Κύκλωμα AC που περιέχει μόνο πυκνωτή

Ορισμένα κυκλώματα τροφοδοτούνται από εναλλασσόμενο ρεύμα ή εναλλασσόμενη τάση. Τέτοια κυκλώματα είναι γνωστά ως κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Η τάση ή το ρεύμα που μεταβάλλεται εναλλάξ γύρω από μια μέση τιμή και αντιστρέφεται στην κατεύθυνση είναι γνωστό ως εναλλασσόμενη τάση ή ρεύμα.

Η χωρητικότητα είναι φορτίο που αποθηκεύεται στην πλάκα του. Κατά την εφαρμογή εναλλασσόμενου ρεύματος, ένας πυκνωτής θα φορτίζει εναλλάξ και θα εκφορτίζεται με τη συχνότητα του παρεχόμενου ρεύματος AC. Κατά τη μετάβαση από τον θετικό στον αρνητικό μισό κύκλο της τάσης τροφοδοσίας ή αντίστροφα στα σημεία 0o και 180o κατά μήκος του ημιτονοειδούς κύματος, η αναλογικότητα του ρεύματος φόρτισης είναι ευθέως ανάλογη με την ποσότητα της αλλαγής της τάσης στις πλάκες.

DC εναντίον AC

• Η συνεχής ροή ηλεκτρονίων προς μια ορισμένη κατεύθυνση ή προς τα εμπρός εμφανίζεται σε συνεχές ρεύμα. Το AC είναι η ασυνεχής ροή ηλεκτρονίων που αλλάζει κατεύθυνση περιοδικά. Όταν μεταβαίνει από αρνητικό σε θετικό, αυτός ο διακόπτης ισχύος αλλάζει επίσης τις τιμές τάσης.
• Το συνεχές ρεύμα και το εναλλασσόμενο ρεύμα διαφέρουν από γενιά σε γενιά και διανέμονται με πολλούς τρόπους, ο πιο σημαντικός είναι η κατεύθυνση της ροής της ηλεκτρικής ενέργειας.
• Λόγω της απουσίας συνάρτησης ημιτονοειδούς κυματομορφής για την τροφοδοσία, η τάση και το ρεύμα είναι σταθερά με την πάροδο του χρόνου στα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Ωστόσο, τα κυκλώματα AC αλλάζουν συνεχώς το ρεύμα, την τάση και την ισχύ εξόδου τους.
• Ως αποτέλεσμα, η ισχύς δεν μπορεί να υπολογιστεί στα κυκλώματα AC με τον ίδιο τρόπο όπως πριν. Ωστόσο, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η ισχύς ισούται με αμπέρ (i) πολλαπλασιαζόμενη με την τάση (v).

Παθητικά στοιχεία σε κυκλώματα AC

• Η αντίσταση μιας αντίστασης (R) παραμένει η ίδια είτε βρίσκεται σε κύκλωμα DC είτε AC. Η χωρητικότητα γράφεται ως "C". Η επαγωγή είναι ένας άλλος όρος για τον όγκο, που απεικονίζεται με "L". Η μηδενική αυτεπαγωγή γράφεται ως L =0 και η άπειρη χωρητικότητα ως C =∞. Τέτοια χαρακτηριστικά είναι πάντα ένδειξη μιας καθαρής αντίστασης.
• Το επίπεδο αντίστασης όλων των αντιστάσεων σε ένα κύκλωμα AC/DC είναι το ίδιο.
• Οι τάσεις φάσης και ρεύματος ενός κυκλώματος πλήρους αντίστασης είναι πάντα οι ίδιες, επομένως μπορούμε να προσθέσουμε τάση στην τρέχουσα ισχύ για να έχουμε την ισχύ που καταναλώνεται ανά πάσα στιγμή.
• Αντίθετα, οι πυκνωτές και οι επαγωγείς έχουν αντίσταση αντίδρασης, που αναφέρεται ως XL και XC. Εκτός από την αναστολή της ροής του ρεύματος, αυτή η αντίδραση έχει μια μεταβλητή τιμή, σε αντίθεση με μια αντίσταση με σταθερή τιμή αντίστασης.
• Η τιμή αντίδρασης ενός επαγωγέα εξαρτάται από την ποσότητα ισχύος που λαμβάνει καθώς και από την τιμή DC.

Κύκλωμα AC που περιέχει μόνο ένας πυκνωτής

Μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης συνδέεται μέσω ενός πυκνωτή χωρητικότητας C. Μια εναλλασσόμενη τάση δίνεται από τα ακόλουθα:

Στον κανόνα βρόχου του Kirchoff, εάν το "q" είναι το φορτίο στον πυκνωτή εκείνη τη στιγμή, η ηλεκτροκινητική δύναμη κατά μήκος του πυκνωτή είναι q/C.

όπου [Vm] / [1/Cω] =Im, που είναι η μέγιστη τιμή του εναλλασσόμενου ρεύματος. Σύμφωνα με τις εξισώσεις 4.49 και 4.50, το ρεύμα οδηγεί σε εφαρμοζόμενη τάση κατά π/2 σε χωρητικά κυκλώματα.

Χωρητική αντίδραση XC

Η μέγιστη τιμή του τρέχοντος I μ δίνεται από το Im =[Vm] / [1/Cω]. Συγκρίνοντας την εξίσωση με το Im =Vm/R από το κύκλωμα αντίστασης, η ποσότητα 1/ Cω παίζει τον ίδιο ρόλο με την αντίσταση R στο κύκλωμα αντίστασης. Αυτό ονομάζεται χωρητική αντίδραση (X Γ ), ή την αντίδραση που προσφέρει ο πυκνωτής. Μετριέται σε ωμ.

Ως εκ τούτου, ένα χωρητικό κύκλωμα παρέχει σταθερή αντίσταση στο σταθερό ρεύμα, γι' αυτό το σταθερό ρεύμα δεν μπορεί να ρέει μέσω του πυκνωτή.

Συμπέρασμα

Η χωρητικότητα είναι φορτίο που αποθηκεύεται στην πλάκα του. Κατά την εφαρμογή εναλλασσόμενου ρεύματος, ένας πυκνωτής θα φορτίζει εναλλάξ και θα εκφορτίζεται με τη συχνότητα του παρεχόμενου ρεύματος AC. Η μέγιστη τιμή του τρέχοντος I μ δίνεται από το Im =[Vm] / [1/Cω]. Συγκρίνοντας την εξίσωση με το Im =Vm/R από το κύκλωμα αντίστασης, η ποσότητα 1/ Cω παίζει τον ίδιο ρόλο με την αντίσταση R στο κύκλωμα αντίστασης. Αυτό ονομάζεται χωρητική αντίδραση (X Γ ), ή την αντίδραση που προσφέρει ο πυκνωτής. Μετριέται σε ωμ. Η έκφραση για την αντίδραση ενός πυκνωτή είναι  Xc = 1C. Οι τάσεις φάσης και ρεύματος ενός κυκλώματος πλήρους αντίστασης είναι πάντα οι ίδιες, επομένως μπορούμε να προσθέσουμε τάση στην τρέχουσα ισχύ για να καταναλώσουμε την ισχύ ανά πάσα στιγμή.

Διάγραμμα Phasor και κυματοδιάγραμμα για κύκλωμα AC που περιέχει μόνο πυκνωτή