交流電容

讓我們組裝電路 電容器，其中交流發電機產生正弦電壓。讓我們依次分析當我們關閉開關時電路中會發生什麼。我們將考慮發電機電壓等於零的初始時刻。

在此期間的第一季度，發電機兩端的電壓將從零開始增加，電容器開始充電。電路中會出現電流，但是，在給電容充電的第一時刻，儘管其極板上的電壓剛剛出現，而且還很小，但電路中的電流（充電電流）將是最大的.隨著電容器上電荷的增加，電路中的電流減小，並在電容器充滿電的瞬間達到零。在這種情況下，電容器極板上的電壓嚴格遵循發電機的電壓，此時變為最大值，但符號相反，即指向發電機的電壓。

米。 1、帶電容的電路中電流電壓的變化

通過這種方式，電流以最大的力量自由地湧入電容器，但當電容器的極板充滿電荷並降至零時，電流立即開始下降，從而將其完全充電。

讓我們將這種現象與連接兩個連通容器（圖 2）的管道中的水流情況進行比較，其中一個是滿的，另一個是空的。只需按下阻塞水路的閥門，水就會在巨大的壓力下立即從左側容器中通過管道湧入空空如也的右側容器中。然而，由於容器中水位的平衡，管道中的水壓會立即開始逐漸減弱，並降至零。水流將停止。

米。 2、連​​接通信容器的管道中水壓的變化類似於電容器充電時電路中電流的變化

同樣，電流首先湧入未充電的電容器，然後在充電時逐漸減弱。

隨著第二個季度的開始，當發電機電壓開始緩慢啟動，然後越來越快地下降時，充電的電容器將向發電機放電，在電路中引起放電電流。隨著發電機電壓的降低，電容器放電越來越多，電路中的放電電流增加。該四分之一周期的放電電流方向與第一季度週期的充電電流方向相反。因此，已經通過零值的電流曲線現在位於時間軸下方。

在第一個半週期結束時，發電機電壓和電容器電壓迅速接近零，電路電流緩慢達到最大值。鑑於電路中的電流值越大，電路中攜帶的電荷值越大，就會清楚為什麼當電容器極板上的電壓達到最大值時電流達到最大值，因此電荷電容，迅速下降。

隨著第三季度的開始，電容器再次開始充電，但其極板的極性以及發電機的極性發生變化“反之亦然，電流繼續以相同的方式流動方向，隨著電容器充電而開始下降。第三季度結束時，當發電機和電容器電壓達到最大值時，電流變為零。

在此期間的最後四分之一期間，電壓下降，降至零，電流在電路中改變其方向，達到最大值。在此期間結束，然後下一個開始，完全重複前一個，依此類推。

這樣，在發電機交流電壓的作用下，電容器在此期間（第一、三季度）充電兩次，放電兩次（第二、四季度）。但由於它們一一交替 電容器充電和放電 每次都伴隨著充放電電流通過電路，那麼我們可以得出結論 交流電.

您可以在下面的簡單實驗中檢查這一點。通過 25 W 燈泡將 4-6 微法電容器連接到電源。燈會亮起，直到電路斷開才會熄滅。這表明交流電已經通過帶有電容的電路。當然，它不通過電容器的電介質，但在任何時刻代表充電電流或電容器放電電流。

我們知道，當電容器充電時，電介質在其內部產生的電場作用下發生極化，而當電容器放電時，其極化消失。

在這種情況下，其中產生位移電流的電介質用於交流電作為電路的一種延續，並且對於常數它斷開電路。但位移電流僅在電容器的電介質內形成，因此不會發生沿電路的電荷轉移。

交流電容器提供的電阻取決於電容器的電容值和電流頻率。

電容器的容量越大，電容器充放電時電路上的電荷就越大，相應地，電路中的電流也越大。電路中電流的增加表明其電阻減小。

因此，隨著電容的增加，電路對交流電的電阻減小。

它在增長 當前頻率 增加電路中攜帶的電荷量，因為電容器的充電（以及放電）必須比低頻時發生得更快。同時，每單位時間轉移電荷量的增加相當於電路中電流的增加，因此相當於電阻的降低。

如果我們以某種方式逐漸降低交流電的頻率並將電流降低為直流電，那麼電路中包含的電容器的電阻將逐漸增加並變得無限大（斷開電路）直到它出現在 恆流電路.

因此，隨著頻率的增加，電容器對交流電的抵抗力降低。

正如線圈對交流電的電阻稱為感性一樣，電容器的電阻稱為容性。

因此，電容電阻越大，電路的容量和饋入它的電流的頻率越低。

電容電阻表示為 Xc，單位為歐姆。

電容電阻對電流頻率和電路容量的依賴性由公式 Xc = 1 /ωC 確定，其中 ω 是等於 2πe 的乘積的圓頻率，C 是電路的容量法拉。

容性電阻與感性電阻一樣，具有電抗性，因為電容器不消耗電流源的能量。

公式 歐姆定律 對於電容電路，其形式為 I = U / Xc，其中 I 和 U — 電流和電壓的有效值； Xc 是電路的容性電阻。

電容器對低頻電流提供高阻抗和容易通過高頻電流的特性被廣泛用於通信設備電路中。

例如，在電容器的幫助下，實現了電路運行所必需的恆定電流和低頻電流與高頻電流的分離。

如果需要在電路的高頻部分阻斷低頻電流的通路，則串聯一個小電容。它對低頻電流有很大的抵抗力，同時又很容易通過高頻電流。

如果需要防止高頻電流，例如在無線電台的電源電路中，則使用大容量的電容器，與電流源並聯。在這種情況下，高頻電流通過電容器，繞過無線電台的供電電路。

交流電路中的有源電阻和電容

在實踐中，在帶有電容的串聯電路中經常觀察到這種情況 主動阻力包括在內。 這種情況下電路的總電阻由下式確定

因此，由有源和容性交流電阻組成的電路的總電阻等於該電路有源和容性電阻的平方和的平方根。

歐姆定律對這個 I = U / Z 電路仍然有效。

在圖。圖3顯示了在包含電容和有源電阻的電路中表徵電流和電壓之間的相位關係的曲線。

米。 3. 電容和有源電阻電路中的電流、電壓和功率

從圖中可以看出，在這種情況下，電流不是將電壓增加四分之一周期，而是增加更少，因為有源電阻違反了電路的純電容（電抗）性質，如減少的相位所證明轉移。現在電路端子處的電壓被定義為兩個分量的總和：電壓 tive 的無功分量將克服電路的電容電阻，電壓的有源分量將克服其有源電阻。

電路的有源電阻越大，電流和電壓之間的相移越小。

電路中的功率變化曲線（見圖 3）在此期間兩次獲得負號，正如我們已經知道的那樣，這是電路的電抗特性的結果。電路的電抗性越小，電流和電壓之間的相移就越小，電路消耗的電流源功率就越大。

另請閱讀： 電壓諧振