Jak se měří kapacita? Na základě toho dostáváme. Kapacita ve střídavém obvodu

Z = R + iX , Kde Z- impedance, R- hodnota aktivního odporu, X- hodnota reaktance, i- pomyslná jednotka.

Podle velikosti X jakýkoli prvek elektrického obvodu, existují tři případy:

• X > 0 - prvek vykazuje indukční vlastnosti.
• X = 0 - prvek má čistě aktivní odpor.
• X < 0 - prvek vykazuje kapacitní vlastnosti.

Hodnotu reaktance lze vyjádřit pomocí hodnot indukční a kapacitní reaktance:

Indukční reaktance (X L) je způsobena výskytem samoindukovaného emf. Elektrický proud vytváří magnetické pole. Změna proudu a v důsledku toho změna magnetického pole způsobí samoindukci emf, která zabrání změně proudu. Velikost indukční reaktance závisí na indukčnosti prvku a frekvenci protékajícího proudu:

Kapacita (X C). Hodnota kapacity závisí na kapacitě prvku S a také frekvence protékajícího proudu:

Viz také

Aktivní odpor

Nadace Wikimedia.

2010.

Podívejte se, co je „kapacita“ v jiných slovnících: Hodnota charakterizující odpor poskytovaný střídavému proudu elektrickou kapacitou obvodu (nebo jeho části). Kapacitní odpor proti sinusovému proudu Xc = 1/ωС, kde ω je úhlová frekvence, C je kapacita. Měřeno v ohmech. * * * KAPACITNÍ… …

Encyklopedický slovník kapacitní

Encyklopedický slovník- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Anglicko-ruský slovník elektrotechniky a energetiky, Moskva, 1999] Témata elektrotechniky, základní pojmy EN reaktanční kapacita... ...

- talpinė varža statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kapacita; kapacitní reaktance; kapacitní reaktance vok. kapazitivr Widerstand, m rus. kapacita, n pranc. kapacita, f; réactance kapacitní, f… Fizikos terminų žodynas

Viz Kapacitní odpor... Viz Kapacitní odpor...

Velký encyklopedický polytechnický slovník Phys. hodnota charakterizující odpor poskytovaný střídavému elektrickému proudu. kapacita okruhu (nebo jeho úseku). Y.s. sinusový proud Xc = 1/w C, kde w je úhlová frekvence, C je kapacita. Měřeno v ohmech...

Přírodní věda. Encyklopedický slovník- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Anglicko-ruský slovník elektrotechniky a energetiky, Moskva, 1999] Témata elektrotechniky, základní pojmy EN nábojová kapacita ... Technická příručka překladatele

ODPOR- (1) aerodynamická (čelní) síla, kterou plyn působí na těleso v něm pohybující se. Směřuje vždy ve směru opačném k rychlosti tělesa a je jednou ze složek aerodynamické síly; (2) S. hydraulický… … Velká polytechnická encyklopedie

kapacitní reaktance- - Témata ropný a plynárenský průmysl EN kapacitní reaktance ... Technická příručka překladatele

Elektrický, veličina charakterizující odpor poskytovaný střídavému proudu elektrickou kapacitou (viz Elektrická kapacita) a indukčností obvodu (jeho sekce); měřeno v ohmech (viz Omaha). V případě sinusového proudu při... ... Velká sovětská encyklopedie

Uvažujme elektrický obvod obsahující rezistor s aktivním odporem R a kondenzátorový kondenzátor C, připojený ke zdroji střídavého EMF (obr. 653).

rýže. 653
  Kondenzátor připojený ke zdroji konstantního EMF zcela zabraňuje průchodu proudu - po určitou dobu je kondenzátor nabitý, napětí mezi jeho deskami se rovná EMF zdroje, po kterém se proud v obvodu zastaví. Pokud je kondenzátor připojen k obvodu střídavého proudu, proud v obvodu se nezastaví - ve skutečnosti je kondenzátor periodicky dobíjen, náboje na jeho deskách se periodicky mění jak ve velikosti, tak ve znaménku. Mezi deskami samozřejmě neproudí žádné náboje; Ale často, aniž by zacházeli do podrobností a ne příliš správně, mluví o proudu přes kondenzátor, což znamená proud v obvodu, ke kterému je kondenzátor připojen. Použijeme stejnou terminologii.
  Stejně jako dříve, pro okamžité hodnoty platí Ohmův zákon pro celý obvod: emf zdroje se rovná součtu napětí ve všech částech obvodu. Aplikace tohoto zákona na uvažovaný obvod vede k rovnici

Zde UR = IR- napětí na rezistoru, Uc = q/C- napětí na kondenzátoru, q− elektrický náboj na jejích deskách. Rovnice (1) obsahuje tři časově se měnící veličiny (známé EMF a stále neznámou proudovou sílu a náboj kondenzátoru), přičemž se bere v úvahu, že proudová síla je rovna časové derivaci náboje kondenzátoru. I = q /, lze tuto rovnici vyřešit přesně. Protože se emf zdroje mění podle harmonického zákona, bude se měnit i napětí na kondenzátoru a proud v obvodu podle harmonických zákonů se stejnou frekvencí - toto tvrzení přímo vyplývá z rovnice (1).
  Nejprve stanovíme vztah mezi proudem v obvodu a napětím na kondenzátoru. Znázorněme závislost napětí na čase ve tvaru

  Zdůrazňujeme, že v tomto případě se napětí na kondenzátoru liší od EMF zdroje, jak bude patrné z další diskuse, mezi těmito funkcemi je také fázový rozdíl. Proto při psaní výrazu (2) volíme libovolnou počáteční fázi nulu s tímto určením, fáze EMF, napětí na rezistoru a proud se měří vzhledem k fázi oscilací napětí na rezistoru.
  Pomocí vztahu mezi napětím a nábojem kondenzátoru napíšeme výraz pro jeho závislost na čase

což vám umožní najít časovou závislost proudu 1

V posledním kroku je použit trigonometrický redukční vzorec, aby se explicitně zvýraznil fázový posun mezi proudem a napětím.
  Takže jsme dostali, že hodnota amplitudy proudu procházejícího kondenzátorem souvisí s napětím na něm pomocí vztahu

a také mezi kolísáním proudu a napětí je fázový rozdíl rovný Δφ = π/2. Tyto výsledky jsou shrnuty na Obr. 654, který také ukazuje vektorový diagram kolísání proudu a napětí.

rýže. 654
  Aby se zachovala forma Ohmova zákona pro část obvodu, je zaveden koncept kapacitní, který je určen vzorcem

  V tomto případě se vztah (5) stává tradičním pro Ohmův zákon

  Při studiu Ohmova zákona pro obvody stejnosměrného proudu jsme poukázali na to, že elektrické pole nutí nabité částice uvnitř vodiče, aby se pohybovaly uspořádaným způsobem, to znamená, že vytváří elektrický proud. Jinými slovy, „napětí způsobuje výskyt proudu“. V tomto případě je situace opačná - v důsledku elektrického proudu vznikají na deskách elektrické náboje, které vytvářejí elektrické pole, takže můžeme říci, že v tomto případě „síla proudu je příčinou napětí“. S těmito argumenty by se však mělo zacházet poněkud skepticky, protože pohyb nábojů (elektrický proud) a elektrické pole se navzájem „přizpůsobují“, dokud se mezi nimi neustaví určitý poměr odpovídající ustálenému stavu. Takže při konstantním proudu je podmínkou stacionárnosti stav konstantního proudu. V obvodu střídavého proudu v ustáleném stavu jsou konzistentní nejen hodnoty amplitudy proudů a napětí, ale také fázový rozdíl mezi nimi. Jinými slovy, otázka příčiny a následku, o které se zde diskutuje, je podobná otázce „co bylo dřív, slepice nebo vejce?
  Protože mezi proudem a napětím je fázový posun rovný Δφ = π/2, pak je průměrný proudový výkon přes kondenzátor nulový. Opravdu,

  Jinými slovy, v průměru nedochází k žádné ztrátě energie, když proud protéká kondenzátorem. Kondenzátor samozřejmě ovlivňuje tok proudu v obvodu. Při nabíjení kondenzátoru se energie elektrického proudu přeměňuje na energii elektrostatického pole mezi deskami kondenzátoru a při vybíjení uvolňuje kondenzátor nahromaděnou energii do obvodu, přičemž průměrná energie spotřebovaná kondenzátorem zůstává rovna nule. Proto se kapacita nazývá reaktivní.
  Grafy závislosti proudu, napětí a okamžitého výkonu proudu v uvažovaném obvodu jsou na Obr. 655.


rýže. 655
  Náplň zvýrazňuje časové intervaly, během kterých kondenzátor akumuluje energii - v těchto intervalech mají proud a napětí stejné znaménko.
  Pokles kapacity s rostoucí frekvencí je zřejmý - čím vyšší je frekvence proudu, tím méně náboje na kondenzátoru se stihne nashromáždit na deskách kondenzátoru za polovinu periody (zatímco proud teče jedním směrem), tím nižší je napětí na tím méně brání průchodu proudu v obvodu. Podobná úvaha platí pro vysvětlení závislosti tohoto odporu na kapacitě kondenzátoru.
  Vraťme se k úvahám o obvodu znázorněném na obr. 653, který je popsán rovnicí (1). Při zanedbání vnitřního odporu zdroje zapíšeme výslovný výraz pro napětí vytvářené zdrojem

Zde U o− hodnota amplitudového napětí rovna hodnotě amplitudy zdroje emf. Navíc nyní považujeme počáteční fázi EMF zdroje za nulovou (dříve jsme brali fázi oscilací napětí na rezistoru za nulovou).
  Pomocí této rovnice a vztahu mezi proudovou intenzitou a nábojem kondenzátoru najdeme explicitní vyjádření pro závislost intenzity proudu v obvodu na čase. Představme si tuto závislost ve tvaru

Kde já o A φ − hodnota amplitudy intenzity proudu a fázový rozdíl mezi kolísáním proudu a napětí zdroje, který má být stanoven. Je snadné vidět, že v tomto případě se náboj kondenzátoru mění podle zákona

  Pro kontrolu tohoto vztahu stačí vypočítat derivaci dané funkce a ujistit se, že se shoduje s funkcí (9).
  Dosadíme tyto výrazy do rovnice (8)

a transformovat goniometrický součet


kam skrz φ 1 je uvedeno množství, které podmínce vyhovuje

  Nyní je jasné, že aby funkce (9) byla řešením rovnice (8), je nutné, aby její parametry nabývaly následujících hodnot:
  Amplituda

požadovaný fázový rozdíl je spojen se zobrazeným parametrem φ 1 poměr φ + φ 1 = 0, to je

  Byla tedy zjištěna jasná závislost síly proudu na čase.
  V zásadě pomocí této metody můžete vypočítat jakýkoli obvod střídavého proudu. Tento přístup však vyžaduje těžkopádné trigonometrické a algebraické transformace. Stejných výsledků lze mnohem snadněji dosáhnout pomocí formalismu vektorových diagramů. Ukážeme si, jak je metoda vektorového diagramu aplikována na uvažovaný obvod. Nejdůležitější při použití této metody je konstrukce vektorového diagramu znázorňujícího kolísání proudů a napětí v různých částech obvodu.
  Protože kondenzátor a rezistor jsou zapojeny do série, proudy jimi jsou v každém okamžiku stejné. Znázorněme sílu proudu ve formě libovolně orientovaného vektoru (např. vodorovně 2, jako na obr. 656).

rýže. 656
  Dále znázorníme vektory kolísání napětí na rezistoru U R, který je paralelní s vektorem proudových oscilací (protože fázový posun mezi těmito oscilacemi je nulový) a napětím na kondenzátoru U C, který je kolmý na aktuální vektor oscilace (protože fázový posun mezi nimi je roven π/2− viz obr. 657).

rýže. 657
  Součet těchto napětí je roven napětí zdroje, takže vektor součtu vektorů reprezentujících oscilace U R A U C, znázorňuje kolísání napětí zdroje U(t).
  Pokud trváte na tom, že fáze celkového napětí je nulová (tedy vektor představující U by měla být umístěna vodorovně), poté otočte sestrojený diagram (obr. 657). Takovým dogmatismem se dále zabývat nebudeme!
  Z sestrojeného diagramu vyplývá, že hodnoty amplitud uvažovaných napětí souvisí vztahem (vyplývá z Pythagorovy věty)

  Vyjádření amplitud napětí pomocí amplitud proudu pomocí známých vztahů

A

získáme elementární rovnici pro určení amplitudy proudu

ze kterého zjistíme amplitudu proudu v obvodu

což se přirozeně shoduje s výrazem (11), získaným dříve pomocí těžkopádné algebraické metody. Fázorový diagram také usnadňuje určení fázového posunu mezi kolísáním zdrojového proudu a napětí

což se také shoduje s tím, co bylo získáno dříve.
  Jak můžete vidět, metoda vektorového diagramu vám umožňuje kompletně vypočítat charakteristiky obvodů střídavého proudu, mnohem snadněji než metoda analytického řešení odpovídající rovnice diskutované výše.
  Je třeba zdůraznit, že fyzikální podstata obou metod je stejná, vyjadřuje ji rovnice (10), rozdíl je pouze v matematickém jazyce, ve kterém je tato rovnice řešena.
  Spočítejme si průměrný výkon vyvinutý zdrojem. Okamžitá hodnota tohoto výkonu se rovná součinu emf a síly proudu P = EI. Dosazením explicitních hodnot pro tyto veličiny a zprůměrováním získáme


  Upozorňujeme, že výsledný výraz pro průměrný výkon je obecný pro střídavý proud: průměrný výkon střídavého proudu se rovná polovině součinu amplitud proudu, napětí a kosinu fázového rozdílu mezi nimi. Pokud nepoužíváme amplitudu, ale efektivní hodnoty proudu a napětí, pak vzorec (16) má formu

průměrný výkon střídavého elektrického proudu se rovná součinu efektivních hodnot proudu, napětí a kosinusu fázového rozdílu mezi nimi. Často se nazývá kosinus fázového posunu mezi proudem a napětím účiník.
  V případech, kdy je nutné po elektrickém vedení přenášet maximální výkon, je nutné usilovat o to, aby fázový posun mezi proudem a napětím byl minimální (optimálně nulový), neboť v tomto případě bude přenášený výkon maximální.
  Aplikujme výsledný vzorec na výpočet aktuálního výkonu v uvažovaném obvodu, pro který vyjádříme kosinus fázového posunu z výrazu (12) a dosadíme ho do vzorce (17), v důsledku čehož získáme


  Při odvozování tohoto vztahu byl použit vzorec (14) pro amplitudu proudu v obvodu.  
Získaný výsledek je zřejmý - průměrný výkon vyvinutý zdrojem se rovná průměrnému tepelnému výkonu generovanému rezistorem. Tento závěr opět potvrzuje, že nedochází ke ztrátě energie elektrického proudu na kondenzátoru.

  Proudový výkon lze také vypočítat pomocí sestrojeného vektorového diagramu, ze kterého vyplývá, že součin amplitudy napětí zdroje a kosinusu fázového posunu je roven amplitudě napětí na rezistoru.
ze kterého bezprostředně vyplývá vzorec (18).

  Protože amplituda a efektivní hodnoty proudů a napětí jsou vzájemně úměrné, lze délky vektorů vektorových diagramů považovat za úměrné efektivním (a nikoli amplitudovým) hodnotám. S touto definicí je průměrný součin dvou harmonických funkcí roven skalárnímu součinu vektorů reprezentujících tyto funkce.
1 Zde použijeme matematickou operaci výpočtu derivace funkce. Pokud vás to stále děsí, použijte analogii s mechanickými harmonickými oscilacemi: analogem náboje je souřadnice, pak analogem síly proudu je okamžitá rychlost.

2 Neustále zdůrazňujeme, že počáteční fáze individuální oscilace není v žádném procesu významná, lze ji změnit pouhým posunutím počátku času. Fázové rozdíly mezi různými veličinami měnící se podle harmonických zákonů mají fyzikální význam. Zde jakoby ještě jednou změníme „reportážní bod“ fáze - s horizontální polohou vektoru aktuálních kmitů implicitně přijímáme počáteční fázi aktuálních kmitů jako rovnou nule. AC

je proud, který periodicky mění velikost a směr. Uvažujme princip činnosti generátoru střídavého proudu na příkladu otáčení rámu z vodiče v rovnoměrném magnetickém poli (obr. 6.1). Nechte rám mít plochu S

a je zpočátku umístěn v rovnoměrném magnetickém poli tak, že normála k rovině rámu svírá se směrem indukčního vektoru úhel a=0. Když se rám otáčí úhlovou rychlostí w , úhel a se mění podle zákona magnetický tok F proražení rámu - dle zákona: . Odkud T .

- tečka tedy

Změny magnetického toku excitují v rámci indukovaného emf, podle zákona elektromagnetické indukce, rovnající se derivaci toku s ohledem na čas (okamžité hodnoty budeme označovat malými písmeny): Poslední výraz lze přepsat takto:

Pomocí sběracích kroužků a kartáčů, které se po nich klouzají, jsou konce rámu připojeny k elektrickému obvodu, ve kterém pod vlivem indukčního emf měnícího se v čase podle harmonického zákona bude střídavý proud stejné frekvence se objeví . Napětí na výstupních svorkách generátoru je o něco menší než EMF (o velikosti napětí na vnitřním odporu - viz část 2.2): a také se mění podle harmonického zákona u=U m sin(wt). Okamžitá hodnota proudu v obvodu se bude rovnat: , Kde já m- amplituda oscilací proudu, j- fázový rozdíl mezi kolísáním proudu a napětí. Amplituda proudu a fázový rozdíl závisí na povaze odporu obvodu.

Aktivní, kapacitní, indukční reaktance

Aktivní se nazývá odpor, ve kterém se uvolňuje proudová energie. Tento odpor má obyčejný vodič - rezistor. Nechte rezistor (obr. 6.2) připojený ke generátoru střídavého proudu (znázorněno symbolem) protékat proudem, který se mění podle zákona . Aplikujme Ohmův zákon na obvodovou sekci 1.2 pro okamžité hodnoty proudu a napětí ve tvaru: . Dostaneme výraz: , z čehož vyplývá, že kolísání napětí na aktivním odporu zápas s kolísáním proudu ve fázi(Obr.6.2) , protože j= 0. Výraz před sinusovým znaménkem je amplituda napětí. To implikuje Ohmův zákon pro hodnoty amplitudy:

Výkon uvolněný v rezistoru se rovná: . Jedná se o okamžitý výkon, který závisí na čase. Je pozitivní, protože obsahuje . Průměr je ½, takže průměrný výkon (za období) bude vyjádřen jako:

.

Proud(efektivní) význam proudová síla je množství stejnosměrného proudu, které současně generuje stejné množství tepla aktivním odporem jako daný střídavý proud. Efektivní hodnota proudu je vztažena k hodnotě amplitudy vztahem: . Hodnota efektivního napětí se určí obdobně: . Použití efektivních hodnot přináší výše uvedené vzorce pro výkon do formuláře (2.17) - stejné jako pro stejnosměrný proud. Všimněte si, že v Ohmově zákoně pro amplitudy (6.1) můžete použít jak efektivní hodnoty proudu, tak napětí (přirozeně současně).

Uvažujme AC kondenzátor (obr. 6.3). Stejnosměrný proud neprotéká kondenzátorem, protože účinně přerušuje stejnosměrný obvod. Když však na kondenzátoru dojde ke kolísání napětí, dojde k jeho dobití a ke kolísání proudu v napájecích vodičích. Nechť se změní náboj na kondenzátoru podle harmonického zákona: .

Síla proudu je derivace náboje s ohledem na čas:

Proto, kolísání proudu napřed kolísání napětí na kondenzátoru při p/2. Amplituda proudu je rovna . Pokud zadáte kapacitní , pak z posledního výrazu můžeme získat Ohmův zákon pro amplitudy:

Pokud místo hodnot amplitudy použijeme efektivní hodnoty, získáme Ohmův zákon pro efektivní hodnoty:

Indukčnost ve střídavém obvodu(obr. 6.4) také ovlivňuje velikost proudu, protože dochází k samoindukčnímu emf. Pokud lze činný odpor cívky zanedbat, pak je rozdíl potenciálů na cívce roven . Pokud se proud v obvodu změní podle zákona, pak

Kolísání síly proudu v cívce zaostávají z kolísání napětí při p/2. Amplituda napětí . Amplituda (a efektivní) hodnoty proudu a napětí jsou také vzájemně propojeny podle Ohmova zákona:

kde- indukční reaktance .

Okamžitá hodnota výkonu střídavého proudu se rovná součinu okamžitých hodnot proudu a napětí:

Okamžitý výkon osciluje s dvojnásobnou frekvencí a nabývá kladných i záporných hodnot. V těchto okamžicích (když je výkon záporný) obvod přenáší výkon na externí zdroj. Prakticky zajímavá je průměrná hodnota výkonu za období:

, (6.4)

nebo prostřednictvím efektivních hodnot proudu a napětí:

Kosinus fázového úhlu mezi proudem a napětím se nazývá účiník .

Pokud se v elektrickém obvodu nepracuje, uvolňuje se průměrný výkon v aktivním odporu ve formě tepla. Čím méně cosj,čím vyšší proud daný výkon uvolní. Velké hodnoty proudu vedou ke zbytečným ztrátám výkonu v připojovacích vodičích, takže se v praxi snaží zvýšit účiník zátěže.

S fázovým posunem j=p/2(jako u kondenzátoru nebo induktoru bez aktivního odporu) je průměrný uvolněný výkon nulový. Proto ten odpor X C, X L se nazývají reaktivní .

Kapacita se týká zvláštní povahy odporu vůči střídavému proudu pozorovaného v obvodech s elektrickou kapacitou. V tomto případě kapacita kondenzátoru závisí nejen na prvcích obsažených v obvodu, ale také na parametrech proudu, který v něm protéká (viz obrázek níže).

Png?x15027" alt="Závislost kapacity na frekvenci" width="600" height="592">!}

Závislost kapacity na frekvenci

Poznamenáváme také, že kondenzátor patří do kategorie reaktivních prvků, u kterých nedochází ke ztrátě energie v obvodu střídavého proudu.

Kapacitní vzorec

Abyste mohli určit kapacitu v konkrétním obvodu, budete muset identifikovat následující parametry:

• Frekvence střídavého proudu proudícího v obvodu;
• Nominální hodnota kapacity kondenzátoru;
• Přítomnost dalších rádiových prvků v obvodu.

Po zohlednění všech výše uvedených faktorů bude možné určit kapacitu kondenzátoru pomocí následujícího vzorce:

Tento vzorec udává nepřímo úměrnou závislost odporu na hodnotě kapacity a frekvence napájecího napětí.

Vzhledem k této povaze jeho změny mohou kondenzátory pracovat v následujících obvodech závislých na frekvenci:

• Integrální a diferenciální zařízení;
• Rezonanční obvody různých tříd;
• Speciální filtrační prvky.

K tomu připočtěme možnost použití kondenzátorů jako tlumicích prvků ve střídavém obvodu zatíženém na výkonné (výkonové) jednotky.

Vektorové znázornění kapacity

Chcete-li získat jasnější představu o tom, co je kapacita, můžete použít vektorové znázornění procesů probíhajících v kondenzátoru.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/05/2-vektornoe-predstavlenie-768x576..jpg 800w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px" >

Vektorové znázornění

Po prostudování diagramu si můžete všimnout, že proud v obvodu kondenzátoru mění fázi před napětím o 90 stupňů. Z povahy interakce základních elektrických veličin se usuzuje, že kondenzátor odolává změnám napětí na něm.

Čím větší kapacita, tím pomaleji se dobíjí na plné napětí (a tím nižší je kapacita daného prvku). Tento závěr se zcela shoduje s výše uvedeným vzorcem.

Další informace. Při zkoumání indukčností připojených k obvodům střídavého proudu se objeví opačný vzor, ​​když proud naopak fázově zaostává se změnami napětí.

Všimněte si, že v obou případech pozorované rozdíly ve fázových parametrech ukazují na reaktivní povahu odporu těchto prvků.

Kapacita

Jednotky měření

Kondenzátor jako vlastník elektrické kapacity svým výkonem připomíná autobaterii. Na rozdíl od baterie však kapacitní nabití netrvá dlouho, což se vysvětluje přítomností netěsností v dielektriku a částečným výbojem v prostředí.

V tomto případě kapacita (jako u baterie) určuje skladovací vlastnosti kondenzátoru nebo jeho schopnost zadržovat energii mezi deskami.

Věnovat pozornost! V soustavě SI se tento ukazatel měří ve Faradech, což jsou velmi velké jednotky měření.

V praxi se nejčastěji používají menší jednotky měření kapacity, a to:

• Pikofarady, odpovídající 10-12 Faradům (F);
• nanofarady rovné 10-9F;
• Mikrofarady (µF), což jsou 10-6 Faradů.

Všechny tyto jednotky pro multiplicitu jsou označeny jako „pF“, „nF“ a „mF“.

Příklad výpočtu kapacity

Někdy jsou kondenzátory instalovány v obvodech pro potlačení napětí, aby se dosáhlo nižších hodnot napětí (místo transformátorů snižujících napětí).

Ale pokud s takovým převodníkem zacházíte opatrně, bude docela možné jej sestavit sami. Při výpočtu požadované kapacity se obvykle vychází z následujících úvah:

• Kondenzátor zapojený do série se zátěží je charakterizován impedancí, analogem odporu pro kapacitu;
• Tento indikátor odpovídá samostatnému rameni v děliči napětí, jehož druhým prvkem je odpor zátěže;
• Poměr odporů obou ramen se volí tak, aby na zátěži zůstalo požadované napětí (např. 12 Voltů) a celý zbytek 220 Voltů se rozptýlil na vlastním kondenzátoru.

Další informace. Pro zlepšení přechodových charakteristik dělícího řetězce je někdy paralelně s kondenzátorem zapojen další odpor, nazývaný vybíjecí odpor.

Png?x15027" alt="Obvod pro výpočet kapacity" width="596" height="208">!}

Obvod pro výpočet kapacity

V našem případě jsou vybrány následující údaje:

• Uin = 220 voltů;
• Uout=12 voltů;
• Iload = 0,1 Ampér (proud v zátěži je vybrán podle jeho pasu).

Na jejich základě můžete určit hodnotu odporu zátěže:

Rн=220/0,1=2200 Ohm nebo 2,2 Kom.

Pro výpočet hodnoty kapacity, při které by zbývajících 208 voltů mělo „klesnout“, se používají následující indikátory:

• Uс=208 voltů;
• Is = 0,1 Amp;
• Síť = 50 Hz.

Poté můžete vypočítat ohmický odpor kondenzátoru, dostatečný na to, aby měl 208 voltů:

Xc=Uс/Iс=208/0,1=2080.

Kapacita kondenzátoru se získá z výše uvedeného vztahu:

Na základě toho získáme:

C = 1/Xc2 π Síť = 1/2080x6, 28x50 = 0,0000015311 Faradů nebo 1,5 µF.

Resistance Rtime je zvolena na přibližně 10 Kom nebo více.

Vlastnosti nádob

Když je několik kondenzátorů zapojeno paralelně, jejich kapacity se sčítají. V tomto případě se celková kapacita (podle výše uvedených vzorců) snižuje. Pokud jsou všechny prvky kondenzátoru zapojeny do sériového řetězce, jejich celková kapacita se vypočítá jako převrácené hodnoty každé součásti.

Kapacita sériově zapojených prvků se v tomto případě naopak zvyšuje. Na závěr poznamenáváme, že tento charakter změny kapacity a impedance je vysvětlen vlastnostmi kondenzátoru, který je schopen akumulovat náboj na svých deskách.

Video

V obvodu střídavého proudu dochází vlivem plynule se měnícího napětí ke změnám tohoto proudu. Tyto změny zase způsobují generování magnetického pole, které se periodicky zvyšuje nebo snižuje. Jeho vlivem se v cívce indukuje protinapětí bránící změnám proudu. Tok proudu tedy nastává za nepřetržitého protipůsobení, nazývaného indukční reaktance.

Tato hodnota přímo souvisí s frekvencí použitého napětí (f) a hodnotou indukčnosti (L). Vzorec pro indukční reaktanci bude vypadat takto: XL = 2πfL. Přímá úměrná závislost v případě potřeby umožňuje vypočítat hodnotu frekvence nebo indukčnosti transformací základního vzorce.

Na čem závisí indukční reaktance?

Vlivem střídavého proudu procházejícího vodičem se kolem tohoto vodiče vytváří střídavé magnetické pole. Působení tohoto pole vede k indukci elektromotorické síly v opačném směru ve vodiči, známé také jako samoindukční emf. Opozice nebo odpor EMF vůči střídavému proudu se nazývá reaktivní indukční reaktance.

Tato hodnota závisí na mnoha faktorech. Především je ovlivněna hodnotou proudu nejen ve vlastním vodiči, ale také v sousedních vodičích. To znamená, že se zvětšováním vzdálenosti mezi fázovými vodiči dochází ke zvýšení odporu a svodového toku. Současně se snižuje dopad sousedních drátů.

Existuje něco jako lineární indukční reaktance, která se vypočítá podle vzorce: X0 = ω x (4,61 g x (Dav/Rpr) + 0,5μ) x 10-4 = X0' + X0'', ve kterém ω je úhlové frekvence, μ - magnetická permeabilita, Dav - geometrická střední vzdálenost mezi fázemi elektrického vedení a Rpr - poloměr drátu.

Veličiny X0‘ a X0‘‘ představují dvě složky lineární indukční reaktance. První z nich, X0‘, je vnější indukční reaktance, závislá pouze na vnějším magnetickém poli a velikosti elektrického vedení. Další veličina - X0’’ je vnitřní odpor, závislý na vnitřním magnetickém poli a magnetické permeabilitě μ.

Na vedení vysokého napětí 330 kV nebo více jsou procházející fáze rozděleny do několika samostatných vodičů. Například při napětí 330 kV je fáze rozdělena na dva vodiče, což snižuje indukční reaktanci přibližně o 19 %. Jsou použity tři vodiče při napětí 500 kV - indukční reaktance lze snížit o 28%. Napětí 750 kV umožňuje oddělení fází na 4-6 vodičů, což pomáhá snížit odpor přibližně o 33 %.

Lineární indukční reaktance má hodnotu závislou na poloměru drátu a je zcela nezávislá na průřezu. Pokud se poloměr vodiče zvětší, pak se odpovídajícím způsobem sníží hodnota lineární indukční reaktance. Významný vliv mají vodiče umístěné poblíž.

Indukční reaktance ve střídavém obvodu

Jednou z hlavních charakteristik elektrických obvodů je odpor, který může být aktivní nebo reaktivní. Typické představitele aktivního odporu jsou považovány za běžné spotřebitele - lampy, žárovky, rezistory, topné spirály a další prvky, ve kterých je elektřina.

Reaktivní reaktance zahrnuje indukční a kapacitní reaktanci, umístěné v mezilehlých měničích elektřiny - indukčních cívkách a kondenzátorech. Tyto parametry je třeba vzít v úvahu při provádění různých výpočtů. Například pro určení celkového odporu části obvodu, . Sčítání se provádí geometricky, tedy vektorově, sestrojením pravoúhlého trojúhelníku. V něm jsou obě nohy obě rezistence a přepona je celková. Délka každé nohy odpovídá efektivní hodnotě jednoho nebo druhého odporu.

Jako příklad můžeme uvažovat o povaze indukční reaktance v nejjednodušším obvodu střídavého proudu. Obsahuje zdroj s EMF (E), rezistor jako aktivní součást (R) a cívku s indukčností (L). Vzhled indukčního odporu nastává pod vlivem samoindukčního emf (Emf) v závitech cívky. Indukční reaktance se zvyšuje v souladu s nárůstem indukčnosti obvodu a hodnotou proudu procházejícího obvodem.

Ohmův zákon pro takový obvod střídavého proudu tedy bude vypadat jako vzorec: E + Esi = I x R. Dále pomocí stejného vzorce můžete určit hodnotu samoindukce: Esi = -L x Ipr, kde Ipr je derivace proudu s časem. Znaménko mínus znamená opačný směr Esi ve vztahu k měnící se hodnotě proudu. Protože k takovým změnám dochází neustále v obvodu střídavého proudu, existuje významný odpor nebo odpor na straně Esi. Při konstantním proudu tato závislost chybí a všechny pokusy o zapojení cívky do takového obvodu by vedly k běžnému zkratu.

Pro překonání samoindukčního EMF musí zdroj vytvořit na svorkách cívky takový potenciálový rozdíl, aby mohl alespoň minimálně kompenzovat odpor Eci (Ucat = -Esi). Protože zvýšení střídavého proudu v obvodu vede ke zvýšení magnetického pole, vzniká vířivé pole, které způsobí zvýšení opačného proudu v indukčnosti. V důsledku toho dochází k fázovému posunu mezi proudem a napětím.

Indukční reaktance cívky

Induktor je klasifikován jako pasivní součástka používaná v elektronických obvodech. Je schopen akumulovat elektřinu tím, že ji přemění na magnetické pole. To je jeho hlavní funkce. Svými vlastnostmi a vlastnostmi se induktor podobá kondenzátoru, který ukládá energii ve formě elektrického pole.

Indukčnost, měřená v Henry, je vzhled magnetického pole kolem vodiče s proudem. Na druhé straně je spojena s elektromotorickou silou, která působí proti aplikovanému střídavému napětí a proudu v cívce. Touto vlastností je indukční reaktance, která je v protifázi s kapacitní reaktancí kondenzátoru. Indukčnost cívky lze zvýšit zvýšením počtu závitů.

Abychom zjistili, jaká je indukční reaktance cívky, je třeba mít na paměti, že je v první řadě proti střídavému proudu. Jak ukazuje praxe, každá indukční cívka sama o sobě má určitý odpor.

Průchod střídavého sinusového proudu cívkou vede ke vzniku střídavého sinusového napětí nebo EMF. V důsledku toho vzniká indukční reaktance, určená vzorcem: XL = ωL = 2πFL, kde ω je úhlová frekvence, F je frekvence v hertzech, L je indukčnost v henry.