоотношение электротока и напряжения на определенных типах подключенных в сеть нагрузок (дросселях, конденсаторных компонентах), не сопряженное с объемами электроэнергии, используемыми потребителем. Измерительной единицей, как и для других разновидностей, выступает ом. Рассматриваемое явление обнаруживает себя только при переменном электротоке. В расчетах оно обозначается латинской литерой Х.

    Различия между активным и реактивным сопротивлением

    Разница между активным и реактивным сопротивлением состоит в том, что при прохождении электротока по компонентам цепи, несущим активную нагрузку, имеют место мощностные потери в виде выделения тепла, которое не может быть снова превращено в электрическую энергию. В качестве наглядного примера можно привести конфорку электроплиты, выделяющую тепловую энергию. Такими свойствами обладают и осветительные устройства, электрические двигатели, различные кабели. Фазы проходящих через такие компоненты напряжения и электротока будут совпадать.

    Реактивные нагрузки отличаются наличием емкостных свойств либо способностью к индукции. В первом случае величина рассматриваемого сопротивления зависит от емкости, во втором – от электродвижущей силы самоиндукции.

    Важно! Величина, в противоположность активной, может иметь плюсовой и минусовой знаки. Это зависит от того, в какую сторону идет фазовый сдвиг. При опережении электрическим током напряжения будет иметь место отрицательный показатель, в обратном случае – положительный.

    Виды и свойства реактивного сопротивления

    Данная величина может иметь две формы:

    • емкостную – присущую конденсаторным элементам;
    • индуктивную – характерную для катушек, соленоидов и обмоток.

    Важно! Если к трансформатору подключить активную нагрузку, реактивное сопротивление понизится, так как упадет значение того типа мощности, который его вызывает. В некоторых цепях с несколькими индуктивными или емкостными нагрузками имеет место взаимоуничтожение фазовых сдвигов, приходящихся на разные детали, тогда комплексная величина будет равной нулю.

    Треугольник сопротивлений

    Виды пассивных элементов

    Данные устройства характеризуются тем, что вместо рассеивания энергии склонны к ее накоплению. Разные типы таких деталей создают различные формы сопротивления.

    Катушка индуктивности

    Это радиокомпонент, представляющий собой проводниковый элемент спиральной или винтообразной формы, покрытый изоляцией. В схемах катушки используют для нивелирования помех и искажений, снижения величины переменного тока, генерации магнитного поля. Длинные тонкие элементы носят название соленоидов. Катушки отличаются небольшими величинами активной сопротивляемости и емкости, но обладают индуктивностью, генерируя электродвижущую силу.

    Подключение катушки в электрическую цепь

    Емкостной элемент

    Примером этого вида деталей является конденсатор. Он включает в себя две проводящие обкладки, между которыми находится диэлектрический материал. Протекание электротока обусловлено накоплением и отдачей обкладками своего заряда.

    Подсоединение конденсатора в электроцепь

    Конденсатор в цепи переменного тока

    Конденсаторные устройства характеризуются неспособностью пропускать константный электроток. Так что если устройство подсоединить последовательно к источнику такого тока, в цепи электроток идти не будет. В переменных цепях дело обстоит иначе. Если цепочка содержит только емкостной компонент, в ней будет проходить ток, обгоняющий по фазе напряжение на 90°.

    Важно! Величина электротока определяется его частотой и емкостной характеристикой использованного конденсатора.

    Реактивное сопротивление конденсатора

    Его можно узнать, воспользовавшись формулой:

    Х=1/(C*w).

    Здесь С – емкостная величина рассматриваемой детали, а w – угловая частота. При параллельном подключении элементов будет справедлива формула:

    1/Хобщ = 1/Х1 + 1/Х2 +…

    Если конденсаторы объединены последовательно, для нахождения комплексного показателя системы потребуется сложить значения для всех компонентов:

    Хобщ = Х1 + Х2 +…

    Катушка индуктивности в цепи переменного тока

    В отличие от предыдущего случая, при подключении катушечного элемента идущий по нему электроток будет отставать от напряжения. Однако величина фазового сдвига будет аналогичной – 90°. При этом за препятствование быстрому увеличению тока ответственна ЭДС. Элемент способен играть роль безваттного резистора.

    Реактивное сопротивление катушки индуктивности

    В его расчете поможет выражение:

    X = L*w.

    Здесь L – показатель индуктивности подсоединенного элемента. При последовательном включении в сеть серии катушек индуктивная компонента сопротивления такой композиции может быть выражена как сумма таковых для всех деталей. Если применено параллельное соединение, справедливым будет выражение:

    1/Хобщ = 1/Х1 + 1/Х2 +…

    Как для катушки, так и для конденсаторных деталей будет верной запись закона Ома:

    X = U/I, в которой U – величина падения напряжения на элементе.

    Почему не сгорает первичная обмотка трансформатора

    Иногда при эксплуатации трансформаторов возникает вопрос, почему не происходит сгорание обмотки, если ее сопротивляемость оказывается малой. Обмоточный компонент по своему устройству может быть приравнен к катушке. Соответственно, искомый показатель может быть вычислен с помощью выражения:

    X = 2*π*L*F, где L – частота, F – индуктивность.

    Поскольку последняя у трансформатора оказывается достаточно большой, таковым будет и итоговое число.

    Мощность в цепи с реактивными радиоэлементами

    При подключении таких элементов в цепь в четных четвертях периода мощность будет иметь отрицательное значение (в это время компонент направляет накопленную энергию в источник напряжения). В итоге использование энергии элементом за весь цикл оказывается равным нулю. Это означает, что на нем не происходит выделения энергии, так что на электросхемах такие детали изображаются холодными. На деле положение вещей может быть немного иным (это зависит от параметров конкретного элемента), бывает, что небольшие тепловые потери на конденсаторе или соленоиде все-таки имеют место. Но они не будут значительными, измеряющимися в кв.

    Компенсация реактивной мощности

    При подключении большого числа индуктивных компонентов генерируемая ими реактивная мощность создает избыточную нагрузку на трансформаторы и в целом ведет к бесполезной потере энергии. Чтобы это нивелировать, параллельно можно подсоединить конденсатор. Если правильно подобрать номинал, можно скомпенсировать фазовый сдвиг, что сильно снизит энергетические потери. Емкость этого устройства С равна 1/(2*π*f*X), где Х – параметр сопротивляемости подключенной нагрузки, равный U2/Q (Q – реактивная мощность).

    Формула расчета реактивного сопротивления

    В общем случае для деталей катушечного типа применяются выражения:

    X = L*w = 2* π*f*L.

    Для конденсаторов применяют формулы:

    X = 1/(w*C)= 1/(2* π*f*C).

    Для конкретного элемента, нужные параметры которого известны, величина может быть вычислена с использованием онлайн калькулятора. В форму потребуется ввести нужные данные и нажать на кнопку, инициирующую расчеты.

    Умение рассчитывать данную составляющую сопротивляемости поможет узнать величину тепловых потерь на используемых нагрузках. При параллельном подсоединении конденсатора с подходящей емкостью можно решить проблему энергетических потерь на индуктивных нагрузках.

    Видео

    Реактивная мощность

    Различия между активным и реактивным сопротивлением

    Разница между активным и реактивным сопротивлением состоит в том, что при прохождении электротока по компонентам цепи, несущим активную нагрузку, имеют место мощностные потери в виде выделения тепла, которое не может быть снова превращено в электрическую энергию. В качестве наглядного примера можно привести конфорку электроплиты, выделяющую тепловую энергию. Такими свойствами обладают и осветительные устройства, электрические двигатели, различные кабели. Фазы проходящих через такие компоненты напряжения и электротока будут совпадать.

    Полное сопротивление

    Реактивные нагрузки отличаются наличием емкостных свойств либо способностью к индукции. В первом случае величина рассматриваемого сопротивления зависит от емкости, во втором – от электродвижущей силы самоиндукции.

    Важно! Величина, в противоположность активной, может иметь плюсовой и минусовой знаки. Это зависит от того, в какую сторону идет фазовый сдвиг. При опережении электрическим током напряжения будет иметь место отрицательный показатель, в обратном случае – положительный.

    Импеданс элемента

    Общее сопротивление конденсатора (импеданс) переменному сигналу складывается из трёх составляющих: ёмкостного, резистивного и индуктивного сопротивления. Все эти величины при конструировании схем, содержащих накопительный элемент, необходимо учитывать. В ином случае в электрической цепи, при соответствующей обвязке, конденсатор может вести себя как дроссель и находится в резонансе.

    Из всех трёх величин наиболее значимой является ёмкостное сопротивление конденсатора, но при определённых обстоятельствах индуктивное тоже оказывает влияние. Часто при расчётах паразитные значения вроде индуктивности или активного сопротивления принимаются ничтожно малыми, а конденсатор в этом случае называется идеальным.

    Полное сопротивление элемента выражается в формуле Z = (R2 + (Xl-Xc) 2 ) ½, где

    • Xl — индуктивность;
    • Xс — ёмкость;
    • R — активная составляющая.

    Последняя возникает из-за появления электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции. Непостоянство тока приводит к изменению магнитного потока, поддерживающего ток ЭДС самоиндукции постоянным. Это значение определяется индуктивностью L и частотой протекающих зарядов W. Xl = wL = 2*p*f*L. Xc — ёмкостное сопротивление, зависящее от ёмкости накопителя C и частоты тока f. Xc = 1/wC = ½*p*f*C, где w — круговая частота.

    Материал в тему: все о переменном конденсаторе.

    Разница между ёмкостным и индуктивным значениями называется реактивным сопротивлением конденсатора: X = Xl-Xc. По формулам можно увидеть, что при увеличении частоты f сигнала начинает преобладать индуктивное значение, при уменьшении — ёмкостное. Поэтому если:

    • X > 0, в элементе проявляются индуктивные свойства;
    • X = 0, в ёмкости присутствует только активная величина;
    • X < 0, в элементе проявляется ёмкостное сопротивление.

    Будет интересно➡ Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего?

    Активное сопротивление R связывается с потерями мощности, превращением её электрической энергии в тепловую. Реактивное – с обменом энергии между переменным током и электромагнитным полем. Таким образом, полное сопротивление можно найти, используя формулу Z = R +j*X, где j — мнимая единица.


    Импеданс элемента.

    Виды и свойства реактивного сопротивления

    Активное сопротивление

    Данная величина может иметь две формы:

    • емкостную – присущую конденсаторным элементам;
    • индуктивную – характерную для катушек, соленоидов и обмоток.

    Важно! Если к трансформатору подключить активную нагрузку, реактивное сопротивление понизится, так как упадет значение того типа мощности, который его вызывает. В некоторых цепях с несколькими индуктивными или емкостными нагрузками имеет место взаимоуничтожение фазовых сдвигов, приходящихся на разные детали, тогда комплексная величина будет равной нулю.


    Треугольник сопротивлений

    Как рассчитать Xc

    Сила тока цепи с постоянными показателями напряжения в момент работы электроконденсатора равно 0. Ее значения в цепи с переменным напряжением после подключения конденсатора I ? 0. В итоге, цепочке с непостоянным напряжением конденсатор придает Xc меньшее, чем цепочке с неизменным показателем напряжения.


    Формула вычисления показателя напряжения за одну секунду


    Формула расчета величины силы электротока за мгновение

    Получается, что изменения напряжения отличаются по фазе от изменений тока на π/2.

    По закону, сформулированному Омом, показатели силы электротока находятся в прямой пропорциональной зависимости от величины напряжения цепи. Формула вычисления наибольших величин напряженности и силы тока:

    Вам это будет интересно Особенности светового потока


    Наибольшие величины напряженности и силы тока можно рассчитывать по формуле


    Окончательная формула расчета емкостного сопротивления в цепи переменного тока

    ω = 2πf.

    f — показатель частоты непостоянного тока, измеряется в герцах;

    ω — показатель угловой частоты тока;

    С — размер конденсатора в фарадах.

    Важно! Xc не выступает параметром проводника, оно находится в зависимости от такой характеристики электроцепи, как частота электротока.

    Повышение значений данной величины вызывает рост пропускающей способности конденсатора (предел его сопротивления току непостоянному понижается).

    Представим, к цепи подключен конденсатор, емкостью 1 мкФ. Необходимо вычислить, уровень емкостного сопротивления при величине частоты 50 Гц и как изменится емкостное сопротивление цепи переменного тока при частоте 1 кГц. Амплитуда напряжения, подведенного к конденсатору, составляет 50 В.

    После введения данных в формулу, определяющую Xc, и получаются значения:

    Результат для частоты 50 Гц Результат для 1 кГц

    Емкостное сопротивление приравнивается к соотношению отклонений колебаний напряжения зажимов электрической цепочки с емкостными параметрами (с небольшими индуктивным и активным сопротивлениями) к колебаниям электротока цепочки. Она равнозначна электроконденсатору.

    Виды пассивных элементов

    Внутреннее сопротивление — формула

    Данные устройства характеризуются тем, что вместо рассеивания энергии склонны к ее накоплению. Разные типы таких деталей создают различные формы сопротивления.

    Катушка индуктивности

    Это радиокомпонент, представляющий собой проводниковый элемент спиральной или винтообразной формы, покрытый изоляцией. В схемах катушки используют для нивелирования помех и искажений, снижения величины переменного тока, генерации магнитного поля. Длинные тонкие элементы носят название соленоидов. Катушки отличаются небольшими величинами активной сопротивляемости и емкости, но обладают индуктивностью, генерируя электродвижущую силу.


    Подключение катушки в электрическую цепь

    Емкостной элемент

    Примером этого вида деталей является конденсатор. Он включает в себя две проводящие обкладки, между которыми находится диэлектрический материал. Протекание электротока обусловлено накоплением и отдачей обкладками своего заряда.


    Подсоединение конденсатора в электроцепь

    Характеристики реактивного конденсатора

    Параметры, характеризующие элементы, наносятся на их внешних корпусах, там же прописываются сведения о типе, наименовании изготовителя и дате выпуска продукции.

    Перечень основных критериев:

    • Номинальная ёмкость – это значение, определенное ГОСТом, задаваемое в диапазоне 0 – 9999 Пф, наносимое на схемы, но без обозначений. Если числа указываются на самом конденсаторе в пределах от 10000 до 9999 в мкФ, то значения надписываются в мкФ (uF).


    Единицы

    • Далее – наносятся условные отклонения от номинала.
    • Еще один важный параметр – показатель номинального напряжения (В). Специалистами рекомендовано использовать в работе элемент с дополнительными ресурсами. Не допускается применять прибор с меньшими показателями, для предотвращения пробоя изоляции из диэлектрического материала, что провоцирует поломку детали.
    • Иные характерные параметры на корпусах – рабочая температура, показатель предельной силы тока.
    • Количество фаз, от которых осуществляется работа – одна или три.
    • По виду установки: внутренняя и наружная.

    Вам это будет интересно Как рассчитать заземление

    Важно! Перечисленные критерии можно увидеть на корпусной детали, а расчет реактивного сопротивления выполнить самостоятельно.

    Дополнительные характеристики устройства для накопления зарядов:

    • Удельная ёмкость – это отношение непосредственных габаритов к массе диэлектрического элемента.
    • Рабочее напряжение – это номинал, который выдерживает деталь при подаче напряжения на изоляцию.
    • Стабильность температуры. В этом диапазоне изменений не отмечается.
    • Сопротивление изоляционного слоя. Этот параметр определяется исходя из тока утечки и саморазряда.


    Поле

    • Эквивалентное сопротивление – обуславливается потерями на выводах и в диэлектрическом слое.
    • Процесс адсорбции. Это разность потенциалов, образовавшаяся на обкатках после обнуления заряда.
    • Сопротивление емкости. Возникает при снижении проводимости подачи переменного тока.
    • Полярность. При приложении потенциала с соответствующим значением конденсатор функционирует корректно.
    • Эквивалентная индуктивность. Это параметр, образующийся на контактах, для возникновения колебательного контура.


    Характеристики

    Конденсатор в цепи переменного тока

    Конденсаторные устройства характеризуются неспособностью пропускать константный электроток. Так что если устройство подсоединить последовательно к источнику такого тока, в цепи электроток идти не будет. В переменных цепях дело обстоит иначе. Если цепочка содержит только емкостной компонент, в ней будет проходить ток, обгоняющий по фазе напряжение на 90°.

    Важно! Величина электротока определяется его частотой и емкостной характеристикой использованного конденсатора.

    О реальном конденсаторе

    Реальный конденсатор имеет одновременно два сопротивления: активное и емкостное. Их следует считать включенными последовательно.

    Напряжение приложенное генератором к активному сопротивлению и ток идущий по активному сопротивлению совпадают по фазе.

    Советуем изучить Плотность энергии магнитного поля

    Напряжение приложенное генератором к емкостному сопротивлению и ток идущий по емкостному сопротивлению сдвинуты по фазе на 90 . Результирующее напряжение приложенное генератором к конденсатору можно определить по правилу параллелограмма.

    На активном сопротивлении напряжение Uакт и ток I совпадают по фазе. На емкостном сопротивлении напряжение Uc отстает от тока I на 90 . Результирующее напряжение приложенное генератором к конденсатору определяется по правилу параллелограмма. Это результирующее напряжение отстает от тока I на какой то угол φ всегда меньший 90 .

    Реактивное сопротивление конденсатора

    Его можно узнать, воспользовавшись формулой:

    Х=1/(C*w).

    Здесь С – емкостная величина рассматриваемой детали, а w – угловая частота. При параллельном подключении элементов будет справедлива формула:

    1/Хобщ = 1/Х1 + 1/Х2 +…

    Если конденсаторы объединены последовательно, для нахождения комплексного показателя системы потребуется сложить значения для всех компонентов:

    Хобщ = Х1 + Х2 +…

    Реактивное сопротивление катушки индуктивности

    В его расчете поможет выражение:

    X = L*w.

    Здесь L – показатель индуктивности подсоединенного элемента. При последовательном включении в сеть серии катушек индуктивная компонента сопротивления такой композиции может быть выражена как сумма таковых для всех деталей. Если применено параллельное соединение, справедливым будет выражение:

    1/Хобщ = 1/Х1 + 1/Х2 +…

    Как для катушки, так и для конденсаторных деталей будет верной запись закона Ома:

    X = U/I, в которой U – величина падения напряжения на элементе.

    Почему не сгорает первичная обмотка трансформатора

    Иногда при эксплуатации трансформаторов возникает вопрос, почему не происходит сгорание обмотки, если ее сопротивляемость оказывается малой. Обмоточный компонент по своему устройству может быть приравнен к катушке. Соответственно, искомый показатель может быть вычислен с помощью выражения:

    X = 2*π*L*F, где L – частота, F – индуктивность.

    Поскольку последняя у трансформатора оказывается достаточно большой, таковым будет и итоговое число.

    Мощность в цепи с реактивными радиоэлементами

    При подключении таких элементов в цепь в четных четвертях периода мощность будет иметь отрицательное значение (в это время компонент направляет накопленную энергию в источник напряжения). В итоге использование энергии элементом за весь цикл оказывается равным нулю. Это означает, что на нем не происходит выделения энергии, так что на электросхемах такие детали изображаются холодными. На деле положение вещей может быть немного иным (это зависит от параметров конкретного элемента), бывает, что небольшие тепловые потери на конденсаторе или соленоиде все-таки имеют место. Но они не будут значительными, измеряющимися в кв.

    Емкостное сопротивление

    Реактивное сопротивление

    Ёмкостное, оно же реактивное, сопротивление принципиально зависит от частоты напряжения. Данная связь хорошо видна на графике, приведённом ниже. Чем выше частота, тем меньше реактивное сопротивление. Очевидно это и из вышеприведённой формулы. Переменная f (частота) стоит в знаменателе. Поэтому с её увеличением Xc будет уменьшаться.


    Зависимость от частоты

    Компенсация реактивной мощности

    При подключении большого числа индуктивных компонентов генерируемая ими реактивная мощность создает избыточную нагрузку на трансформаторы и в целом ведет к бесполезной потере энергии. Чтобы это нивелировать, параллельно можно подсоединить конденсатор. Если правильно подобрать номинал, можно скомпенсировать фазовый сдвиг, что сильно снизит энергетические потери. Емкость этого устройства С равна 1/(2*π*f*X), где Х – параметр сопротивляемости подключенной нагрузки, равный U2/Q (Q – реактивная мощность).

    Формула расчета реактивного сопротивления

    В общем случае для деталей катушечного типа применяются выражения:

    X = L*w = 2* π*f*L.

    Для конденсаторов применяют формулы:

    X = 1/(w*C)= 1/(2* π*f*C).

    Для конкретного элемента, нужные параметры которого известны, величина может быть вычислена с использованием онлайн калькулятора. В форму потребуется ввести нужные данные и нажать на кнопку, инициирующую расчеты.

    Умение рассчитывать данную составляющую сопротивляемости поможет узнать величину тепловых потерь на используемых нагрузках. При параллельном подсоединении конденсатора с подходящей емкостью можно решить проблему энергетических потерь на индуктивных нагрузках.

    Глава 17. Резонансные цепи . Введение в электронику

    ЦЕЛИ

    После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

    • Написать формулы для определения емкостного и индуктивного сопротивления.

    • Описать, как реагируют на переменный ток и напряжение конденсаторы и катушки индуктивности.

    • Дать определение реактивного сопротивления последовательной цепи и уметь определить характер цепи (индуктивный или емкостный).

    • Дать определение термина импеданс.

    • Уметь вычислять импеданс, который содержит как резистивную, так и емкостную или индуктивную составляющие.

    • Объяснить, как должен быть модифицирован закон Ома перед использованием его для цепей переменного тока.

    • Уметь вычислять Хс, XL, X, Z и Iт в последовательных RLC цепях.

    • Уметь вычислять Ic, IL, Ix, IR и Iz в параллельных RLC цепях.

    В предыдущих главах сопротивление, емкость и индуктивность в цепях переменного тока рассматривались по отдельности. В этой главе исследуется комбинация сопротивления, емкости и индуктивности в цепи переменного тока. Рассматриваемые вопросы не являются новым материалом, но применяют все изложенные ранее принципы.

    Когда реактивное сопротивление катушки индуктивности равно реактивному сопротивлению конденсатора в цепи, возникает резонанс. Резонансные цепи широко используются в электронике.

    17-1. РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

    Емкостное реактивное сопротивление — это противодействие, которое конденсатор оказывает переменному току. Оно измеряется в омах и обозначается символом Хс. Емкостное реактивное сопротивление вычисляется по формуле:

    Хс = 1/2πfC

    Заметим, что при использовании этой формулы емкость должна быть выражена в фарадах (а не в долях фарады).

    Индуктивное реактивное сопротивление — это противодействие, которое катушка индуктивности оказывает переменному току. Оно измеряется в омах и обозначается символом XL. Индуктивное реактивное сопротивление вычисляется по формуле:

    XL = 2πfL.

    Заметим, что при использовании этой формулы индуктивность должна быть выражена в генри (а не в долях генри).

    Емкостное реактивное сопротивление служит причиной того, что ток опережает по фазе напряжение. Индуктивное реактивное сопротивление служит причиной того, что ток отстает по фазе от напряжения. Емкостное и индуктивное реактивные сопротивления прямо противоположны по создаваемым эффектам и, следовательно, когда в цепи присутствуют и индуктивность и емкость, общий эффект определяется разностью их значений. Эта разность называется реактивным сопротивлением и обозначается символом X. Реактивное сопротивление может быть выражено следующими формулами:

    X = ХсXL или X = XLХс.

    ПРИМЕР: Чему равно реактивное сопротивление цепи, содержащей конденсатор емкостью 1 мкФ, соединенный последовательно с индуктивностью 10 генри (рис. 17-1), работающей на частоте 60 герц?

    Рис. 17-1

    Дано:

    f = 60 Гц; L = 10 Гн; С = 1 мкФ

    Х =?

    Решение: 

    Хс = 1/2πfC 

    Хс =1/(6,28)(60)(0,000001)

    Хс =2654 Ом

    XL = 2πfL

    XL = (6,28)(60)(10)

    XL = 3768 Ом

    X = XL- XC = 3768–2654

    X = 1114 Ом (индуктивное).

    ПРИМЕР: Чему равно реактивное сопротивление цепи, содержащей конденсатор емкостью 1 мкФ, соединенный последовательно с индуктивностью 1 генри (рис. 17-2), работающей на частоте 60 герц?

    Рис. 17-2 

     Дано:

    f = 60 Гц; L = 1 Гн; С = 1 мкФ

    Х =?

    Решение: 

    Хс = 1/2πfC 

    Хс = 1/(6,28)(60)(0,000001)

    Хс =2654 Ом

    XL = 2πfL

    XL = (6,28)(60)(1)

    XL = 376,8 Ом

    X = XC — XL = 2654 — 376,8

    X = 2277,2 Ом (емкостное).

    Эти примеры иллюстрируют важный момент. Когда емкостное и индуктивное реактивные сопротивления соединены последовательно, меньшее значение всегда вычитается из большего. Получающееся в результате реактивное сопротивление характеризуется большим значением.

    17-1. Вопросы

    1. Каково фазовое соотношение между током и напряжением на конденсаторе?

    2. Каково фазовое соотношение между током и напряжением на катушке индуктивности?

    3. По какой формуле определяется полное реактивное сопротивление последовательной цепи, когда известны значения Хс и XL?

    4. Какова величина полного реактивного сопротивления (X) последовательной цепи, содержащей Хс = 50 ом и XL = 20 ом? Укажите, является X емкостным или индуктивным.

    17-2. ИМПЕДАНС

    Реактивное сопротивление, как емкостное, так и индуктивное, противодействует протеканию тока в цепях переменного тока. Активное сопротивление также препятствует протеканию тока в цепи. Комбинированное противодействие реактивного и активного сопротивлений называется импедансом и обозначается символом Z.

    И активное, и реактивное сопротивления измеряются в омах. Следовательно, кажется логичным сложить эти сопротивления для того, чтобы получить импеданс. Однако этого делать нельзя, поскольку активное и реактивное сопротивления — величины векторные. В цепях переменного тока, содержащих только активное сопротивление, ток и напряжение находятся в фазе. И ток, и напряжение достигают своих максимальных значений одновременно.

    Как упоминалось ранее, в цепях переменного тока, содержащих только реактивные сопротивления, ток будет либо опережать, либо отставать от напряжения на 90 градусов. Следовательно, напряжение в чисто реактивной цепи будет отличаться по фазе на 90 градусов от напряжения в чисто резистивной цепи.

    Когда цепь содержит и активное, и реактивное сопротивление, импеданс будет больше любого их них. Кроме того, ток в такой цепи будет не в фазе с напряжением. Сдвиг по фазе будет в пределах от нуля до 90 градусов.

    Для того чтобы найти импеданс, используется векторная диаграмма — прямоугольный треугольник сопротивлений. Это может быть сделано потому, что ток через резистор находится в фазе с напряжением на нем, а ток через реактивную нагрузку сдвинут по фазе на 90 градусов относительно напряжения на ней. Они находятся под прямым углом друг к другу.

    ПРИМЕР: Чему равен импеданс последовательно соединенных резистора сопротивлением 150 ом и индуктивного реактивного сопротивления 100 ом?

    В качестве первого шага нарисуем основание треугольника, представляющее резистор 150 ом. Далее нарисуем линию под углом 90 градусов к основанию, представляющую индуктивное сопротивление 100 ом. После этого соединим концы линий, образуя гипотенузу треугольника. Гипотенуза представляет импеданс цепи (рис. 17-3).

    Рис. 17-3. Векторная диаграмма.

    Теорема Пифагора утверждает:

    с2 = а2 + Ь2,

    где с — гипотенуза, а и b — катеты.

    Графически это представлено на рис. 17-4.

    Рис. 17-4. Векторная диаграмма, показывающая связь активного сопротивления, реактивного индуктивного сопротивления и импеданса в последовательной цепи.

    Если импеданс, активное и реактивное сопротивления заменить соответствующими символами, то формула будет выглядеть следующим образом:

    Z2 = R2 + X2.

    Вернемся к определению импеданса последовательной комбинации резистора 150 ом и индуктивного сопротивления 100 ом.

    Дано:

    R = 150 Ом; XL = 100 Ом.

    Решение:

    Z2 = R2 + X2

    Z2 =(150)2 + (100)2 = 32500

    Z = √(32500) = 180,28 Ом.

    Если вместо индуктивного в цепи находится емкостное сопротивление, то линию, представляющую емкостное сопротивление, обычно рисуют направленной вниз. Это показывает, что оно действует в направлении противоположном индуктивному сопротивлению, которое рисуют направленным вверх.

    В последовательной цепи с емкостным реактивным сопротивлением формула для вычисления импеданса будет выглядеть следующим образом:

    Z2 = R2 + Х2С.

    ПРИМЕР: Чему равен импеданс цепи, содержащей резистор сопротивлением 220 ом, соединенный последовательно с конденсатором, имеющим емкостное реактивное сопротивление 270 ом?

    Дано:

    R = 220 Ом; Xc = 270 Ом.

    Решение:

    Z2 = R2 + X2c

    Z2 = (220)2 + (270)2 = 121300

    Z = √(121300) = 348,28 Oм.

    Z = 348,28 Ом.

    Если последовательная цепь содержит индуктивное и емкостное реактивные сопротивления, а также активное сопротивление, необходимо найти полное реактивное сопротивление (X). Реактивное сопротивление может быть либо индуктивным, либо емкостным. Следовательно, может быть использована одна из следующих формул: 

    Z2 = R2 + X2L;

    Z2 = R2 + Х2с.

    17-2. Вопросы

    1. Как называется полное противодействие в цепи переменного тока?

    2. Какая формула используется для вычисления величины полного противодействия в последовательной цепи?

    3. Чему равно значение Z в последовательной цепи переменного тока, где Хс = 3 Ом, XL = 6 Ом, a R = 4 Ом?

    17-3 ЗАКОН ОМА

    Закон Ома не может быть применен в цепях переменного тока потому, что он не учитывает реактивное сопротивление. Модифицируя закон Ома путем учета импеданса, можно получить общий закон, который применим к цепям переменного тока.

    I = E/R преобразуется в I = E/Z

    Эта формула применима к переменному току, текущему в любой цепи.

    ПРИМЕР: Последовательная цепь содержит резистор сопротивлением 510 ом, индуктивное сопротивление 250 ом и емкостное сопротивление 150 ом. Какой ток течет по цепи, если к ней приложено напряжение 120 вольт?

    Дано:

    R = 510 Ом; XL = 250 Ом; Xc = 150 Ом; E = 120 В

    Решение:

    X = ХL + Хc = 250–150

    X = 100 Ом (индуктивное)

    Z2 = R2 + X2

    Z2 =(510)2 +(100)2

    Z = √(270100)

    Z = 519,71 Ом

    I = E/Z = 120/519,71

    I = 0,23 А или 230 мА.

    17-3. Вопросы

    1. Каким образом модифицируется закон Ома, чтобы его можно было применить к цепям переменного тока для определения напряжения и тока?

    2. Последовательная цепь содержит резистор сопротивлением 510 ом, индуктивное сопротивление 300 ом и емкостное сопротивление 375 ом. Какой ток течет по цепи, если к ней приложено напряжение 120 вольт?

    17-4. ЦЕПИ RLC

    Материал, изложенный до сих пор, применим ко всем цепям переменного тока. В приведенных примерах рассматривались последовательные цепи. Понятия, рассмотренные в этом параграфе, не содержат нового материала, но используют все принципы, изложенные ранее.

    ПРИМЕР: На рис. 17-5 показана последовательная RLC цепь. Необходимо вычислить Хс, XL, X, Z и IT.

    Рис. 17-5. Последовательная цепь RLC.

    Сначала вычислим Хс, XL и X.

     Дано:

    f = 60 Гц; С = 470 мкФ; L = 27 мГн.

    Решение:

    Xc = 1/2πfC

    Xc = 1/(6,28)(60)(0,000470)

    XC = 5,65 Ом

    XL = 2πfL

    XL = (6,28)(60)(0,027)

    XL = 10,17 Ом

    X XL — Xc = 10,17 — 5,65

    X = 4,52 Ом (индуктивное).

    Используем значение X для вычисления Z.

     Дано:

    X = 4,52 Ом; R = 10 Ом.

    Решение:

    Z2 = R2 + X2

    Z2 = (10)2 + (4,52)2 = 120,43

    Z = √(120,43) = 10,97 Ом.

    Это значение Z может быть использовано для вычисления полного тока (IT).

    Дано:

    Z = 10,97 Ом; E = 120 В.

    Решение:

    IT = E/Z = 120/10,97

    IT = 10,94 A. 

    Помните, что во всех частях последовательной цепи течет один и тот же ток.

    Если элементы в цепях соединены параллельно, то следует учесть одно главное различие между последовательными и параллельными цепями. При последовательном соединении по всей цепи течет один и тот же ток, а в параллельной цепи к каждой ветви приложено одинаковое напряжение. Вследствие этой разницы полный импеданс параллельной цепи должен вычисляться на основе тока в цепи.

    В последовательной цепи RLC для вычисления реактивного сопротивления и импеданса используются следующие формулы:

    X = ХсXL или X = XLХс, Z2 = R2 + X2.

    В случае параллельных цепей должны использоваться следующие формулы:

    IX = IсIL или IX = ILIX; I2Z = (IR)2 + (IX)2

    Импеданс параллельной цепи находится с помощью формулы:

    IZ = E/Z

    Замечание: Если неизвестно напряжение (Е), приложенное к цепи, то для вычисления Ic, IL, Ix, IR и IZ можно использовать любое значение Е. То же значение напряжения должно использоваться для вычисления импеданса.

    ПРИМЕР: Найти значение Z для цепи, показанной на рис. 17-6.

    Рис. 17-6. Параллельная цепь RLC.

    Дано:

    Е = 120 В; R = 60 Ом; Хс = 75 Ом; XL = 50 Ом.

    Решение:

    Первым шагом в вычислении Z является вычисление токов отдельных ветвей.

    IR = E/R = 120/60 = 2 A 

    Ix = E/Xc = 120/75 = 1,6 A

    IL = E/XL = 120/50 = 2,4 A

    Используя значения IR, Ic, IL, вычислим Ix и Iz

    IX = IL — Ic = 2,4 – 1,6

    Ix = 0,8 А (индуктивный)

    I2z = (IR)2 + (Ix)2

    I2z = (2)2 + (0,8)2 = 4,64

    Iz = √(4,64) = 2,15 A.

    Используя значение Iz, вычислим Z.

    Iz = E/Z

    2,15 = 120/Z 

    Z = 120/2,15 = 55,8 Ом

    В завершение этой главы отметим, что мы рассмотрели все блоки, из которых строятся электрические цепи. При изложении материала использовались ранее изученные понятия и соотношения.

    17-4. Вопрос

    1. Чем отличаются вычисления импеданса для последовательной цепи переменного тока и для параллельной цепи?

    РЕЗЮМЕ

    • Конденсатор в цепи переменного тока оказывает противодействие любому изменению напряжения, так же как он это делает в цепи постоянного тока.

    • Ток опережает по фазе напряжение на конденсаторе на 90 градусов.

    • Противодействие, оказываемое конденсатором переменному току, называется емкостным реактивным сопротивлением. Оно обозначается Хс и вычисляется по формуле:

    XC = 1/2πfC

    • Катушка индуктивности в цепи переменного тока противодействует любому изменению тока, так же как она это делает в цепи постоянного тока.

    • На катушке индуктивности ток отстает по фазе от напряжения на 90 градусов.

    • Противодействие, оказываемое катушкой индуктивности переменному току, называется индуктивным реактивным сопротивлением. Оно обозначается XL и вычисляется по формуле

    XL = 2πfL.

    • Полное реактивное сопротивление последовательной цепи переменного тока определяется формулами X = XCXL или X = XLXC.

    • Полное реактивное сопротивление последовательной цепи переменного тока является либо емкостным, либо индуктивным, в зависимости от того, какая величина больше, ХC или XL.

    • В параллельной цепи реактивное сопротивление определяется с помощью формул

    IZ = E/Z

    где Iz определяется формулой Iz2 = (IR)2 + (IX)2, а Iх вычисляется по формуле IX = ICIL или IX = ILIC.

    • Реактивное сопротивление параллельной цепи также может быть емкостным или индуктивным, в зависимости то того, какая величина больше IC или IL.

    • Полное сопротивление цепи переменного тока называется импедансом. Он обозначается символом Z. В последовательной цепи Z2 = R2 + X2. В параллельной цепи I2Z = (IR)2 + (IX)2 и

    IZ = E/Z

    • Получена формула для закона Ома, который можно применять для пеней переменного тока:

    I = E/Z

    Глава 17. САМОПРОВЕРКА

    1. Чему равны значения ХС, XL, X, Z и IT для цепи, изображенной на рис. 17-7?

    Рис. 17-7. Последовательная цепь RLC.

    2. Чему равны значения IC, IL, IX, IR и IZ для цепи, изображенной на рис. 17-8?

    Рис. 17-8. Параллельная цепь RLC.

    6.4. Сопротивление в цепи синусоидального тока

          Если напряжение подключить к сопротивлению R, то через него протекает ток

         (6.7)

         Анализ выражения (6.7) показывает, что напряжение на сопротивлении и ток, протекающий через него, совпадают по фазе.
            Формула (6.7) в комплексной форме записи имеет вид

         (6.8)

          где     и     — комплексные  амплитуды  тока и напряжения.
         Комплексному уравнению (6.8) соответствует векторная диаграмма (рис. 6.4).

         Из анализа диаграммы следует, что векторы напряжения и тока совпадают по направлению.

         Сопротивление участка цепи постоянному току называется омическим, а сопротивление того же участка переменному току — активным сопротивлением.

                                   Рис.6.4
         Активное сопротивление больше омического из-за явления поверхностного эффекта. Поверхностный эффект заключается в том, что ток вытесняется из центральных частей к периферии сечения проводника.

    6.5. Индуктивная катушка в цепи синусоидального тока

         Сначала рассмотрим идеальную индуктивную катушку, активное сопротивление которой равно нулю. Пусть по идеальной катушке с индуктивностью L протекает синусоидальный ток . Этот ток создает в индуктивной катушке переменное магнитное поле, изменение которого вызывает в катушке ЭДС самоиндукции

         (6.9)

         Эта ЭДС уравновешивается напряжением, подключенным к катушке: u = eL = 0.

         (6.10)

         Таким образом, ток в индуктивности отстает по фазе от напряжения на 90o из-за явления самоиндукции.
         Уравнение вида (6.10) для реальной катушки, имеющей активное сопротивление R, имеет следующий вид:

         (6.11)

         Анализ выражения (6.11) показывает, что ЭДС самоиндукции оказывает препятствие (сопротивление) протеканию переменного тока, из-за чего ток в реальной индуктивной катушке отстает по фазе от напряжения на некоторый угол φ (0oo), величина которого зависит от соотношения R и L.      Выражение (6.11) в комплексной форме записи имеет вид:

         (6.12)

          где ZL — полное комплексное сопротивление индуктивной катушки ;
                ZL — модуль комплексного сопротивления;
                — начальная фаза комплексного сопротивления;
              — индуктивное сопротивление (фиктивная величина, характеризующая реакцию электрической цепи на переменное магнитное поле).
          Полное сопротивление индуктивной катушки или модуль комплексного сопротивления

    .

           Комплексному уравнению (6.12) соответствует векторная диаграмма (рис.6.5).


    Рис. 6.5

           Из анализа диаграммы видно, что вектор напряжения на индуктивности опережает вектор тока на 90o.
        В цепи  переменного тока напряжения на  участках цепи складываются не арифметически, а геометрически.
           Если мы поделим стороны треугольника напряжений на величину тока Im, то перейдем к подобному треугольнику сопротивлений (рис. 6.6).

         Из треугольника сопротивлений получим несколько формул:
                         ;                     ;
        Рис. 6.6

    ;

    ;           .

    6.6. Емкость в цепи синусоидального тока

         Если к конденсатору емкостью C подключить синусоидальное напряжение, то в цепи протекает синусоидальный ток

    ;

    .    (6.13)

          Из анализа выражений 6.13 следует, что ток опережает напряжение по фазе на 90o.

          Выражение (6.13) в комплексной форме записи имеет вид:

    ,    (6.14)

           где — емкостное сопротивление, фиктивная расчетная величина, имеющая размерность сопротивления.

            Если комплексное сопротивление индуктивности положительно
           , то комплексное сопротивление емкости отрицательно

            .

           На рис. 6.7 изображена векторная диаграмма цепи с емкостью.
           Вектор тока опережает вектор напряжения на 90o.


    Рис. 6.7

    6.7. Последовательно соединенные реальная индуктивная


    катушка и конденсатор в цепи синусоидального тока

           Катушка с активным сопротивлением   R  и индуктивностью   L  и конденсатор емкостью  С  включены последовательно (рис.6.8). В схеме протекает синусоидальный ток

    .

         Определим напряжение на входе схемы.
           В соответствии со вторым законом Кирхгофа,

                   (6.15)

           Подставим эти формулы в уравнение (6.15). Получим:

                (6.16)

         Из выражения (6.16) видно: напряжение в активном сопротивлении совпадает по фазе с током, напряжение на индуктивности опережает по фазе ток на 90o, напряжение по емкости отстает по фазе от тока на 90o.
         Запишем уравнение (6.16) в комплексной форме:

    (6.17)

               Рис. 6.8

           Поделим левую и правую части уравнения (6.17) на √2.
           Получим уравнение для комплексов действующих значений токов и напряжений

           ,     (6.18)

           где — комплексное сопротивление цепи;
          — модуль комплексного сопротивления, или полное сопротивление цепи;
                  — начальная фаза комплексного сопротивления.

           При построении векторных диаграмм цепи рассмотрим три случая.

    1. XL > XC, цепь носит индуктивный характер. Векторы напряжений на индуктивности и емкости направлены в противоположные стороны, частично компенсируют друг друга. Вектор напряжения на входе схемы опережает вектор тока (рис.6.9).
    2. Индуктивное сопротивление меньше емкостного. Вектор напряжения на входе схемы отстает от вектора тока. Цепь носит емкостный характер (рис.6.10).
    3. Индуктивное и емкостное сопротивления одинаковы. Напряжения на индуктивности и емкости полностью компенсируют друг друга. Ток в цепи совпадает по фазе с входным напряжением. В электрической цепи наступает режим резонансного напряжения (рис.6.11).

           Ток в резонансном режиме достигает максимума, так как полное сопротивление (z) цепи имеет минимальное значение.

             Условие возникновения резонанса: , отсюда резонансная частота равна

          .

             Из формулы следует, что режима резонанса можно добиться следующими способами:

    1. изменением частоты;
    2. изменением индуктивности;
    3. изменением емкости.

          В резонансном режиме входное напряжение равно падению напряжения в активном сопротивлении. На индуктивности и емкости схемы могут возникнуть напряжения, во много раз превышающие напряжение на входе цепи. Это объясняется тем, что каждое напряжение равно произведению тока I0 (а он наибольший), на соответствующее индуктивное или емкостное сопротивление (а они могут быть большими).

    .

    Рис. 6.9                            Рис. 6.10                              Рис. 6.11

    6.8. Параллельно соединенные индуктивность, емкость


    и активное сопротивление в цепи синусоидального тока

           К схеме на рис. 6.12 подключено синусоидальное напряжение . Схема состоит из параллельно включенных индуктивности, емкости и активного сопротивления.
           Определим ток на входе схемы.

          В соответствии с первым законом Кирхгофа:
                ,     (6.19)
          где
                — активная проводимость.

                        Рис. 6.12                                            

            Подставим эти формулы в уравнение (6.19). Получим:

    ,     (6.20)

           где   — индуктивная проводимость;
                    — емкостная проводимость.

          Из уравнения (6.20) видно, что ток в ветви с индуктивностью отстает по фазе от напряжения на 90o, ток в ветви с активным сопротивлением совпадает по фазе с напряжением, ток в ветви с емкостью опережает по фазе напряжение на 90o.
            Запишем уравнение (6.20) в комплексной форме.

    ,     (6.21)

            где   — комплексная проводимость;
                  — полная проводимость;
                  — начальная фаза комплексной проводимости.

            Построим векторные диаграммы, соответствующие комплексному уравнению (6.21).

    Рис. 6.13                            Рис. 6.14                              Рис. 6.15

          В схеме на рис. 6.12 может возникнуть режим резонанса токов. Резонанс токов возникает тогда, когда индуктивная и емкостная проводимости одинаковы. При этом индуктивный и емкостный токи, направленные в противоположные стороны, полностью компенсируют друг друга. Ток в неразветвленной части схемы совпадает по фазе с напряжением.
          Из условия возникновения резонанса тока получим формулу для резонансной частоты тока

    .

           В режиме резонанса тока полная проводимость цепи — минимальна, а полное сопротивление — максимально. Ток в неразветвленной части схемы в резонансном режиме имеет минимальное значение. В идеализированном случае R = 0,

          и      .

            Ток в неразветвленной части цепи I = 0. Такая схема называется фильтр — пробкой.

    6.9. Резонансный режим в цепи, состоящей


    из параллельно включенных реальной индуктивной
    катушки и конденсатора

               Комплексная проводимость индуктивной ветви

               где   — активная проводимость индуктивной катушки;
                       — полное сопротивление индуктивной катушки;
                       — индуктивная проводимость катушки;
                       — емкостная проводимость второй ветви.

               В режиме резонансов токов справедливо уравнение:

      или  

               Из этого уравнения получим формулу для резонанса частоты

         (6.22)

               На рисунке 6.16 изображена векторная диаграмма цепи в резонансном режиме.

         Вектор тока I2 опережает вектор напряжения на 90o. Вектор тока I1 отстает от вектора напряжения на угол φ,

         где             .

         Разложим вектор тока I1 на две взаимно перпендикулярные составляющих, одна из них, совпадающая с вектором напряжения, называется активной составляющей тока Iа1, другая — реактивной составляющей тока Iр1.

                      Рис. 6.16

         В режиме резонанса тока реактивная составляющая тока Iр1 и емкостный ток I2 , направленные в противоположные стороны, полностью компенсируют друг друга, активная составляющая тока Iа1 совпадает по фазе с напряжением (рис. 6.17). Ток I в неразветвленной части схемы совпадает по фазе с напряжением.

                      Рис. 6.17

    Емкостное реактивное сопротивление » Заметки по электронике

    Емкостное реактивное сопротивление является мерой того, как конденсатор ограничивает протекание переменного тока, хотя и похоже на сопротивление, но не то же самое.


    Емкость Учебное пособие Включает:
    Емкость Формулы конденсаторов Емкостное реактивное сопротивление Параллельные и последовательные конденсаторы Диэлектрическая проницаемость и относительная диэлектрическая проницаемость Коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь, ESR Таблица преобразования конденсаторов


    Мы знакомы с тем, как резисторы ограничивают поток электрического заряда из-за своего сопротивления и закона Ома, но конденсаторы также могут препятствовать потоку электрического заряда с переменным током из-за своего реактивного сопротивления.

    Важно знать, какое влияние окажет конденсатор на любую цепь, в которой он работает. Он не только предотвращает прохождение составляющей постоянного тока сигнала, но также влияет на любой переменный сигнал, который может появиться.

    Возможность расчета уровня реактивного сопротивления важна, поскольку конденсаторы используются во многих электрических и электронных схемах. Также очень важно знать, как это реактивное сопротивление влияет на протекание тока с другими электронными компонентами.

    Что такое емкостное сопротивление

    В цепи постоянного тока, где может быть батарея и резистор, именно резистор сопротивляется протеканию тока в цепи. Это основной закон Ома. То же самое справедливо и для цепи переменного тока с конденсатором.

    Конденсатор с малой площадью пластины сможет хранить только небольшое количество заряда, и это будет препятствовать протеканию тока. Конденсатор большего размера позволит увеличить ток.

    Принимая во внимание различные уровни накопления заряда, можно видеть, что если может быть сохранен только небольшой уровень заряда, это будет представлять более высокий уровень ограничения тока, который может проходить через конденсатор, чем тот, который может накапливать гораздо больше заряда.

    «Ограничение» тока, который может проходить через конденсатор, называется реактивным сопротивлением конденсатора.

    Реактивное сопротивление конденсатора отличается от сопротивления резистора, но тем не менее измеряется в Омах точно так же. Реактивное сопротивление конденсатора зависит от номинала конденсатора, а также от рабочей частоты. Чем выше частота, тем меньше реактивное сопротивление.

    Установлено, что чем больше частота, тем ниже реактивное сопротивление, и для конденсатора заданного номинала видна кривая, подобная показанной ниже.

    Емкостное реактивное сопротивление в зависимости от частоты

    Расчет реактивного сопротивления конденсатора

    Можно представить, что чем больше конденсатор, тем больше заряда он может хранить и, следовательно, тем меньше он будет ограничивать протекание тока.

    Большое влияние также оказывает частота изменения тока. Если частота выше, это означает большее изменение накопленного заряда и, следовательно, ограничение по току, т.е. реактивное сопротивление меньше.

    Основное уравнение для реактивного сопротивления конденсатора:

    Где
        X c — емкостное реактивное сопротивление в Омах
        ω — угловая скорость в радианах в секунду
         C — ёмкость в фарадах

    Однако, как правило, гораздо полезнее рассчитывать реактивное сопротивление, зная частоту.Частота в циклах в секунду или герцах используется как единица гораздо шире, чем угловая скорость.

    Где
        X c — емкостное сопротивление в Омах
        f — частота в герцах
        C — емкость в фарадах

    В качестве примера можно рассчитать реактивное сопротивление конденсатора емкостью 1 мкФ на частоте 1 кГц.

    Непосредственная подстановка в уравнение и использование 2 π вместо 6, что является достаточно точным приближением для большинства расчетов.

    Xc= 12π10310-6

    Это упрощает до:

    Xc= 166 Ом

    Таким образом, можно увидеть, что очень легко рассчитать реактивное сопротивление конденсатора. Главное, на что следует обратить внимание, это то, что все частоты и емкости измеряются в Гц и фарадах. Отслеживание нулей или степени десяти множителей на рисунках является ключом к получению правильного ответа.

    Текущие расчеты

    На следующем этапе нужно посмотреть, как можно рассчитать ток, например, для конденсатора, подобного приведенному выше.

    Если единственным присутствующим компонентом является конденсатор, то необходимо просто применить закон Ома и рассчитать напряжение или ток и т. д., зная две другие переменные. Также возможно рассчитать реактивное сопротивление, зная напряжение и ток.

    Это просто вопрос замены «R» в уравнении закона Ома на X c .

    Также можно использовать треугольники закона Ома для вычисления значений неизвестной переменной.

    Можно видеть, что сопротивление R, обычно наблюдаемое в уравнении закона Ома и треугольнике закона Ома, просто заменено емкостным сопротивлением X c .

    Добавление сопротивления и реактивного сопротивления

    Хотя сопротивление и реактивное сопротивление очень похожи, и значения обоих измеряются в Омах, они не совсем одинаковы. Ток и напряжение сдвинуты по фазе на 90°, тогда как для резистора они совпадают по фазе.

    В результате невозможно напрямую сложить сопротивление резистора и реактивное сопротивление конденсатора.

    Вместо этого они должны суммироваться «векторно». Другими словами, необходимо возвести каждое значение в квадрат, а затем сложить их вместе и извлечь квадратный корень из этой цифры. Укажите в более математическом формате:

    . Xtotal2 = Xc2+R2

    Это можно выразить более удобно для вычислений как:

    Xtotal = Xc2+R2

    Сложив таким образом две величины, можно рассчитать полное сопротивление комбинации резистора и конденсатора.

    Также можно использовать закон Ома для расчета тока, напряжения и т. д. обычным способом.

    Емкостное реактивное сопротивление является ключевой величиной во всех формах электрических электронных цепей. Поскольку конденсаторы используются практически во всех электронных устройствах, понимание того, как рассчитать реактивное сопротивление и как оно взаимодействует с резисторами и другими электронными компонентами, является ключевым элементом для многих электронных схем. Несмотря на то, что расчеты относительно просты, они очень важны во многих областях.

    Дополнительные основные понятия и руководства по электронике:
    Напряжение Текущий Власть Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность РЧ-шум Сигналы
        Вернуться в меню основных понятий электроники .. .

    Емкостное и емкостное реактивное сопротивление — Inst Tools

    Конденсаторы

    Изменение переменного напряжения, приложенного к конденсатору, заряд конденсатора и ток, протекающий через конденсатор, представлены на рисунке 3.

    Рисунок 3: Напряжение, заряд и ток в конденсаторе

    Ток, протекающий в цепи, содержащей емкость, зависит от скорости изменения напряжения.Течение на рис. 3 максимально в точках a, c и e. В этих точках напряжение изменяется с максимальной скоростью (т. е. проходит через ноль).

    Между точками a и b напряжение и заряд увеличиваются, а ток поступает в конденсатор, но его значение уменьшается. В точке b конденсатор полностью заряжен, а ток равен нулю. От точек b к c напряжение и заряд уменьшаются по мере разряда конденсатора, а его ток течет в направлении, противоположном напряжению.От точек с до d конденсатор начинает заряжаться в обратном направлении, а напряжение и ток снова в одном направлении.

    В точке d конденсатор полностью заряжен, и ток снова равен нулю. От точек d до e конденсатор разряжается, и протекание тока противоположно напряжению. На рис. 3 ток опережает приложенное напряжение на 90°. В любой чисто емкостной цепи ток опережает приложенное напряжение на 90°.

    Емкостное реактивное сопротивление

    Емкостное реактивное сопротивление — это сопротивление конденсатора или емкостной цепи протеканию тока.Ток, протекающий в емкостной цепи, прямо пропорционален емкости и скорости изменения приложенного напряжения. Скорость изменения приложенного напряжения определяется частотой источника питания; поэтому, если частота емкости данной цепи увеличивается, ток увеличивается.

    Можно также сказать, что если частота или емкость увеличиваются, сопротивление току уменьшается; следовательно, емкостное реактивное сопротивление, которое противодействует протеканию тока, обратно пропорционально частоте и емкости.

    Емкостное реактивное сопротивление X C измеряется в омах, как и индуктивное реактивное сопротивление.

    Приведенное ниже уравнение является математическим представлением емкостного реактивного сопротивления.

    где

    f = частота (Гц)
    π = ~3,14
    C = емкость (фарады)

    Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление емкостного реактивного сопротивления, когда емкость выражается в микрофарадах (мкФ).

    Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление тока, протекающего в цепи только с емкостным реактивным сопротивлением.

    , где
    I = эффективный ток (А)
    E = эффективное напряжение на емкостном реактивном сопротивлении (В)
    X C = емкостное реактивное сопротивление (Ом)

    Пример:

    Конденсатор емкостью 10 мкФ подключен к источнику питания 120 В, 60 Гц (см. рис. 4). Найти емкостное сопротивление и силу тока в цепи. Нарисуйте векторную диаграмму.

    Рисунок 4: Схема и векторная диаграмма

    Решение:

    1.Емкостное реактивное сопротивление

    X C = 1 000 000 / [ (2)(3,14)(60)(10)]

    X C = 1 000 000 / 3768 = 265,4 Ом

    2. Ток, протекающий в цепи

    I = 120/265,4 = 0,452 А

    3. Векторная диаграмма, показывающая опережение тока по напряжению на 90°, представлена ​​на рисунке 4b.

    Емкостное реактивное сопротивление | Руководство по базовому обучению электронике

    Конденсатор по своей структуре состоит из двух проводников, разделенных изолятором, который часто называют диэлектриком.Он часто используется для фильтрации составляющей постоянного тока в электронных схемах, поскольку пропускает только составляющую постоянного тока. Это означает, что для очень низких частот (высокая составляющая постоянного тока и низкая составляющая переменного тока) конденсатор действует как разомкнутая цепь. И наоборот, для высоких частот (высокая составляющая переменного тока, низкая составляющая постоянного тока) он действует как замкнутая цепь. Это явление лучше емкостного реактивного сопротивления.

    Расчет емкостного реактивного сопротивления

    Чем ниже частота приложенного напряжения, тем больше времени требуется для полной зарядки конденсатора, прежде чем напряжение изменит полярность и снова начнет разряжать конденсатор.Таким образом, конденсатор проводит больше времени полностью заряженным и пропуская гораздо меньший ток, что приводит к меньшему току на низких частотах. Когда применяется более высокая частота, конденсатор переходит от зарядки к разрядке быстрее, позволяя протекать большему току. Противодействие протеканию тока в любом конденсаторе обратно пропорционально частоте и выражается формулой:

    График емкостного реактивного сопротивления

    Графическое представление емкостного реактивного сопротивления w.р.т. Частота

    Емкостное сопротивление (обозначение X C ) является мерой сопротивления конденсатора переменному току. Как и сопротивление, оно измеряется в омах, но реактивное сопротивление является более сложным, чем сопротивление, поскольку его значение зависит от частоты (f) сигнала, проходящего через конденсатор. Реактивное сопротивление также обратно пропорционально величине емкости (С), т.е. значение X C при любой частоте будет меньше у больших конденсаторов, чем у меньших. Все конденсаторы имеют бесконечно высокие значения реактивного сопротивления при 0 Гц, но у больших конденсаторов реактивное сопротивление падает до низкого уровня на гораздо более низких частотах, чем у меньших конденсаторов.Следовательно, в низкочастотных приложениях предпочтительны конденсаторы большей емкости.


    Заинтересовались? Ознакомьтесь с другими статьями по основам электроники в учебном уголке.

    Эта статья была впервые опубликована 4 ноября 2017 г. и обновлена ​​27 марта 2019 г.
    Предыдущая статьяКак сделать свой собственный блок питания для ноутбука?Следующая статьяДАТЧИКИ: как проверить фальсификацию продуктов

    Реактивное, индуктивное и емкостное | Физика II

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Схема зависимости напряжения и тока от времени в простых индуктивных, емкостных и резистивных цепях.
    • Рассчитать индуктивное и емкостное сопротивление.
    • Расчет тока и/или напряжения в простых индуктивных, емкостных и резистивных цепях.

    Многие схемы также содержат конденсаторы и катушки индуктивности в дополнение к резисторам и источнику переменного напряжения. Мы видели, как конденсаторы и катушки индуктивности реагируют на постоянное напряжение при его включении и выключении. Теперь мы рассмотрим, как катушки индуктивности и конденсаторы реагируют на синусоидальное переменное напряжение.

    Катушки индуктивности и индуктивное сопротивление

    Предположим, что катушка индуктивности подключена непосредственно к источнику переменного напряжения, как показано на рисунке 1.Разумно предположить пренебрежимо малое сопротивление, так как на практике мы можем сделать сопротивление катушки индуктивности настолько малым, что оно окажет незначительное влияние на цепь. Также показан график зависимости напряжения и тока от времени.

    Рис. 1. (a) Источник переменного напряжения, включенный последовательно с катушкой индуктивности, имеющей незначительное сопротивление. (б) График тока и напряжения на катушке индуктивности в зависимости от времени.

    График на рис. 1(b) начинается с максимального напряжения. Обратите внимание, что ток начинается с нуля и достигает своего пика 90 244 после 90 245 управляющего им напряжения, как это было в случае, когда в предыдущем разделе было включено постоянное напряжение.Когда напряжение в точке а становится отрицательным, ток начинает уменьшаться; он становится равным нулю в точке b, где напряжение является самым отрицательным. Затем ток становится отрицательным, снова следуя за напряжением. Напряжение становится положительным в точке с и начинает делать ток менее отрицательным. В точке d ток проходит через нуль как раз в тот момент, когда напряжение достигает своего положительного пика, чтобы начать новый цикл. Это поведение резюмируется следующим образом:

    Напряжение переменного тока в дросселе

    Когда на катушку индуктивности подается синусоидальное напряжение, напряжение опережает ток на одну четвертую периода или на фазовый угол 90º.

    Ток отстает от напряжения, так как катушки индуктивности препятствуют изменению тока. Изменение тока индуцирует противо-ЭДС 90 244 В 90 245 = − 90 244 L 90 245 (Δ 90 244 I 90 245 / Δ 90 244 t 90 245 ). Это считается эффективным сопротивлением катушки индуктивности переменному току. Действующее значение тока I через катушку индуктивности L определяется вариантом закона Ома:

    [латекс]I=\frac{V}{{X}_{L}}\\[/латекс],

    , где В — среднеквадратичное напряжение на катушке индуктивности, а X L определяется как

    [латекс]{X}_{L}=2\pi{fL}\\[/латекс],

    с f частотой источника переменного напряжения в герцах (Анализ цепи с использованием правила цикла Кирхгофа и исчисления фактически дает это выражение). X L называется индуктивным сопротивлением , потому что индуктор препятствует протеканию тока. X L измеряется в омах (1 Гн = 1 Ом ⋅ с, так что частота, умноженная на индуктивность, выражается в (циклах/с)(Ом ⋅ с)=Ом)), что соответствует его роли в качестве эффективное сопротивление. Имеет смысл, что X L пропорционально L , поскольку чем больше индукция, тем больше ее сопротивление изменению.Также разумно, что X L пропорционально частоте f , поскольку большая частота означает большее изменение тока. То есть Δ I / Δ t велико для больших частот (большие f , малые Δ t ). Чем больше изменение, тем больше сопротивление индуктора.

    Пример 1. Расчет индуктивного сопротивления, а затем тока

    (a) Рассчитайте индуктивное сопротивление 3.00 мГн при подаче переменного напряжения 60,0 Гц и 10,0 кГц. б) Чему равно среднеквадратичное значение тока на каждой частоте, если приложенное среднеквадратичное напряжение равно 120 В?

    Стратегия

    Индуктивное сопротивление находится непосредственно из выражения X L   = 2πf L . После того, как X L найдено на каждой частоте, можно использовать закон Ома, как указано в уравнении I = V / X L , чтобы найти ток на каждой частоте.

    Решение для (а)

    Ввод частоты и индуктивности в уравнение

    X L   = 2πf L = 6,28 (60,0/с) (3,00 мГн) = 1,13 Ом при 60 Гц.

    Аналогично, на частоте 10 кГц

    X L   = 2πf L = 6,28 (1,00 × 10 4 /с) (3,00 мГн) = 188 Ом при 10 кГц.

    Решение для (b)

    Среднеквадратичное значение тока теперь находится с использованием версии закона Ома в уравнении В / X L , при условии, что приложенное среднеквадратичное напряжение составляет 120 В.Для первой частоты это дает

    [латекс]I=\frac{V}{{X}_{L}}=\frac{120\text{ V}}{1.13\text{ }\Omega}=106\text{ A at } 60\ текст{Гц}\\[/латекс].

    Аналогично, на частоте 10 кГц

    [латекс]I=\frac{V}{{X}_{L}}=\frac{120\text{V}}{188\text{ }\Omega}=0,637\text {A at} 10\ текст{кГц}\\[/латекс].

    Обсуждение

    Катушка индуктивности очень по-разному реагирует на двух разных частотах. На более высокой частоте его реактивное сопротивление велико, а ток мал, что соответствует тому, как индуктор препятствует быстрому изменению.Таким образом, высокие частоты препятствуют больше всего. Индукторы можно использовать для фильтрации высоких частот; например, большой индуктор можно включить последовательно с системой воспроизведения звука или последовательно с вашим домашним компьютером, чтобы уменьшить высокочастотный звук, выходящий из ваших динамиков, или высокочастотные скачки мощности в вашем компьютере.

    Обратите внимание, что хотя сопротивление в рассматриваемой цепи незначительно, переменный ток не очень велик, поскольку индуктивное сопротивление препятствует его протеканию.При переменном токе нет времени для того, чтобы ток стал чрезвычайно большим.

    Конденсаторы и емкостные реактивные сопротивления

    Рассмотрим конденсатор, подключенный непосредственно к источнику переменного напряжения, как показано на рис. 2. Сопротивление такой цепи можно сделать настолько малым, что оно оказывает незначительное влияние по сравнению с конденсатором, поэтому мы можем предположить пренебрежимо малое сопротивление. Напряжение на конденсаторе и ток представлены на рисунке как функции времени.

    Рис. 2.(a) Источник переменного напряжения, включенный последовательно с конденсатором C, имеющим пренебрежимо малое сопротивление. (б) График тока и напряжения на конденсаторе в зависимости от времени.

    График на рис. 2 начинается с максимального напряжения на конденсаторе. В этот момент ток равен нулю, потому что конденсатор полностью заряжен и останавливает поток. Затем напряжение падает, а ток становится отрицательным по мере разряда конденсатора. В точке а конденсатор полностью разряжен (на нем Q = 0 ), и напряжение на нем равно нулю.Ток между точками a и b остается отрицательным, что приводит к изменению напряжения на конденсаторе. Это завершается в точке b, где ток равен нулю, а напряжение имеет самое отрицательное значение. Ток становится положительным после точки b, нейтрализуя заряд конденсатора и сводя напряжение к нулю в точке c, что позволяет току достигать своего максимума. Между точками c и d ток падает до нуля, когда напряжение достигает своего пика, и процесс начинает повторяться. На протяжении цикла напряжение следует за током на одну четвертую цикла:

    Напряжение переменного тока в конденсаторе

    Когда на конденсатор подается синусоидальное напряжение, напряжение следует за током на одну четвертую периода или на фазовый угол 90º.

    Конденсатор влияет на ток, имея возможность полностью остановить его при полной зарядке. Поскольку применяется переменное напряжение, существует среднеквадратичное значение тока, но оно ограничено конденсатором. Это считается эффективным сопротивлением конденсатора переменному току, поэтому среднеквадратичное значение тока I в цепи, содержащей только конденсатор C , согласно другой версии закона Ома равно

    .

    [латекс]I=\frac{V}{{X}_{C}}\\[/латекс],

    Где V — RMS напряжение и x

    4 C C C L , это выражение для x C результаты из анализа цепи используя правила Кирхгофа и исчисление), чтобы быть

    [латекс]{X}_{C}=\frac{1}{2\pi fC}\\[/латекс],

    , где X C называется емкостным реактивным сопротивлением , потому что конденсатор реагирует на сопротивление току. X C измеряется в омах (проверка оставлена ​​читателю в качестве упражнения). X C обратно пропорциональна емкости C ; чем больше конденсатор, тем больший заряд он может хранить и тем больший ток может протекать. Оно также обратно пропорционально частоте f ; чем больше частота, тем меньше времени остается для полной зарядки конденсатора, и поэтому он меньше препятствует току.

    Пример 2. Расчет емкостного реактивного сопротивления, а затем тока

    (a) Рассчитайте емкостное реактивное сопротивление конденсатора емкостью 5,00 мФ при подаче переменного напряжения частотой 60,0 Гц и 10,0 кГц. б) Чему равно среднеквадратичное значение тока, если приложенное среднеквадратичное напряжение равно 120 В?

    Стратегия

    Емкостное сопротивление находится непосредственно из выражения [latex]{X}_{C}=\frac{1}{2\pi fC}\\[/latex]. После того, как X C найдено на каждой частоте, можно использовать закон Ома, сформулированный как I = V / X C тока на каждой частоте.

    Решение для (а)

    Ввод частоты и емкости в [latex]{X}_{C}=\frac{1}{2\pi fC}\\[/latex] дает

    [латекс]\begin{array}{lll}{X}_{C}& =& \frac{1}{2\pi fC}\\ & =& \frac{1}{6.28\left(60.0/ \text{s}\right)\left(5.00\text{ }\mu\text{F}\right)}=531\text{ }\Omega\text{ при }60\text{ Гц}\end{массив }\\[/латекс].

    Аналогично, на частоте 10 кГц

    [латекс]\begin{array}{lll}{X}_{C}& =& \frac{1}{2\pi fC}=\frac{1}{6.{4}/\text{s}\right)\left(5.00\mu\text{F}\right)}\\ & =& 3.18\text{ }\Omega\text{ при }10 \text{ кГц} \end{массив}\\[/латекс].

    Решение для (b)

    Среднеквадратичное значение тока теперь находится с использованием версии закона Ома в I = В / X C , учитывая приложенное среднеквадратичное напряжение 120 В. Для первой частоты это дает

    [латекс]I=\frac{V}{{X}_{C}}=\frac{120 \text{ V}}{531\text{ }\Omega}=0,226 \text{ A at }60\ текст{Гц}\\[/латекс].

    Аналогично, на частоте 10 кГц

    [латекс]I=\frac{V}{{X}_{C}}=\frac{120 \text{ V}}{3,18\text{ }\Omega}=3,37 \text{ A at }10 \ текст{Гц}\\[/латекс].

    Обсуждение

    Конденсатор очень по-разному реагирует на двух разных частотах, и совершенно противоположным образом реагирует катушка индуктивности. На более высокой частоте его реактивное сопротивление мало, а ток велик. Конденсаторы способствуют изменениям, тогда как индукторы сопротивляются изменениям. Конденсаторы больше всего препятствуют низким частотам, поскольку низкая частота дает им время зарядиться и остановить ток.Конденсаторы можно использовать для фильтрации низких частот. Например, конденсатор, включенный последовательно со звуковоспроизводящей системой, избавляет ее от гула частотой 60 Гц.

    Хотя конденсатор в основном представляет собой разомкнутую цепь, в цепи с переменным напряжением, приложенным к конденсатору, существует среднеквадратичное значение тока. Это связано с тем, что напряжение постоянно меняется, заряжая и разряжая конденсатор. Если частота стремится к нулю (постоянный ток), X C стремится к бесконечности, а ток равен нулю после зарядки конденсатора.На очень высоких частотах реактивное сопротивление конденсатора стремится к нулю — он имеет пренебрежимо малое реактивное сопротивление и не препятствует протеканию тока (он действует как простой провод). Конденсаторы действуют на цепи переменного тока противоположно действию катушек индуктивности .

    Резисторы в цепи переменного тока

    Напомню, что на рис. 3 показано напряжение переменного тока, приложенное к резистору, и график зависимости напряжения и тока от времени. Напряжение и ток равны в фазе в резисторе.Поведение простого сопротивления в цепи не зависит от частоты:

    Рис. 3. (a) Источник переменного напряжения последовательно с резистором. (b) График зависимости тока и напряжения на резисторе от времени, показывающий, что они точно совпадают по фазе.

    Напряжение переменного тока в резисторе

    Когда на резистор подается синусоидальное напряжение, напряжение точно совпадает по фазе с током — они имеют угол сдвига фаз 0º.

    Резюме раздела

    • Для катушек индуктивности в цепях переменного тока мы обнаружили, что когда к катушке индуктивности прикладывается синусоидальное напряжение, напряжение опережает ток на одну четвертую периода или на фазовый угол 90º.
    • Противодействие катушки индуктивности изменению тока выражается как вид сопротивления переменному току.
    • Закон Ома для катушки индуктивности

      [латекс]I=\frac{V}{{X}_{L}}\\[/латекс],

      , где В — среднеквадратичное значение напряжения на катушке индуктивности.

    • X L определяется как индуктивное реактивное сопротивление, определяемое формулой

      [латекс]{X}_{L}=2\pi fL\\[/латекс],

      с f частотой источника переменного напряжения в герцах.

    • Индуктивное сопротивление  X L измеряется в омах и имеет наибольшее значение на высоких частотах.
    • Для конденсаторов мы обнаружили, что когда к конденсатору прикладывается синусоидальное напряжение, напряжение следует за током на одну четвертую периода или на фазовый угол 90º.
    • Поскольку конденсатор может останавливать ток при полной зарядке, он ограничивает ток и предлагает другую форму сопротивления переменному току; Закон Ома для конденсатора

      [латекс]I=\frac{V}{{X}_{C}}\\[/латекс],

      , где В — среднеквадратичное напряжение на конденсаторе.

    • X C  определяется как емкостное реактивное сопротивление, определяемое выражением

      [латекс]{X}_{C}=\frac{1}{2\pi fC}\\[/latex].

    • X C измеряется в омах и максимальна на низких частотах.

    Концептуальные вопросы

    1. Пресбиакузис — возрастная потеря слуха, которая постепенно влияет на более высокие частоты. Усилитель слухового аппарата предназначен для одинакового усиления всех частот. Чтобы настроить его выход на пресбиакузис, вы бы включили конденсатор последовательно или параллельно с динамиком слухового аппарата? Объяснять.

    2. Будете ли вы использовать большую индуктивность или большую емкость последовательно с системой для фильтрации низких частот, таких как гул частотой 100 Гц в звуковой системе? Объяснять.

    3. Высокочастотный шум в сети переменного тока может повредить компьютеры. Использует ли сменный блок, предназначенный для предотвращения этого повреждения, большую индуктивность или большую емкость (последовательно с компьютером) для фильтрации таких высоких частот? Объяснять.

    4. Зависит ли индуктивность от тока, частоты или от того и другого? А индуктивное сопротивление?

    5. Объясните, почему конденсатор на рис. 4(а) действует как фильтр низких частот между двумя цепями, а конденсатор на рис. 4(б) действует как фильтр высоких частот.

    Рисунок 4. Конденсаторы и катушки индуктивности. Конденсатор с высокой частотой и низкой частотой.

    6. Если конденсаторы на рисунке 4 заменить катушками индуктивности, что будет работать как фильтр низких частот, а что как фильтр высоких частот?

    Задачи и упражнения

    1. При какой частоте дроссель 30,0 мГн будет иметь реактивное сопротивление 100 Ом?

    2. Какое значение индуктивности следует использовать, если требуется реактивное сопротивление 20,0 кОм на частоте 500 Гц?

    3.Какую емкость следует использовать для получения реактивного сопротивления 2,00 МОм при частоте 60,0 Гц?

    4. При какой частоте конденсатор емкостью 80,0 мФ будет иметь реактивное сопротивление 0,250 Ом?

    5. (a) Найдите ток через катушку индуктивности 0,500 Гн, подключенную к источнику переменного тока с частотой 60,0 Гц и напряжением 480 В. б) Какой будет сила тока на частоте 100 кГц?

    6. (a) Какой ток протекает, когда источник переменного тока с частотой 60,0 Гц, 480 В подключен к конденсатору 0,250 мкФ? б) Какой будет сила тока на частоте 25,0 кГц?

    7. А 20.Источник 0 кГц, 16,0 В, подключенный к катушке индуктивности, создает ток силой 2,00 А. Индуктивность какая?

    8. Источник 20,0 Гц, 16,0 В производит ток 2,00 мА при подключении к конденсатору. Какова емкость?

    9. (a) Катушка индуктивности, предназначенная для фильтрации высокочастотных помех от источника питания, подаваемого на персональный компьютер, устанавливается последовательно с компьютером. Какая минимальная индуктивность должна быть у него, чтобы создать реактивное сопротивление 2,00 кОм для шума 15,0 кГц? б) Каково его реактивное сопротивление при 60°.0 Гц?

    10. Конденсатор на рис. 4(а) предназначен для фильтрации низкочастотных сигналов, препятствуя их передаче между цепями. (а) Какая емкость необходима для создания реактивного сопротивления 100 кОм на частоте 120 Гц? б) Каким будет его реактивное сопротивление на частоте 1,00 МГц? (c) Обсудите последствия ваших ответов на вопросы (a) и (b).

    11. Конденсатор на рис. 4(b) фильтрует высокочастотные сигналы, замыкая их на землю. (a) Какая емкость необходима для создания реактивного сопротивления [латекс]\текст{10.0 m\Omega }[/latex] для сигнала 5,00 кГц? б) Каким будет его реактивное сопротивление при частоте 3,00 Гц? (c) Обсудите последствия ваших ответов на вопросы (a) и (b).

    12. Необоснованные результаты  При записи напряжений, вызванных мозговой активностью (ЭЭГ), на конденсатор подается сигнал 10,0 мВ с частотой 0,500 Гц, производящий ток 100 мА. Сопротивление незначительно. а) Чему равна емкость? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?

    13. Создайте свою собственную задачу Рассмотрим использование катушки индуктивности последовательно с компьютером, работающим от электричества 60 Гц. Постройте задачу, в которой вы вычисляете относительное снижение напряжения входящего высокочастотного шума по сравнению с напряжением 60 Гц. Среди вещей, которые следует учитывать, — приемлемое последовательное реактивное сопротивление катушки индуктивности для мощности 60 Гц и вероятные частоты шума, проходящего через линии электропередач.

    Глоссарий

    индуктивное сопротивление:
    сопротивление катушки индуктивности изменению тока; рассчитывается как X = 2π fL
    емкостное реактивное сопротивление:
    противодействие конденсатора изменению тока; рассчитано по формуле [латекс]{X}_{C}=\frac{1}{2\pi fC}\\[/latex]

    Избранные решения задач и упражнений

    1.531 Гц

    3. 1,33 нФ

    5. (а) 2,55 А (б) 1,53 мА

    7. 63,7 мкГн

    9. (а) 21,2 мГн (б) 8,00 Ом

     

    Рабочий лист емкостного реактивного сопротивления — электрические цепи переменного тока

    Пусть сами электроны дадут вам ответы на ваши «учебные задачи»!

    Примечания:

    По моему опыту, ученикам требуется много практики анализа цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью преподаватели обычно дают своим ученикам множество практических задач для решения и дают ответы, чтобы студенты могли проверить свою работу.Хотя этот подход позволяет учащимся хорошо разбираться в теории цепей, он не дает им полного образования.

    Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические занятия по построению схем и использованию тестового оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: студенты должны построить свои собственные «практические задачи» с реальными компонентами и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которые они не получили бы, просто решая уравнения.

    Еще одна причина для следования этому методу практики состоит в том, чтобы научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также разовьют реальные навыки устранения неполадок, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схемы.

    Потратьте несколько минут вместе с классом на изучение некоторых «правил» построения схем до того, как они начнутся. Обсудите эти вопросы со своими учениками в той же сократовской манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы из рабочих листов, а не просто говорите им, что они должны и не должны делать.Я не перестаю удивляться тому, как плохо студенты усваивают инструкции, представленные в формате типичной лекции (монолога инструктора)!

    Отличный способ познакомить учащихся с математическим анализом реальных цепей — предложить им сначала определить значения компонентов (L и C) на основе измерений напряжения и тока переменного тока. Самая простая схема, конечно же, представляет собой один компонент, подключенный к источнику питания! Это не только научит студентов правильно и безопасно настраивать цепи переменного тока, но также научит их измерять емкость и индуктивность без специального контрольно-измерительного оборудования.

    Примечание по реактивным компонентам: используйте качественные конденсаторы и катушки индуктивности, а для питания старайтесь использовать низкие частоты. Небольшие понижающие силовые трансформаторы хорошо работают с катушками индуктивности (не менее двух катушек индуктивности в одном корпусе!), если напряжение, подаваемое на любую обмотку трансформатора, меньше номинального напряжения этого трансформатора для этой обмотки (во избежание насыщения сердечника). ).

    Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потерянное впустую» время, необходимое для того, чтобы студенты строили реальные схемы, а не просто математически анализировали теоретические схемы:

    С какой целью студенты изучают ваш курс?

    Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то обязательно придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планирует, чтобы наши ученики делали что-то в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потерянное» время, потраченное на построение реальных схем, окупится огромными дивидендами, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

    Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они узнают, как выполнять первичные исследования , что дает им возможность самостоятельно продолжить свое образование в области электротехники/электроники.

    В большинстве наук реалистичные эксперименты гораздо сложнее и дороже поставить, чем электрические цепи. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих угрозы безопасности и стоящих меньше, чем учебник. Они не могут, а вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставьте ваших учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

    Емкостное реактивное сопротивление

    • Изучив этот раздел, вы сможете описать:
    • •Емкостное реактивное сопротивление.
    • •Взаимосвязь между реактивным сопротивлением, частотой и емкостью.
    • •Графическое представление емкостного сопротивления.

    В конденсаторе с постоянным напряжением модуль 4.2 показал, что ток падает до нуля после начального переходного периода. Однако при приложении переменного напряжения любой заметной частоты ток течет сначала в одном направлении, а затем в другом. Конденсатор сначала заряжается, а затем разряжается, поэтому при условии, что частота подаваемого переменного тока достаточно высока, конденсатор никогда не достигает своего полностью заряженного состояния с нулевым током ни при какой полярности, и ток продолжает течь все время.Величина протекающего тока будет зависеть от угловой скорости приложенного напряжения и от емкости конденсатора

    Рис. 6.2.1 Емкостное реактивное сопротивление X

    C

    Чем ниже частота приложенного напряжения, тем больше времени конденсатор должен достичь полностью заряженного состояния с нулевым током, прежде чем напряжение изменит свою полярность и снова начнет разряжать конденсатор. Таким образом, конденсатор проводит больше времени полностью заряженным и пропуская гораздо меньший ток, поэтому среднее значение протекающего тока меньше на низких частотах.Когда применяется более высокая частота, конденсатор переходит от заряда к разряду раньше на своей кривой заряда и остается дальше от своего полностью заряженного состояния. Как следствие, больше тока течет. Таким образом, сопротивление протеканию тока в любом конденсаторе заданного размера уменьшается с увеличением частоты. Это зависящее от частоты сопротивление протеканию тока в конденсаторе называется ЕМКОСТНОЙ РЕАКТИВНОЙ АКТИВНОСТЬЮ (X C ). Формула емкостного сопротивления:

    На рис. 6.2.1 показан график зависимости емкостного сопротивления от частоты для заданной емкости конденсатора, причем емкостное сопротивление (X C ) обратно пропорционально частоте (X C уменьшается по мере увеличения частоты).

    Реактивное сопротивление также обратно пропорционально величине емкости, и значение X C на любой конкретной частоте будет меньше у больших конденсаторов, чем у меньших. Все конденсаторы будут иметь бесконечно высокие значения реактивного сопротивления при 0 Гц (т.е. ток не течет при постоянном токе), но в больших конденсаторах реактивное сопротивление падает до низкого уровня на гораздо более низких частотах, чем в меньших конденсаторах. По этой причине конденсаторы большей емкости используются в низкочастотных устройствах.

     

    Работа, пример, отличия и приложения

    В цепи реактивное сопротивление представляет собой сопротивление, которое создается через конденсатор (C) и катушку индуктивности (L) протеканию переменного тока.Это во многом связано с сопротивлением, однако реактивное сопротивление изменяется в зависимости от частоты источника напряжения и измеряется в омах (Ом), а реактивное сопротивление по своей природе очень сложно, чем сопротивление, потому что его значение в основном зависит от частоты сигнала, протекающего через конденсатор. . Они доступны в двух типах, таких как с емкостным реактивным сопротивлением (XC) и индуктивным реактивным сопротивлением (XL). Итак, в этой статье обсуждается обзор емкостного реактивного сопротивления и его работа с приложениями.


    Что такое емкостное реактивное сопротивление?

    Емкостное реактивное сопротивление можно определить как; в цепи переменного тока сопротивление, предлагаемое конденсатором источнику переменного тока.Конденсатор сопротивляется изменениям в пределах разности потенциалов или напряжения на двух его пластинах. Он обратно пропорционален частоте сигнала и емкости. Обычно он обозначается через «Xc» и измеряется в омах (Ом).

    Как работает емкостный?

    Конденсатор — это пассивный компонент, используемый для накопления электроэнергии от источника энергии, такого как батарея. Он включает в себя две клеммы, которые разделены изолятором (диэлектрическим материалом) и соединены с двумя металлическими пластинами.После активации конденсатор быстро высвобождает электричество за доли секунды.

    Емкостное сопротивление в цепи переменного тока

    В цепи переменного тока протекание тока через конденсатор (С) прямо пропорционально скорости изменения напряжения питания. Если в напряжении используется синусоидальная волна, то в токе используется косинусоидальная волна. Но потоку тока по цепи переменного тока будет противодействовать некоторое сопротивление. Таким образом, этот тип противодействия току известен как емкостное реактивное сопротивление.Итак, конденсатор имеет емкостное сопротивление в цепях переменного тока.

    Цепь переменного тока

    Таким образом, он доступен только в цепях переменного тока на основе конденсаторов. В цепях переменного тока емкость конденсатора в основном зависит от положительных и отрицательных полупериодов источника напряжения. В основном это зависит от частоты питающего напряжения. Формула емкостного сопротивления может быть представлена ​​как

    .

    Емкостное реактивное сопротивление (Xc) = 1/2πfC

    Где, π = 3,14

    F= частота в герцах (Гц)

    C = емкость в фарадеях (Ф)

    В приведенном выше уравнении 2πƒ также может быть записано греческой буквой «ω» для обозначения угловой частоты.Из вышеприведенной формулы видно, что если меньшая емкость или частота увеличиваются, то общее емкостное реактивное сопротивление может быть уменьшено.

    Когда частота приближается к бесконечности, реактивное сопротивление конденсатора уменьшается до нуля, так что он действует как идеальный проводник.

    Но когда частота приближается к нулю, в противном случае постоянный ток, реактивное сопротивление конденсаторов увеличивается до бесконечности, что действует как огромное сопротивление. Итак, наконец, емкостное сопротивление (Xc) обратно пропорционально частоте (f) для любого значения емкости.

    Емкостное сопротивление в серии

    Когда конденсаторы соединены последовательно, вся емкость меньше емкости одного из соединенных конденсаторов. Если минимум два или более конденсаторов соединены последовательно, то общий эффект будет таким же, как у одного конденсатора, включая общее расстояние между пластинами отдельных конденсаторов.

    Cобщ = 1/1/C1+1/C2 +…+1/Cin

    Емкостное сопротивление при параллельном подключении

    Когда конденсаторы соединены параллельно, общая емкость равна количеству емкостей отдельных конденсаторов.Если два или более конденсатора соединены параллельно, то общий эффект будет таким же, как у одного эквивалентного конденсатора, включая общую площадь пластин отдельных конденсаторов.

    Cобщ = C1+C2+…+Cin

    Емкостное реактивное сопротивление в последовательном и параллельном соединении

    Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о конденсаторах в последовательном и параллельном соединении

    Пример:

    Три конденсатора в цепи типа C1 = 10 мкФ, C2 = 20 мкФ и C3 = 25 мкФ подключены к источнику с частотой 60 Гц, тогда каково емкостное реактивное сопротивление (Xc), когда конденсаторы соединены последовательно и параллельно?

    Для серийных конденсаторов:

    Мы знаем, что значения для цепи последовательного соединения такие, как C1 = 10 мкФ, C2 = 20 мкФ и C3 = 25 мкФ.

    Конденсаторы в последовательном соединении

    Если конденсаторы соединены последовательно, то Ctotal = 1/1/C1+1/C2 +1/C3

    1/С1 = 1/10 = 0,1

    1/С2 = 1/20 = 0,05

    1/С3 = 1/25 = 0,04

    Cобщ = 1/1/C1+1/C2 +1/C3 => 1/0,1+0,05+0,04

    Cобщ = 0,1/0,19 = 5,26 мкФ

    Для параллельных конденсаторов:

    Мы знаем, что значения для схемы параллельного соединения такие, как C1 = 10 мкФ, C2 = 20 мкФ и C3 = 25 мкФ.

    Конденсаторы в параллельном соединении

    Если конденсаторы соединены параллельно, то Ctotal = C1+C2 +C3

    Cобщ = 10+20+25 = 55 мкФ

    График зависимости емкостного реактивного сопротивления от частоты

    Характеристики между емкостным реактивным сопротивлением и частотой показаны ниже. На следующем графике емкостное реактивное сопротивление конденсатора уменьшается, когда частота источника питания увеличивается в цепи.Таким образом, это ясно указывает на то, что емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте питания для приложенного сигнала переменного тока.

    Емкостное реактивное сопротивление в зависимости от частоты

    Кроме того, как только увеличивается частота источника напряжения, используемого в цепи переменного тока, протекание тока в цепи переменного тока увеличивается линейно. Таким образом, увеличение тока в цепи переменного тока в основном происходит за счет изменения напряжения на двух обкладках конденсатора.

    Сравнение емкостного реактивного сопротивления с индуктивным реактивным сопротивлением

    Различие между емкостным реактивным сопротивлением и индуктивным реактивным сопротивлением заключается в следующем.

    Емкостное реактивное сопротивление

    Индуктивное сопротивление

    Емкостное сопротивление часто связано с изменением электрического поля между двумя проводящими пластинами, расположенными отдельно друг от друга из изоляционного материала. Индуктивное сопротивление обычно связано с магнитным полем вблизи проводника с током.
    Обозначается ‘X C Индуктивное сопротивление обозначается «X L »
    Единицей измерения емкостного сопротивления является «Ом» Единицей измерения индуктивного сопротивления является «Ом».
    Он может быть сформирован из-за конденсатора, известного как емкостной элемент. Он может быть сформирован из-за катушки индуктивности, которая известна как индуктивный элемент.
    Его формула: Xc = 1/2πfC Его формула формулы XL =  2πfL
    Функция емкостных элементов заключается в хранении электрической энергии в форме электрического поля. Функция индуктивного элемента заключается в хранении электрической энергии в форме магнитного поля.
    Возникает из-за противодействия напряжения на конденсаторах. Генерируется из-за сопротивления тока на катушке индуктивности.
    Это создаст задержку между напряжением и током. Это создаст отставание по мощности между осциллограммами напряжения и тока.

    Приложения

    Приложения емкостного сопротивления включают следующее.

    • Он используется в различных цепях, например, в фильтрах переменного тока или в сглаживающих цепях источников питания постоянного тока, для уменьшения нежелательных эффектов пульсаций напряжения, поскольку конденсатор подает сигнал короткого замыкания на любые ненужные частотные сигналы на клеммах o/p.
    • Емкостное реактивное сопротивление используется для блокировки постоянного тока, но обеспечивает меньшее реактивное сопротивление для переменного тока.
    • Для цепей переменного или постоянного тока сопротивление остается неизменным, но емкостное реактивное сопротивление зависит от частоты.
    • Требуемая емкость (C) становится меньше для более высоких частот.

    Какова роль емкостного сопротивления?

    Основная роль емкостного сопротивления — это мера того, как конденсатор ограничивает поток переменного тока. Измеряется в омах.

    Почему конденсаторы блокируют низкие частоты?

    Конденсатор является реактивным устройством, поэтому он блокирует низкие частоты, такие как постоянный ток, и пропускает высокие частоты, такие как переменный ток.Конденсатор имеет высокий импеданс/сопротивление для низкочастотных сигналов, поэтому эти сигналы блокируются.

    Как емкостное реактивное сопротивление XC зависит от частоты?

    Емкостное реактивное сопротивление (Xc) конденсатора уменьшается, когда увеличивается частота на двух его пластинах. Таким образом, емкостное сопротивление (Xc) обратно пропорционально частоте.

    На что влияет емкостное сопротивление?

    Эффект емкостного сопротивления заключается в том, что поток тока управляет напряжением.

    Каковы комбинированные эффекты сопротивления, индуктивного сопротивления и емкостного сопротивления?

    Комбинированный эффект сопротивления и реактивного сопротивления, как индуктивного и емкостного, составляет полное противодействие протеканию тока в цепи переменного тока, которое известно как импеданс (Z). Импеданс можно измерить в омах.

    Каково общее емкостное сопротивление?

    Общее реактивное сопротивление представляет собой сумму отдельных реактивных сопротивлений. Таким образом, емкостное реактивное сопротивление (X) конденсатора (C) можно измерить, используя следующую формулу: Xc = 1/2 πfc.

    Итак, это обзор емкостного реактивного сопротивления. Таким образом, это реактивное сопротивление предотвращает подачу постоянной составляющей сигнала, за исключением того, что оно повлияет на переменный сигнал, который может появиться.

    0 comments on “Реактивное сопротивление емкости: Страница не найдена — ELQUANTA.RU

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.