Se uma fonte de alimentação AC estiver conectadaao resistor, então a corrente e a tensão no circuito em qualquer ponto do diagrama de tempo serão proporcionais uma à outra. Isso significa que as curvas de corrente e tensão atingirão o pico ao mesmo tempo. Ao fazer isso, dizemos que a corrente e a tensão estão em fase.
Vamos agora considerar como um capacitor se comportará em um circuito de corrente alternada.
Se a tensão AC estiver conectadacapacitor, o valor máximo da tensão através dele será proporcional ao valor máximo da corrente fluindo no circuito. No entanto, o pico da onda senoidal de tensão não ocorrerá ao mesmo tempo que a corrente de pico.
Neste exemplo, o valor instantâneo da corrente atingeseu valor máximo um quarto do período (90 el. graus) antes da voltagem. Nesse caso, dizem que "a corrente está 90◦ à frente da tensão".
Ao contrário da situação no circuito DC,o valor V / I não é constante aqui. No entanto, a relação V max / I max é uma grandeza muito útil e em engenharia elétrica é chamada de capacitância (Xc) do componente. Uma vez que este valor ainda representa a relação entre a tensão e a corrente, ou seja, no sentido físico é resistência, sua unidade de medida é Ohm. O valor Xc de um capacitor depende de sua capacitância (C) e da frequência da corrente alternada (f).
Uma vez que o capacitor no circuito ACa tensão eficaz é aplicada, a mesma corrente alternada flui neste circuito, que é limitada pelo capacitor. Essa limitação se deve à reatância do capacitor.
Portanto, o valor da corrente em um circuito que não contém outros componentes além de um capacitor é determinado por uma versão alternativa da Lei de Ohm
ERMS = URMS / XC
Onde vocêRMS - valor da tensão quadrática média (efetiva). Observe que Xcom substitui o valor de R na versão DC da Lei de Ohm.
Agora vemos que o capacitor no circuitoa corrente alternada se comporta de maneira completamente diferente do que um resistor constante, e a situação aqui, portanto, é mais complicada. Para compreender melhor os processos que ocorrem nessa cadeia, é útil introduzir esse conceito como vetor.
A ideia principal do vetor é a ideia de comoque o valor complexo de um sinal variável no tempo pode ser representado como o produto de um número complexo (que é independente do tempo) e algum sinal complexo que é uma função do tempo.
Por exemplo, podemos representar a função A cos (2πνt + θ) simplesmente como uma constante complexa A ∙ ejΘ .
Como os vetores são representados por magnitude (ou módulo) e ângulo, eles são representados graficamente por uma seta (ou vetor) girando no plano XY.
Dado que a tensão através do capacitor"Atrasado" em relação à corrente, os vetores que os representam estão localizados no plano complexo, conforme mostrado na figura acima. Nesta figura, os vetores de corrente e tensão giram na direção oposta ao movimento no sentido horário.
Em nosso exemplo, a corrente no capacitor é devido asua recarga periódica. Como um capacitor em um circuito de corrente alternada tem a capacidade de acumular e descarregar periodicamente uma carga elétrica, uma troca constante de energia ocorre entre ele e a fonte de alimentação, o que é chamado de energia reativa em engenharia elétrica.
