Якщо джерело живлення змінного струму підключенийдо резистору, то струм і напруга в ланцюзі в будь-якій точці тимчасової діаграми будуть пропорційні один одному. Це означає, що криві струму і напруги будуть досягати "пікового" значення одночасно. При цьому ми говоримо, що струм і напруга знаходяться в фазі.
Розглянемо тепер, як буде себе вести конденсатор в колі змінного струму.
Якщо до джерела змінної напруги підключенийконденсатор, максимальне значення напруги на ньому буде пропорційно максимальному значенню струму, що протікає в ланцюзі. Однак пік хвилі синусоїди напруга не буде наступати в той же самий час, що і максимум струму.
У цьому прикладі миттєве значення струму досягаєсвого максимального значення на чверть періоду (90 ел.град.) раніше, ніж це зробить напруга. У такому випадку говорять, що «ток випереджає напругу на 90◦».
На відміну від від ситуації в ланцюзі постійного струму,значення V / I тут не є постійним. Проте, відношення V max / I max є вельми корисною величиною і в електротехніці називається ємнісним опором (Хс) компонента. Оскільки ця величина як і раніше відображає ставлення напруги до струму, тобто у фізичному сенсі є опором, її одиницею виміру є Ом. Значення Хс конденсатора залежить від його ємності (С) і частоти змінного струму (f).
Так як на конденсатор в колі змінного струмуподається середньоквадратичне значення напруги, в цьому ланцюзі протікає такий же змінний струм, який обмежується конденсатором. Це обмеження обумовлено реактивним опором конденсатора.
Тому значення струму в ланцюзі, що не містить ніяких інших компонентів, крім конденсатора, визначається альтернативною версією Закону Ома
ІRMS = УRMS / XЗ
де URMS - середньоквадратичне (діюче) значення напруги. Зверніть увагу, що Xз замінює величину R у версії закону Ома для постійного струму.
Тепер ми бачимо, що конденсатор в ланцюзізмінного струму поводиться зовсім не так, як постійний резистор, і ситуація тут, відповідно, йде складніше. Для того щоб краще зрозуміти процеси, що відбуваються в такому колі, корисно ввести таке поняття, як вектор.
Основная идея вектора – это представление о том, що комплексне значення змінюється в часі сигналу може бути представлено як твір комплексного числа (яке не залежить від часу) і якогось комплексного сигналу, що є функцією часу.
Наприклад, ми можемо уявити функцію A cos (2πνt + θ) просто як складну постійну A ∙ ejΘ .
Так як вектори представлені величиною (або модулем) і кутом, то графічно вони представляються стрілкою (або вектором), що обертається в площині XY.
З урахуванням того, що напруга на конденсаторі«Запізнюється» по відношенню до струму, що представляють їх вектори розташовані в комплексній площині так, як показано на малюнку вище. На цьому малюнку вектори струму і напруги обертаються в напрямку, протилежному руху годинникової стрілки.
У нашому прикладі ток на конденсаторі обумовлениййого періодичним перезарядом. Оскільки конденсатор в колі змінного струму має здатність періодично накопичувати і скидати електричний заряд, між ним і джерелом харчування відбувається постійний обмін енергією, яка в електротехніці називається реактивної.
