ความต้านทานของตัวเก็บประจุกับความถี่ ตัวเก็บประจุไฟฟ้า ประเภทของตัวเก็บประจุ

>> ฟิสิกส์ ป.11 >> ตัวเก็บประจุในวงจร กระแสสลับ

§ 33 ตัวเก็บประจุกระแสสลับ

กระแสตรงไม่สามารถไหลผ่านวงจรที่มีตัวเก็บประจุ อันที่จริงในกรณีนี้วงจรเปิดอยู่เนื่องจากแผ่นตัวเก็บประจุถูกคั่นด้วยอิเล็กทริก

กระแสสลับสามารถไหลผ่านวงจรที่มีตัวเก็บประจุ สามารถตรวจสอบได้โดยการทดลองง่ายๆ

ขอให้เรามีแหล่งที่มาของแรงดันตรงและกระแสสลับ และแรงดันตรงที่ขั้วของแหล่งกำเนิดเท่ากับค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟสลับ วงจรประกอบด้วยตัวเก็บประจุและหลอดไส้ (รูปที่ 4.13) เชื่อมต่อเป็นอนุกรม เมื่อเปิดเครื่อง แรงดันคงที่(สวิตซ์หันไปทางซ้ายวงจรต่อกับจุด AA") ไฟไม่ติด แต่เมื่อเปิดไฟ AC (สวิตซ์หันไปทางขวา วงจรจะต่อกับจุด BB ") หลอดไฟจะสว่างขึ้นหากความจุของตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่เพียงพอ

กระแสสลับไหลผ่านวงจรได้อย่างไรถ้ามันเปิดอยู่จริง (ประจุไม่สามารถเคลื่อนที่ระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุ)? ประเด็นคือมีการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุเป็นระยะภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าสลับ กระแสที่ไหลในวงจรเมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จใหม่จะทำให้ไส้หลอดร้อน

มากำหนดกันว่าความแรงของกระแสเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไรในวงจรที่มีตัวเก็บประจุเพียงอย่างเดียว ถ้าความต้านทานของสายไฟและแผ่นตัวเก็บประจุสามารถละเลยได้ (รูปที่ 4.14)

แรงดันตัวเก็บประจุ

ความแรงของกระแสซึ่งเป็นอนุพันธ์ของประจุเทียบกับเวลา เท่ากับ:

ดังนั้นความผันผวนของกระแสจึงอยู่ในเฟสของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุโดย (รูปที่ 4.15)

แอมพลิจูดของความแรงปัจจุบันคือ:

ฉัน m = U m C. (4.29)

ถ้าเราแนะนำการกำหนด

และแทนที่จะใช้แอมพลิจูดของกระแสและแรงดัน ให้ใช้ค่าประสิทธิผล จากนั้นเราจะได้

ค่าของ X c ส่วนกลับของผลิตภัณฑ์ C ของความถี่วงจรและความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเรียกว่าความจุ บทบาทของปริมาณนี้คล้ายกับบทบาทของความต้านทานเชิงรุก R ในกฎของโอห์ม (ดูสูตร (4.17)) ค่าประสิทธิผลของความแรงกระแสสัมพันธ์กับค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุในลักษณะเดียวกับที่ความแรงและแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันสัมพันธ์กันตามกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรไฟฟ้ากระแสตรง สิ่งนี้ทำให้เราสามารถพิจารณาค่าของ X โดยมีความต้านทานของตัวเก็บประจุต่อกระแสสลับ (ความจุ)

ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุมากเท่าใด กระแสไฟที่ชาร์จก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตรวจจับได้ง่ายโดยการเพิ่มการเรืองแสงของหลอดไฟด้วยการเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุ ในขณะที่ความต้านทาน DC ของตัวเก็บประจุไม่มีที่สิ้นสุด ความต้านทาน AC นั้นจำกัด X c เมื่อความจุเพิ่มขึ้นก็ลดลง นอกจากนี้ยังลดลงตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น

โดยสรุปเราสังเกตว่าในช่วงหนึ่งในสี่ของช่วงเวลาที่ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุดพลังงานจะเข้าสู่วงจรและถูกเก็บไว้ในตัวเก็บประจุในรูปของพลังงาน สนามไฟฟ้า. ในช่วงไตรมาสถัดไปของช่วงเวลา เมื่อตัวเก็บประจุถูกคายประจุ พลังงานนี้จะถูกส่งกลับไปยังเครือข่าย

ความต้านทานของวงจรที่มีตัวเก็บประจุเป็นสัดส่วนผกผันกับผลคูณของความถี่ไซคลิกและความจุไฟฟ้า ความผันผวนของกระแสอยู่ข้างหน้าในเฟสของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าโดย

1. ค่าประสิทธิภาพของกระแสและแรงดันบนตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเกี่ยวข้องกันอย่างไร!
2. เป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาในวงจรที่มีตัวเก็บประจุเพียงตัวเดียวถ้าความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของวงจรสามารถละเลยได้!
3. เบรกเกอร์เป็นตัวเก็บประจุชนิดหนึ่ง ทำไมสวิตช์จึงเปิดวงจรได้อย่างน่าเชื่อถือ!

กระแสสลับคืออะไร

หากเราพิจารณากระแสตรง กระแสไฟอาจไม่คงที่เสมอไป: แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของแหล่งกำเนิดอาจขึ้นอยู่กับโหลดหรือระดับการคายประจุของแบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่กัลวานิก แม้จะมีแรงดันไฟฟ้าคงที่ แต่กระแสในวงจรภายนอกก็ขึ้นอยู่กับโหลดซึ่งยืนยันกฎของโอห์ม ปรากฎว่านี่ไม่ใช่กระแสตรงเช่นกัน แต่กระแสดังกล่าวไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นกระแสสลับเพราะมันไม่เปลี่ยนทิศทาง

ตัวแปรมักจะเรียกว่าแรงดันหรือกระแสซึ่งทิศทางและขนาดจะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของ ปัจจัยภายนอกตัวอย่างเช่น โหลด แต่ค่อนข้าง "อิสระ": นี่คือวิธีที่เครื่องกำเนิดสร้างขึ้น นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ควรเป็นระยะ เช่น เกิดซ้ำหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่งเรียกว่า ช่วงเวลา

หากแรงดันหรือกระแสเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มโดยไม่สนใจความเป็นระยะและความสม่ำเสมออื่น ๆ สัญญาณดังกล่าวจะเรียกว่าสัญญาณรบกวน ตัวอย่างคลาสสิกคือ "หิมะ" บนหน้าจอทีวีที่มีสัญญาณภาคพื้นดินที่อ่อนแอ ตัวอย่างของสัญญาณไฟฟ้าเป็นระยะแสดงในรูปที่ 1

สำหรับกระแสตรง มีเพียงสองลักษณะ: นี่คือขั้วและแรงดันแหล่ง ในกรณีของกระแสสลับ ปริมาณทั้งสองนี้ไม่เพียงพออย่างชัดเจน ดังนั้นพารามิเตอร์เพิ่มเติมหลายตัวจึงปรากฏขึ้น: แอมพลิจูด ความถี่ คาบ เฟส ค่าทันทีและมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 1

ส่วนใหญ่ในเทคโนโลยีต้องรับมือกับการสั่นของไซนัสและไม่เพียง แต่ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าเท่านั้น ลองนึกภาพล้อรถ เมื่อขับขี่บนถนนที่มีระดับดีอย่างสม่ำเสมอ ศูนย์กลางของล้อจะอธิบายเป็นเส้นตรงขนานกับพื้นผิวถนน ในเวลาเดียวกัน จุดใดๆ บนขอบล้อจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นไซนัสที่สัมพันธ์กับเส้นตรงที่กล่าวไว้

สิ่งนี้สามารถยืนยันได้จากรูปที่ 2 ซึ่งแสดงวิธีการแบบกราฟิกสำหรับการสร้างไซน์ซอยด์: ใครก็ตามที่สอนการวาดภาพได้ดี เขาเข้าใจดีถึงวิธีการสร้างดังกล่าว

รูปที่ 2

จากวิชาฟิสิกส์ของโรงเรียน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า ไซนัสอยด์ เป็นไซนัสที่พบบ่อยที่สุดและเหมาะกับการศึกษาเส้นโค้งคาบ ในทำนองเดียวกัน การแกว่งของคลื่นไซน์จะเกิดขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งเกิดจากการออกแบบทางกล

รูปที่ 3 แสดงกราฟของกระแสไซน์

รูปที่ 3

จะเห็นได้ง่ายว่าขนาดของกระแสจะแปรผันตามเวลา ดังนั้นแกน y จะแสดงในรูปเป็น i(t) ซึ่งเป็นฟังก์ชันของกระแสจากเวลา คาบเต็มของกระแสจะแสดงด้วยเส้นทึบและมีคาบ T หากคุณเริ่มจากจุดกำเนิด คุณจะเห็นว่ากระแสแรกเพิ่มขึ้นถึง Imax ผ่านศูนย์ ลดลงเป็น -Imax หลังจากนั้นจะเพิ่มขึ้น และถึงศูนย์ จากนั้นงวดถัดไปจะเริ่มขึ้นซึ่งแสดงโดยเส้นประ

เนื่องจาก สูตรทางคณิตศาสตร์พฤติกรรมปัจจุบันเขียนดังนี้: i(t)= Imax*sin(ω*t±φ)

ที่นี่ i(t) คือค่าที่เกิดขึ้นทันทีของกระแส ซึ่งขึ้นอยู่กับเวลา Imax คือค่าแอมพลิจูด (ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดจากสถานะสมดุล) ω คือความถี่วงกลม (2*π*f) φ คือมุมเฟส .

ความถี่วงกลม ω วัดเป็นเรเดียนต่อวินาที มุมเฟส φ วัดเป็นเรเดียนหรือองศา หลังเหมาะสมเมื่อมีกระแสไซน์สองกระแสเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในวงจรที่มีกระแสนำแรงดัน 90˚ หรือหนึ่งในสี่ของคาบ ซึ่งแสดงในรูปที่ 4 หากมีกระแสไซน์เพียงตัวเดียว คุณสามารถเคลื่อนไปตามแกนพิกัดได้ตามต้องการ และ จะไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงไปจากนี้

รูปที่ 4 ในวงจรที่มีตัวเก็บประจุ กระแสจะนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าหนึ่งในสี่ของคาบ

ความหมายทางกายภาพของความถี่วงกลม ω คือมุมในหน่วยเรเดียนที่ไซนูซอยด์จะ "วิ่ง" ในหนึ่งวินาที

คาบ - T คือเวลาที่คลื่นไซน์ใช้ในการสั่นที่สมบูรณ์หนึ่งครั้ง เช่นเดียวกับการสั่นสะเทือนของรูปแบบอื่น เช่น สี่เหลี่ยมหรือสามเหลี่ยม ระยะเวลาวัดเป็นวินาทีหรือหน่วยที่เล็กกว่า: มิลลิวินาที ไมโครวินาที หรือนาโนวินาที

พารามิเตอร์อื่นของสัญญาณคาบใดๆ รวมถึงไซน์ซอยด์คือความถี่ การสั่นของสัญญาณจะเกิดขึ้นกี่ครั้งใน 1 วินาที หน่วยความถี่คือเฮิรตซ์ (Hz) ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ ดังนั้นความถี่ 1 Hz จึงไม่มีอะไรมากไปกว่าหนึ่งการสั่น / วินาที ตัวอย่างเช่น ความถี่ของเครือข่ายแสงสว่างคือ 50 Hz นั่นคือ 50 คาบของไซนูซอยด์ผ่านต่อวินาที

หากทราบช่วงเวลาปัจจุบัน (คุณทำได้) สูตรจะช่วยคุณค้นหาความถี่ของสัญญาณ: f \u003d 1 / T ในกรณีนี้ หากแสดงเวลาเป็นวินาที ผลลัพธ์จะเป็นเฮิรตซ์ ในทางกลับกัน T=1/f ความถี่เป็น Hz เวลาเป็นวินาที ตัวอย่างเช่น เมื่อระยะเวลาจะเป็น 1/50=0.02 วินาที หรือ 20 มิลลิวินาที ในกระแสไฟฟ้า ความถี่ที่สูงกว่ามักใช้: kHz - กิโลเฮิร์ตซ์, MHz - เมกะเฮิรตซ์ (การแกว่งนับพันต่อวินาที) เป็นต้น

ทั้งหมดที่กล่าวมาสำหรับกระแสก็เป็นจริงเช่นกันสำหรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ: แค่เปลี่ยนตัวอักษร I เป็น U ในรูปที่ 6 ก็เพียงพอแล้ว สูตรจะมีลักษณะดังนี้: u(t)=Umax*sin(ω*t± ฟาย).

คำอธิบายเหล่านี้เพียงพอที่จะกลับไปที่ ประสบการณ์กับตัวเก็บประจุและอธิบายความหมายทางกายภาพของพวกเขา

ตัวเก็บประจุนำไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งแสดงในวงจรในรูปที่ 3 (ดูบทความ -) ความสว่างของหลอดไฟจะเพิ่มขึ้นเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเพิ่มเติม เมื่อตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบขนาน ความจุของมันก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นเราสามารถสรุปได้ว่าความจุ Xc ขึ้นอยู่กับความจุ นอกจากนี้ ยังขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสด้วย ดังนั้นสูตรจึงมีลักษณะดังนี้: Xc=1/2*π*f*C

จากสูตรที่ว่าด้วยการเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุและความถี่ของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ค่ารีแอกแตนซ์ Xc จะลดลง การพึ่งพาเหล่านี้แสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5. ค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุเทียบกับความจุ

หากเราแทนที่ความถี่เป็นเฮิรตซ์ในสูตร และความจุเป็น Farads ผลลัพธ์จะเป็นโอห์ม

ตัวเก็บประจุจะร้อนหรือไม่?

ทีนี้มาย้อนประสบการณ์กับตัวเก็บประจุและมิเตอร์ไฟฟ้ากัน ทำไมมันไม่หมุน? ความจริงก็คือมิเตอร์จะนับพลังงานแอคทีฟเมื่อผู้บริโภคมีภาระงานอย่างหมดจด เช่น หลอดไส้ กาต้มน้ำไฟฟ้า หรือเตาไฟฟ้า สำหรับผู้บริโภคดังกล่าว แรงดันและกระแสอยู่ในเฟส มีเครื่องหมายเหมือนกัน: หากคุณคูณจำนวนลบสองตัว (แรงดันและกระแสในช่วงครึ่งรอบลบ) ผลลัพธ์ตามกฎของคณิตศาสตร์ยังคงเป็นบวก ดังนั้นพลังของผู้บริโภคดังกล่าวจึงเป็นไปในเชิงบวกเสมอ กล่าวคือ เข้าสู่โหลดและปล่อยออกเป็นความร้อนดังแสดงในรูปที่ 6 โดยเส้นประ

รูปที่ 6

ในกรณีที่ตัวเก็บประจุรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสและแรงดันไฟไม่อยู่ในเฟส: กระแสจะนำไปสู่แรงดันไฟฟ้า 90˚ ซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าจะได้ชุดค่าผสมเมื่อกระแสและแรงดันมี สัญญาณต่างๆ.

รูปที่ 7

ในช่วงเวลาเหล่านี้ พลังจะเป็นลบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อกำลังเป็นบวก ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จ และเมื่อประจุเป็นลบ พลังงานที่เก็บไว้จะถูกส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิด ดังนั้นโดยเฉลี่ยแล้วจะมีศูนย์และไม่มีอะไรจะนับที่นี่

ตัวเก็บประจุถ้าใช้งานได้จริงจะไม่ร้อนเลย ดังนั้นบ่อยครั้ง ตัวเก็บประจุเรียกว่าความต้านทานแบบไม่มีวัตต์ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ในอุปกรณ์จ่ายไฟต่ำแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าได้ แม้ว่าบล็อกดังกล่าวจะไม่แนะนำเนื่องจากอันตราย แต่ก็ยังจำเป็นต้องทำเช่นนี้ในบางครั้ง

ก่อนติดตั้งในบล็อกดังกล่าว ดับคาปาซิเตอร์ควรตรวจสอบโดยเพียงแค่เสียบเข้ากับเครือข่าย: หากตัวเก็บประจุไม่ร้อนขึ้นในครึ่งชั่วโมงก็สามารถรวมไว้ในวงจรได้อย่างปลอดภัย มิฉะนั้นก็จะต้องถูกโยนทิ้งไปโดยไม่เสียใจ

โวลต์มิเตอร์แสดงอะไร?

ในการผลิตและซ่อมแซมอุปกรณ์ต่างๆ แม้ว่าจะไม่บ่อยนัก แต่ก็จำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและแม้แต่กระแสไฟ หากไซนัสมีพฤติกรรมกระสับกระส่าย แล้วขึ้น ๆ ลง ๆ โวลต์มิเตอร์ธรรมดาจะแสดงอะไร?

ค่าเฉลี่ยของสัญญาณคาบ ในกรณีนี้คือไซนูซอยด์ คำนวณเป็นพื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยแกน x และการแสดงแบบกราฟิกของสัญญาณ หารด้วย 2*π เรเดียน หรือคาบของไซนูซอยด์ เนื่องจากส่วนบนและส่วนล่างเหมือนกันทุกประการ แต่มีเครื่องหมายต่างกัน ค่าเฉลี่ยของไซนูซอยด์จึงเป็นศูนย์ และไม่จำเป็นต้องวัดเลยแม้แต่น้อย แม้จะไร้จุดหมายก็ตาม

นั่นเป็นเหตุผลที่ เครื่องมือวัดแสดงค่า RMS ของแรงดันหรือกระแส RMS คือค่าของกระแสคาบซึ่งความร้อนในปริมาณเท่ากันจะถูกปล่อยบนโหลดเดียวกันกับ on กระแสตรง. กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลอดไฟส่องสว่างด้วยความสว่างเท่ากัน

นี่คือคำอธิบายโดยสูตรดังนี้: Iavr = 0.707 * Imax = Imax / √2 สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูตรเหมือนกันก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนตัวอักษร Uavr = 0.707 * Umax = Umax / √2 นี่คือค่าที่แสดงโดยมิเตอร์ สามารถใช้แทนสูตรได้เมื่อคำนวณตามกฎของโอห์มหรือเมื่อคำนวณกำลัง

แต่นี่ไม่ใช่ทั้งหมดที่ตัวเก็บประจุสามารถทำได้ในเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับ บทความถัดไปมาดูการใช้คาปาซิเตอร์ใน วงจรชีพจร, ตัวกรองความถี่สูงและต่ำในเครื่องกำเนิดของแรงกระตุ้นไซนัสและสี่เหลี่ยม

เกี่ยวกับประจุของตัวเก็บประจุ

มาปิดโซ่กันเถอะ วงจรจะชาร์จตัวเก็บประจุ ซึ่งหมายความว่าส่วนของอิเล็กตรอนจากด้านซ้ายของตัวเก็บประจุจะเข้าไปในเส้นลวด และจำนวนอิเล็กตรอนที่เท่ากันจะไปจากเส้นลวดไปทางด้านขวาของตัวเก็บประจุ เพลตทั้งสองจะถูกชาร์จด้วยประจุตรงข้ามที่มีขนาดเท่ากัน

ระหว่างเพลตในอิเล็กทริกจะเป็น สนามไฟฟ้า.

ตอนนี้ขอทำลายโซ่ ตัวเก็บประจุจะยังคงมีประจุอยู่ เราจะรื้อซับในด้วยลวด ตัวเก็บประจุจะคายประจุทันที ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนส่วนเกินจะเข้าไปในเส้นลวดจากแผ่นด้านขวา และการขาดอิเล็กตรอนจะเข้าสู่ลวดไปยังแผ่นด้านซ้าย บนแผ่นอิเล็กตรอนทั้งสองแผ่นจะเท่ากัน ตัวเก็บประจุจะคายประจุออกมา

ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันใด?

มันชาร์จได้ถึงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแหล่งพลังงาน

ความต้านทานของตัวเก็บประจุ

มาปิดโซ่กันเถอะ ตัวเก็บประจุเริ่มชาร์จและกลายเป็นแหล่งกระแส แรงดัน E.D.S. ทันที รูปแสดงให้เห็นว่า E.D.S. ของตัวเก็บประจุมุ่งตรงไปยังแหล่งจ่ายกระแสไฟที่ชาร์จ

ฝ่ายค้าน แรงเคลื่อนไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแบบมีประจุ ประจุของตัวเก็บประจุนี้เรียกว่ารีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟ

พลังงานทั้งหมดที่ใช้โดยแหล่งกระแสเพื่อเอาชนะความต้านทานของตัวเก็บประจุจะถูกแปลงเป็นพลังงานของสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ เมื่อตัวเก็บประจุถูกคายประจุ พลังงานทั้งหมดของสนามไฟฟ้าจะกลับคืนสู่วงจรในรูปของพลังงาน กระแสไฟฟ้า. ดังนั้นความจุจึงเป็นปฏิกิริยาเช่น โดยไม่ทำให้สูญเสียพลังงานอย่างไม่สามารถย้อนกลับได้

ทำไมกระแสตรงไม่ผ่านตัวเก็บประจุในขณะที่กระแสสลับไม่ผ่าน?

เปิดวงจรไฟฟ้ากระแสตรง หลอดไฟกระพริบเปิดและปิดทำไม? เนื่องจากกระแสประจุตัวเก็บประจุผ่านเข้าไปในวงจร ทันทีที่ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันแบตเตอรี่ กระแสไฟในวงจรจะหยุด

ทีนี้มาปิดวงจรไฟฟ้ากระแสสลับกัน ในช่วงไตรมาสแรกของงวด แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นจาก 0 เป็นค่าสูงสุด วงจรกำลังชาร์จตัวเก็บประจุ ในช่วงไตรมาสที่สองของช่วงเวลา แรงดันไฟฟ้าบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลดลงเป็นศูนย์ ตัวเก็บประจุถูกปล่อยผ่านเครื่องกำเนิด หลังจากนั้นตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จและคายประจุอีกครั้ง ดังนั้นในวงจรจึงมีกระแสประจุและการคายประจุของตัวเก็บประจุ ไฟจะติดตลอดเวลา

ในวงจรที่มีตัวเก็บประจุ กระแสจะไหลในวงจรปิดทั้งหมด รวมทั้งในไดอิเล็กตริกของตัวเก็บประจุด้วย ในตัวเก็บประจุแบบชาร์จประจุไฟฟ้าจะเกิดสนามไฟฟ้าขึ้นซึ่งทำให้เกิดขั้วของไดอิเล็กตริก โพลาไรเซชันคือการหมุนของอิเล็กตรอนในอะตอมในวงโคจรที่ยาว

โพลาไรเซชันพร้อมกันของอะตอมจำนวนมากก่อให้เกิดกระแสที่เรียกว่า การกระจัดปัจจุบัน ดังนั้นกระแสจะไหลในสายไฟและไดอิเล็กทริกและมีค่าเท่ากัน

ความจุของตัวเก็บประจุถูกกำหนดโดยสูตร

เมื่อพิจารณาจากกราฟแล้ว เราสรุปได้ว่า: กระแสในวงจรที่มีความต้านทาน capacitive ล้วนๆ นำไปสู่แรงดันไฟฟ้า 90 0 .

คำถามเกิดขึ้นว่ากระแสในวงจรสามารถนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างไร? ในวงจร กระแสจะไหลจากแหล่งกระแสสองแหล่งในทางกลับกัน จากเครื่องกำเนิดและจากตัวเก็บประจุ เมื่อแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นศูนย์ กระแสในวงจรจะสูงสุด นี่คือกระแสดิสชาร์จของตัวเก็บประจุ

เกี่ยวกับตัวเก็บประจุจริง

ตัวเก็บประจุจริงมีความต้านทานสองตัวพร้อมกัน: แอคทีฟและคาปาซิทีฟควรพิจารณาเชื่อมต่อเป็นอนุกรม

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับความต้านทานเชิงแอ็คทีฟและกระแสที่ไหลผ่านความต้านทานแบบแอ็คทีฟอยู่ในเฟส

แรงดันไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้กับความจุและกระแสที่ไหลผ่านความจุจะเปลี่ยนเป็นเฟส 90 0 . แรงดันที่เกิดขึ้นจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับตัวเก็บประจุสามารถกำหนดได้โดยกฎสี่เหลี่ยมด้านขนาน

สำหรับความต้านทานแบบแอคทีฟ แรงดัน U ทำหน้าที่และกระแส I อยู่ในเฟส สำหรับความจุ แรงดันไฟฟ้า U c ล่าช้าหลังกระแส I โดย 90 0 . แรงดันที่เกิดขึ้นจากเครื่องกำเนิดไปยังตัวเก็บประจุจะถูกกำหนดโดยกฎสี่เหลี่ยมด้านขนาน แรงดันที่เกิดขึ้นนี้ล่าช้าหลังกระแส I โดยบางมุม φ ซึ่งน้อยกว่า 90 0 เสมอ

การหาค่าความต้านทานตัวเก็บประจุที่ได้

ไม่พบความต้านทานที่เป็นผลลัพธ์ของตัวเก็บประจุโดยการรวมค่าความต้านทานแบบแอคทีฟและคาปาซิทีฟ ทำได้ตามสูตร

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าเป็นองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อใช้งาน ความจุไฟฟ้า.

ตัวเก็บประจุเป็นองค์ประกอบแบบพาสซีฟในวงจรไฟฟ้า มักประกอบด้วยอิเล็กโทรดสองขั้วในรูปของเพลตหรือกระบอกสูบ (เรียกว่าเพลต) คั่นด้วยฉนวนซึ่งมีความหนาเล็กน้อยเมื่อเทียบกับขนาดของเพลต เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่กับเพลตตัวเก็บประจุ ประจุไฟฟ้าจะไหลเข้าไป ชาร์จเพลตตัวเก็บประจุซึ่งเป็นผลมาจากสนามไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างเพลต หลังจากฟิลด์นี้เกิดขึ้น กระแสจะหยุด ตัวเก็บประจุที่ชาร์จด้วยวิธีนี้สามารถตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งกำเนิดและใช้เพื่อเก็บพลังงานที่เก็บไว้ในนั้น พลังงานไฟฟ้า. สำหรับการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1745 โดยนักฟิสิกส์ Ewald Jürgen von Kleistim จากเยอรมนีและชาวดัตช์ Peter van Muschenbroek ตัวเก็บประจุตัวแรกถูกสร้างขึ้นโดยพวกเขาในห้องปฏิบัติการใน Leiden และที่สถานที่ของพวกเขา ...

0 0

กระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุหรือไม่?

กระแสไฟฟ้าผ่านตัวเก็บประจุหรือไม่? ประสบการณ์วิทยุสมัครเล่นในชีวิตประจำวันบอกว่ากระแสตรงไม่ผ่าน แต่กระแสสลับทำได้

ซึ่งง่ายต่อการยืนยันการทดลอง คุณสามารถจุดหลอดไฟได้โดยเชื่อมต่อกับเครือข่ายกระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุ ลำโพงหรือโทรศัพท์มือถือจะยังคงทำงานต่อไปหากไม่ได้เชื่อมต่อกับเครื่องรับโดยตรง แต่ผ่านทางตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุคือแผ่นโลหะตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไปคั่นด้วยไดอิเล็กตริก อิเล็กทริกนี้ส่วนใหญ่มักเป็นไมกา อากาศหรือเซรามิก ซึ่งเป็นฉนวนที่ดีที่สุด ค่อนข้างเป็นธรรมชาติที่กระแสตรงไม่สามารถผ่านฉนวนดังกล่าวได้ แต่ทำไมกระแสสลับไหลผ่าน? สิ่งนี้ดูแปลกมากขึ้นเพราะเซรามิกชนิดเดียวกันในรูปแบบของลูกกลิ้งพอร์ซเลนป้องกันสายไฟ AC ได้อย่างสมบูรณ์แบบและไมกาทำหน้าที่ของฉนวนได้อย่างสมบูรณ์แบบ ...

0 0

เกี่ยวกับประจุของตัวเก็บประจุ

ระหว่างแผ่นเปลือกโลกในไดอิเล็กทริกจะมีสนามไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันใด?

มันชาร์จได้ถึงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแหล่งพลังงาน

ความต้านทานของตัวเก็บประจุ

มาปิดกัน...

0 0

08.11.2014 18:23

คุณจำได้ไหมว่าตัวเก็บประจุคืออะไร? ให้ฉันเตือนคุณ ตัวเก็บประจุหรือที่เรียกว่า "คอนเดอร์" ประกอบด้วยแผ่นฉนวนสองแผ่น เมื่อแรงดันไฟฟ้าคงที่ถูกนำไปใช้กับตัวเก็บประจุในช่วงเวลาสั้น ๆ จะถูกชาร์จและเก็บประจุนี้ไว้ ความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับจำนวน "สถานที่" ที่แผ่นถูกออกแบบมาสำหรับและยังขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างพวกเขา มาพิจารณากัน วงจรที่ง่ายที่สุดคอนเดอร์ชาร์จแล้ว:

ดังนั้น เราเห็น "ข้อดี" แปดอย่างในจานเดียว และอีกจานหนึ่งมี "ข้อเสีย" เท่ากัน อย่างที่คุณทราบสิ่งที่ตรงกันข้ามดึงดูด) และยิ่งระยะห่างระหว่างแผ่นเปลือกโลกน้อยลงเท่าใด "ความรัก" ก็ยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ดังนั้น บวก "ความรัก" ลบด้วย และเนื่องจากความรักเป็นสิ่งซึ่งกันและกัน หมายความว่า ลบด้วย "ความรัก" บวกด้วย)) ดังนั้น , นี่คือแรงดึงดูดที่ป้องกันไม่ให้ตัวเก็บประจุที่มีประจุแล้วถูกคายประจุ

เพื่อที่จะปล่อยตัวเก็บประจุก็เพียงพอที่จะวาง "สะพาน" เพื่อให้ "บวก" และ "ลบ" มาบรรจบกัน นั่นมันโง่...

0 0

เอลยา / 18:21 08.12.2014 #

ตัวเก็บประจุเป็นแผ่นฟอยล์ 2 แผ่น (แผ่น) โดยมีแผ่นกระดาษอยู่ตรงกลาง (เราจะไม่พูดถึงไมกา ฟลูออโรเรซิ่น เซรามิก อิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ)
กระดาษไม่นำกระแส ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงไม่นำกระแส
หากกระแสสลับกัน อิเล็กตรอนที่หันไปทางแผ่นฟอยล์ชิ้นแรกก็จะชาร์จประจุนั้น
แต่อย่างที่คุณทราบ ประจุที่มีชื่อเดียวกันจะผลักกัน ดังนั้นอิเล็กตรอนจากอีกชิ้นหนึ่งจึงวิ่งหนีไป
จำนวนอิเล็กตรอนวิ่งไปที่จานหนึ่ง จำนวนมากจึงวิ่งหนีจากอีกจานหนึ่ง
จำนวนอิเล็กตรอนที่วิ่งหนี (กระแส) ขึ้นอยู่กับแรงดันและความจุของตัวเก็บประจุ (นั่นคือขนาดของชิ้นฟอยล์และความหนาของกระดาษระหว่างพวกเขา)

ฉันจะพยายามอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมด้วยนิ้วหรือในน้ำ
กระแสตรงคืออะไร? ลองนึกภาพน้ำ (กระแส) ไหลผ่านท่อ (ลวด) ในทิศทางเดียว
กระแสสลับคืออะไร? นี่คือน้ำในท่ออีกครั้ง แต่มันไม่ไหลในทิศทางเดียวอีกต่อไป แต่กระตุกไปมาด้วยแอมพลิจูดบางส่วน ...

0 0

กระแสไฟฟ้าผ่านตัวเก็บประจุหรือไม่?

ประสบการณ์วิทยุสมัครเล่นในชีวิตประจำวันบอกว่ากระแสตรงไม่ผ่าน แต่กระแสสลับทำได้ ซึ่งง่ายต่อการยืนยันการทดลอง คุณสามารถจุดหลอดไฟได้โดยเชื่อมต่อกับเครือข่ายกระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุ ลำโพงหรือโทรศัพท์มือถือจะยังคงทำงานต่อไปหากไม่ได้เชื่อมต่อกับเครื่องรับโดยตรง แต่ผ่านทางตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุคือแผ่นโลหะตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไปคั่นด้วยไดอิเล็กตริก อิเล็กทริกนี้มักเป็นไมกา อากาศ หรือเซรามิก* ซึ่งเป็นฉนวนที่ดีที่สุด ค่อนข้างเป็นธรรมชาติที่กระแสตรงไม่สามารถผ่านฉนวนดังกล่าวได้ แต่ทำไมกระแสสลับไหลผ่าน? สิ่งนี้ดูแปลกมากขึ้นเพราะเซรามิกชนิดเดียวกันในรูปแบบของลูกกลิ้งพอร์ซเลนป้องกันสายไฟ AC ได้อย่างสมบูรณ์แบบและไมกาทำหน้าที่ของฉนวนในหัวแร้งเตารีดไฟฟ้าและอื่น ๆ ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ...

0 0

สมัครสมาชิกกลุ่ม Vkontakte ของเรา - และ Facebook - * ประสบการณ์วิทยุสมัครเล่นทุกวันบอกว่ากระแสตรงไม่ผ่านตัวเก็บประจุ แต่กระแสสลับทำได้ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเชื่อมต่อหลอดไฟหรือลำโพงผ่านตัวเก็บประจุ และพวกมันจะทำงานต่อไป เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น เรามาดูการออกแบบตัวเก็บประจุกัน ตัวเก็บประจุคือแผ่นโลหะตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไปคั่นด้วยไดอิเล็กตริก อิเล็กทริกนี้ส่วนใหญ่มักเป็นไมกา อากาศหรือเซรามิก ซึ่งเป็นฉนวนที่ดีที่สุด ค่อนข้างเป็นธรรมชาติที่กระแสตรงไม่สามารถผ่านฉนวนดังกล่าวได้ แต่ทำไมกระแสสลับไหลผ่าน? สิ่งนี้ดูแปลกมากขึ้นเพราะเซรามิกชนิดเดียวกันในรูปแบบของลูกกลิ้งพอร์ซเลนป้องกันสายไฟ AC ได้อย่างสมบูรณ์และไมกาทำหน้าที่ของฉนวนในหัวแร้งเตารีดไฟฟ้าและอุปกรณ์ทำความร้อนอื่น ๆ ที่ทำงานได้อย่างถูกต้องจาก .. .

0 0

สมัครสมาชิกกลุ่ม Vkontakte ของเรา - http://vk.com/chipidip
และ Facebook - https://www.facebook.com/chipidip

*
ประสบการณ์วิทยุสมัครเล่นในชีวิตประจำวันบอกว่ากระแสตรงไม่ผ่านตัวเก็บประจุ แต่กระแสสลับทำได้ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเชื่อมต่อหลอดไฟหรือลำโพงผ่านตัวเก็บประจุ และพวกมันจะทำงานต่อไป เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น เรามาดูการออกแบบตัวเก็บประจุกัน ตัวเก็บประจุคือแผ่นโลหะตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไปคั่นด้วยไดอิเล็กตริก อิเล็กทริกนี้ส่วนใหญ่มักเป็นไมกา อากาศหรือเซรามิก ซึ่งเป็นฉนวนที่ดีที่สุด ค่อนข้างเป็นธรรมชาติที่กระแสตรงไม่สามารถผ่านฉนวนดังกล่าวได้ แต่ทำไมกระแสสลับไหลผ่าน? สิ่งนี้ดูแปลกมากขึ้นเพราะเซรามิกชนิดเดียวกันในรูปแบบของลูกกลิ้งพอร์ซเลนป้องกันสายไฟ AC ได้อย่างสมบูรณ์แบบและไมกาทำหน้าที่ของฉนวนในหัวแร้งได้อย่างสมบูรณ์แบบ ...

0 0

เมื่อต่อตัวเก็บประจุใดๆ เข้ากับ วงจรไฟฟ้ากระแสตรงเกิดพัลส์ระยะสั้นอย่างรวดเร็ว ด้วยความช่วยเหลือของมันตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จในระดับเดียวกับแหล่งพลังงานหลังจากนั้นการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะหยุดลง หากถูกตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งจ่ายกระแสไฟ ในเวลาอันสั้น ภายใต้อิทธิพลของโหลด การคายประจุอย่างสมบูรณ์จะเกิดขึ้น เมื่อเชื่อมต่อหลอดไฟเป็นตัวบ่งชี้ ไฟจะกะพริบหนึ่งครั้งแล้วดับลง เนื่องจากการคายประจุของตัวเก็บประจุที่กระแสตรงเกิดขึ้นในรูปแบบของพัลส์ระยะสั้น

การทำงานของตัวเก็บประจุด้วยกระแสสลับ

ตัวเก็บประจุทำงานในลักษณะที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ในกรณีนี้ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จและคายประจุสลับกับความถี่ของการแกว่งที่เกิดขึ้นระหว่าง แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ. หลอดไส้เดียวกันที่วางอยู่ในวงจรเป็นตัวบ่งชี้และเชื่อมต่อเป็นอนุกรมจะปล่อยแสงอย่างต่อเนื่องเหมือนตัวเก็บประจุเพราะตามนุษย์ไม่รับรู้ความถี่ของการแกว่งในระดับอุตสาหกรรม

ตัวเก็บประจุแต่ละตัวมีความจุซึ่งกำหนดความจุและความถี่ของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ตามสูตร การพึ่งพาอาศัยกันนี้เป็นสัดส่วนผกผัน เมื่อมีความต้านทานดังกล่าว จะไม่มีการแปลงพลังงานไฟฟ้าและแม่เหล็กเป็นความร้อน มากขึ้น ความถี่สูงกระแสไฟฟ้า ความจุจะลดลงตามสัดส่วน และในทางกลับกัน

คุณสมบัติที่สำคัญเหล่านี้ทำให้สามารถใช้ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเป็นองค์ประกอบดับแทนตัวต้านทานในตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ปัจจัยนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าตก ในสถานการณ์เช่นนี้ แทนที่จะใช้ตัวเก็บประจุ จะต้องใช้ตัวต้านทานทรงพลังที่มีขนาดใหญ่

คุณสมบัติหลักของตัวเก็บประจุ

เนื่องจากตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับไม่ได้รับความร้อน จึงไม่เกิดการกระจายพลังงาน นี่เป็นเพราะกระแสขยับระหว่างกันและในตัวเก็บประจุ 90 องศา ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุด กระแสมีค่าเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าไม่มี การทำงานและความร้อนไม่เกิดขึ้น ดังนั้นในกรณีส่วนใหญ่ตัวเก็บประจุจึงค่อนข้างประสบความสำเร็จในการใช้แทนตัวต้านทาน ในขณะเดียวกันก็มีข้อเสียที่ต้องนำมาพิจารณาโดยไม่ล้มเหลว ประกอบด้วยการเปลี่ยนกระแสสลับในวงจรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟในโหลด ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือการขาดการดีคัปปลิ้ง ดังนั้นการใช้งานจึงมีข้อจำกัดบางประการ และใช้กับค่าความต้านทานที่เสถียร ภาระดังกล่าวส่วนใหญ่มักเป็นองค์ประกอบความร้อน