Если источник питания переменного тока подключен do rezystora, wówczas prąd i napięcie w obwodzie w dowolnym punkcie wykresu czasowego będą do siebie proporcjonalne. Oznacza to, że krzywe prądu i napięcia osiągną jednocześnie wartość „szczytową”. W ten sposób mówimy, że prąd i napięcie są w fazie.
Zastanawiamy się teraz, jak zachowa się kondensator w obwodzie prądu przemiennego.
Если к источнику переменного напряжения подключен kondensator, maksymalna wartość napięcia na nim będzie proporcjonalna do maksymalnej wartości prądu płynącego w obwodzie. Sinusoida napięcia fali szczytowej nie pojawi się jednak w tym samym czasie, co prąd maksymalny.
W tym przykładzie prąd chwilowy sięgao maksymalnej wartości o ćwierć okresu (90 stopni) wcześniej niż napięcie. W tym przypadku mówią, że „prąd jest o 90 ° wyższy od napięcia”.
W przeciwieństwie do sytuacji w obwodzie prądu stałego,wartość V / I nie jest tutaj stała. Niemniej jednak stosunek Vmax / Imax jest bardzo przydatną wielkością i w elektrotechnice nazywany jest pojemnością (Xc) elementu. Ponieważ ta wartość nadal reprezentuje stosunek napięcia do prądu, tj. w sensie fizycznym to opór, jego jednostką miary jest Ohm. Wartość Xc kondensatora zależy od jego pojemności (C) i częstotliwości prądu przemiennego (f).
Так как на конденсатор в цепи переменного тока stosowana jest wartość napięcia RMS, ten sam prąd przemienny płynie w tym obwodzie, który jest ograniczony przez kondensator. Ograniczenie to wynika z reaktancji kondensatora.
Dlatego wartość prądu w obwodzie nie zawierającym innych elementów poza kondensatorem jest określana przez alternatywną wersję prawa Ohma
IRMS = YRMS / XC
Gdzie jesteśRMS - średnia kwadratowa (efektywna) wartość napięcia. Zauważ, że Xz zastępuje wartość R w wersji DC prawa Ohma.
Teraz widzimy, że kondensator w obwodzieprąd przemienny zachowuje się zupełnie inaczej niż stały rezystor, a zatem sytuacja jest tutaj bardziej skomplikowana. Aby lepiej zrozumieć procesy zachodzące w takim łańcuchu, warto wprowadzić takie pojęcie jako wektor.
Główną ideą wektora jest idea jakże wartość zespolona sygnału zmiennego w czasie może być reprezentowana jako iloczyn liczby zespolonej (która jest niezależna od czasu) i pewnego sygnału złożonego będącego funkcją czasu.
Na przykład możemy przedstawić funkcję A cos (2πνt + θ) po prostu jako stałą zespoloną A ∙ ej . .
Ponieważ wektory są reprezentowane przez wielkość (lub moduł) i kąt, są one graficznie reprezentowane przez strzałkę (lub wektor) obracającą się w płaszczyźnie XY.
Biorąc pod uwagę, że napięcie na kondensatorze„Opóźnione” w stosunku do prądu, reprezentujące je wektory znajdują się na płaszczyźnie zespolonej, jak pokazano na powyższym rysunku. Na tym rysunku wektory prądu i napięcia obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
W naszym przykładzie prąd na kondensatorze wynika zjego okresowe ładowanie. Ponieważ kondensator w obwodzie prądu przemiennego ma zdolność do okresowego gromadzenia i rozładowywania ładunku elektrycznego, między nim a źródłem zasilania zachodzi stała wymiana energii, która w elektrotechnice nazywana jest energią bierną.
