Емкостное сопротивление курс электротехникиИз предыдущих лекций мы знаем, что ток в цепи с емкостью может идти лишь при изменении приложенного к ней переменного напряжения, причем сила тока, идущего по цепи при заряде и разряде конденсатора, будет тем выше, чем более номинал емкости конденсатора и чем быстрее осуществляются изменения приложеной ЭДС.
Конденсатор, в цепи переменного тока, влияет на силу идущего по цепи тока, т. е. ведет себя как обычное сопротивление. Величина емкостного сопротивления тем ниже, чем выше значение емкости и чем больше частота переменного тока. И наоборот, сопротивление конденсатора переменному току возрастает с снижением его номинала емкости и падением частоты. Для постоянного тока, т. е. при нулевой частоте, емкостное сопротивление стремится к бесконечност, благодоря этому основному свойству конденсатора постоянный ток по цепи с емкостью протекать не способен. Величину емкостного сопротивления можно вычислить по следующей формуле ниже:  где Хс — емкостное сопротивление конденсатора в ом;
f—частота переменного тока в гц; ω — угловая частота переменного тока; С — емкость конденсатора в фарадах При наличии конденсатора в цепи переменного тока, в ней, как и в случае с индуктивностью, не затрачивается мощность, так как фазы напряжения и тока сдвинуты друг относительно друга на 90°. Энергия в течение ¼ периода — при заряде емкости — сохраняется в электрическом поле конденсатора, а в течение другой ¼ периода — при разряде — поступает обратно в цепь. Поэтому емкостное сопротивление, как же как и ранее изученное, индуктивное сопротивление, является реактивным или безваттным. при прохождении через конденсатор переменного тока затрачивается большая или меньшая активная мощность, обусловленная происходящими процессами состояния диэлектрика пластин конденсатора. Кроме того, абсолютно совершенной изоляции между пластинами не существует; утечка в изоляции в них приводит к тому, что параллельно конденсатору как бы оказывается подсоединенным резистор, по которому проходит ток и в котором, тратится небольшая мощность. В обоих случаях она тратится совершенно бесполезно и расходуется на нагревание диэлектрика, поэтому ее стали считать мощностью потерь диэлектрика и потерями утечки. Конденсатор в цепи переменного тока можно сравнить с гибкостью пружины. При этом для исключения недоразумений условимся под гибкостью понимать не упругость пружины, а величину, ей обратную, т. е. «податливость» пружины. Предположим, что мы периодически сжимаем и растягиваем спиральную пружину, закрепленную одним концом к стенке. Время, в течение которого идет полный цикл сжатия и растяжения пружины, условно будет соответствовать периоду протекания тока. Т.е, мы в течение первой ¼ будем сжимать пружину, в течение второй ¼ отпускать ее, в течение третьей ¼ растягивать и в течение последней опять отпускать. Кроме того, условно примим тот факт, что наши усилия в течение периода будут неравномерными, а точнее: они будут потихоньку нарастать от нуля до максимума в течение первой и третьей ¼и снижаться от максимума до нуля в течение второй и четвертой ¼ периода. Сжимая и растягивая пружину мы заметим, что в начале первой ¼ незакрепленный конец будет перемещаться довольно быстро при достаточно малых усилиях приложенных с нашей стороны. В конце первой ¼ когда пружина уже сожмется, наоборот, несмотря на более значительные усилия, незакрепленный конец будет двигаться гораздо медленнее. В продолжение второй ¼ периода, когда мы потихоньку ослабляем давление на пружину, ее незакрепленный конец начнет перемещаться по направлению от стены к нам, хотя наши усилия по сдерживанию направлены по направлению к стене. При этом, следует отметить, что приложенные усилия в начале второй ¼ будут максимальными, а скорость перемещения незакрепленного конца - минимальной. В конце же второй ¼ периода, когда усилия будут минимальными, скорость перемещения пружины будет максимальной и т. п. 
Продолжив аналогичные рассуждения для следующей ½ периода (для третьей и четвертой ¼) и построив графики (рисунок ,б) изменения наших сил и скорости перемещения конца пружины, мы увидим, что эти графики в точности повторяют графики ЭДС и тока в емкостной цепи (рисунок а), причем график усилий соответствует графику ЭДС , а график скорости — силе протекающего тока. Пружина, так же как и емкость, в течение одной ¼ периода накапливает энергию, а в течение другой отдает ее обратно. Чем ниже гибкость пружины, тем выше противодействие она будет окажет нашим усилиям. Точно так же и в электрической цепи: чем ниже емкость, тем больше будет сопротивление цепи переменного тока при данной частоте. И наконец, чем с меньшей скоростью мы будем сжимать и растягивать пружину, тем ниже будет скорость движения ее конца. Аналогично этому, чем ниже частота, тем ниже сила тока при этой ЭДС. При постоянном давлении на пружину, она сожмется и на этом ее перемещение полностью остановится, соответственно как при постоянной ЭДС, емкость только зарядится и на этом прекратится дальнейшее перемещение свободных носителей заряда (электронов).
|
    |
