Электрическая цепь переменного тока. Рассмотрим цепь переменного тока (рис

С ЕМКОСТНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Рассмотрим цепь переменного тока (рис..7, а), в которую включена электрическая емкость (конденсатор). Активным сопротивлением этой цепи пренебрегаем (R = 0).

Полярность зажимов генератора переменного тока, включенного в цепь с емкостью, меняется с частотой .В первую четверть периода (рис..7, б) конденсаторзаряжается и на его пластиках появляются противоположные по знаку электрические заряды (на левой пластине «+», на правой — «-»).

За вторую четверть периода напряжение генератора постепенно бывает и становится равным нулю. В это время конденсатор разряжается. При этом разрядный ток, протекающий по проводам, имеет направление, противоположное направлению тока заряда и т. д.

За один период изменения переменного напряжения дважды происходит процесс заряда и разряда конденсатора. При этом в его цепи протекает переменный ток. При заряде и разряде конденсатора ток в цепи и напряжение не совпадают по фазе. Ток опережает по фазе напряжение на четверть периода, т.е. на 90°. Векторная диаграмма для цепи переменного тока с емкостью приведена на рис..7, в.

 

Рис. 7. Цепь переменного тока с емкостным элементом:

а — электрическая схема; б — график мгновенных значений напряжения и тока;

в — векторная диаграмма

 

Закон Ома для цепи переменного тока с емкостным элементом

можно определить так:

 

или

где Хс — емкостное сопротивление, характеризующее процесс накопления энергии электрическом поле конденсатора,

 

Пример.3. Конденсатор емкостью С = 4 мкф включен в цепь переменного тока, частота которого 50 Гц. Определить:

1) емкостное сопротивление конденсатора на частоте = 50 Гц;

2) емкостное сопротивление этого же конденсатора переменному току, частота которого 500 Гц

 

Решение

Емкостное сопротивление конденсатора переменному току при частоте =50 Гц:

 

При частоте =500Гц

 

Запомните

Сопротивление, оказываемое конденсатором переменному току, зависит от емкости конденсатора и частоты тока. Емкостное сопротивление тем больше, чем меньше емкость конденсатора и ниже частота питающего тока.

Свойство конденсаторов оказывать большое сопротивление токам низкой частоты и легко пропускать токи высокой частоты широко используется в радиоэлектронных схемах. С помощью конденсаторов, например, достигается необходимое для работы радиоэлектронных схем разделение постоянных токов и токов низкой

частоты от токов высокой частоты.

Следует подчеркнуть, что имеется существенное различие между емкостным и активным сопротивлениями. Как известно, активная нагрузка безвозвратно потребляет энергию генератора переменного тока.

Если же к источнику переменного тока присоединена емкость, то,

как было рассмотрено ранее, энергия генератора расходуется при за­

ряде конденсатора на создание электрического поля между пластинами и возвращается обратно генератору при разряде конденсатора.

Емкостная нагрузка не потребляет энергию генератора, а в цепи с емкостью происходит «перекачивание» энергии из генератора в конденсатор и обратно. По этой причине емкостное сопротивление, как и индуктивное, называется реактивным.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1 От чего зависит емкостное сопротивление конденсатора?

2- Как с увеличением частоты переменного тока изменяется емкостное сопротивление конденсатора?

3. Почему емкостное сопротивление конденсатора называется реактивным?

 

 

ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА