Колебания напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока описывает… — Учеба и наука

Пользуйтесь нашим приложением

Ответов пока нет

Михаил Александров

от 0 p.

Читать ответы

Андрей Андреевич

от 70 p.

Читать ответы

Владимир

от 50 p.

Читать ответы

Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука > Физика

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

  • 1 Учебники
  • 2 Механика
    • 2.1 Кинематика
    • 2. 2 Динамика
    • 2.3 Законы сохранения
    • 2.4 Статика
    • 2.5 Механические колебания и волны
  • 3 Термодинамика и МКТ
    • 3.1 МКТ
    • 3.2 Термодинамика
  • 4 Электродинамика
    • 4.1 Электростатика
    • 4. 2 Электрический ток
    • 4.3 Магнетизм
    • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
  • 5 Оптика. СТО
    • 5.1 Геометрическая оптика
    • 5.2 Волновая оптика
    • 5.3 Фотометрия
    • 5.4 Квантовая оптика
    • 5.5 Излучение и спектры
    • 5.
      6 СТО
  • 6 Атомная и ядерная
    • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
    • 6.2 Ядерная физика
  • 7 Общие темы
  • 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

  1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
  2. разработки уроков, тем;
  3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
  4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны


Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение


Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны


Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО


Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы


Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Цепи переменного тока

Переменные токи и напряжения имеют синусоидальную форму и изменяются во времени. Переменные токи вызывают другие реакции в резисторах, конденсаторах и катушках индуктивности, чем постоянные токи.

Переменные токи и напряжения

На рисунке 1 показан график зависимости переменного напряжения и переменного тока от времени в цепи, имеющей только резистор и источник переменного тока — генератор переменного тока.

Рисунок 1

Ток и напряжение от источника переменного тока через простой резистор.

Поскольку напряжение и ток достигают своих максимальных значений одновременно, они находятся в фазе . Закон Ома и предыдущие выражения для мощности справедливы для этой цепи, если используется среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение) напряжения и среднеквадратичное значение тока, иногда называемое эффективным значением . Эти отношения 

Закон Ома выражается следующим образом: В R = IR , где В R

— среднеквадратичное напряжение на резисторе, а I — среднеквадратичное значение напряжения в цепи.

Цепи резистор-конденсатор

Цепь с резистором, конденсатором и генератором переменного тока называется 9.0005 RC-цепь . Конденсатор в основном представляет собой набор проводящих пластин, разделенных изолятором; таким образом, постоянный ток не может проходить через конденсатор. Изменяющийся во времени ток может добавлять или снимать заряды с пластин конденсатора. Простая схема зарядки конденсатора показана на рисунке 2.


Рисунок 2

RC-цепь для зарядки конденсатора.

Первоначально, в момент времени t = 0, переключатель (S) разомкнут, и заряд на конденсаторе отсутствует. Когда ключ замкнут, ток будет проходить через резистор и заряжать конденсатор. Ток прекратится, когда падение напряжения на конденсаторе сравняется с потенциалом батареи (В) . Как только конденсатор достигнет максимального заряда, ток уменьшится до нуля. Ток достигает максимума сразу после замыкания ключа и экспоненциально уменьшается со временем. Емкостная постоянная времени (τ), греческая буква тау) — это время, за которое заряд уменьшается до 1/ e от его начального значения, где e — натуральный логарифм. Конденсатор с большой постоянной времени будет изменяться медленно. Емкостная постоянная времени τ = RC .

Из правил Кирхгофа получены следующие выражения для разности потенциалов на конденсаторе (V C ) и токе (I) в цепи:

, где В — потенциал аккумулятора.

Резистивно-индуктивные цепи

Цепь с резистором, катушкой индуктивности и генератором переменного тока представляет собой RL-цепь . Когда ключ замкнут в цепи RL, в катушке индуктивности индуцируется противо-ЭДС. Следовательно, току требуется время, чтобы достичь своего максимального значения, и постоянная времени, называемая индуктивная постоянная времени , определяется как

Уравнения для тока как функции времени и для потенциала на катушке индуктивности 

В приведенных выше обсуждениях RC- и RL-цепей для простоты использовался переключатель. Размыкание и замыкание переключателя дает реакцию, подобную реакции переменного тока. Цепи RC и RL похожи друг на друга, потому что увеличение напряжения приводит к току, который изменяется экспоненциально в каждой цепи, но в других отношениях реакции различаются. Эти различия в поведении, описанные ниже, приводят к разным откликам в цепях переменного тока.

Реактивное сопротивление

Теперь рассмотрим цепь переменного тока, состоящую только из конденсатора и генератора переменного тока. Графики тока и напряжения на конденсаторе в зависимости от времени показаны на рис. Кривые имеют фазу , а не , как это было для цепи резистора и генератора переменного тока. (См. рисунок .) Кривые показывают, что для конденсатора напряжение достигает своего максимального значения через одну четверть периода после того, как ток достигает своего максимального значения. Таким образом, напряжение отстает от по току через конденсатор на 90 градусов.

Емкостное сопротивление (X c ) выражает препятствующее влияние конденсатора на ток и определяется как

Рисунок 3

Ток и напряжение от источника переменного тока через конденсатор.

где С в фарадах, а частота (f) в герцах. Закон OHM Law Lields V C = IX C , где V C — RMS Voltage через CAPACITOR и IS .

Рассмотрим цепь только с катушкой индуктивности и генератором переменного тока. На рисунке показаны графики зависимости тока и напряжения катушки индуктивности от времени. Обратите внимание еще раз, что напряжение и ток не совпадают по фазе. Напряжение для этой цепи достигает своего максимального значения за одну четверть цикла до того, как ток достигает своего максимума; таким образом, напряжение опережает ток на 90 градусов.


Рисунок 4

Ток и напряжение от источника переменного тока через индуктор.

Току в цепи препятствует противо-ЭДС катушки индуктора. Эффективное сопротивление называется 9.0005 индуктивное сопротивление (X L ) определяется как (X L ) = 2π fL , где L измеряется в генри, а f – в герцах. Закон Ома дает (V L ) = IX L , где (V L ) — среднеквадратичное напряжение на катушке индуктивности, а I — среднеквадратичное значение напряжения на катушке индуктивности.

Цепь резистор-индуктор-конденсатор

Цепь с резистором, катушкой индуктивности, конденсатором и генератором переменного тока называется 9.0005 Цепь RLC . Фазовые соотношения этих элементов можно резюмировать следующим образом:

  • Мгновенное напряжение на резисторе В R совпадает по фазе с мгновенным током.
  • Мгновенное напряжение на дросселе В L опережает мгновенный ток на 90 градусов.
  • Мгновенное напряжение на конденсаторе В c отстает от мгновенного тока.

Поскольку напряжения на разных элементах не совпадают по фазе, отдельные напряжения нельзя просто суммировать в цепях переменного тока. Уравнения для полного напряжения и фазового угла составляют

, где все напряжения являются действующими значениями. Закон Ома для общего случая цепей переменного тока теперь выражается В = ИЗ , где R заменено на полное сопротивление ( Z ), измеряемое в омах. Импеданс определяется как

Конденсатор напряжения переменного тока — 88Guru

Введение

Мы знаем, что конденсатор состоит из двух пластин проводников, разделенных изолированным расстоянием, и также известен как диэлектрик. Конденсатор ограничивает или регулирует ток при подключении к источнику переменного тока, но полностью не предотвращает дрейф заряда. Конденсатор постепенно заряжается и разряжается по мере изменения направления тока в течение каждого полупериода. Наибольший зарядный ток возникает, когда пластины конденсатора не заряжается , поэтому процесс зарядки не является линейным или мгновенным. Как и в случае с конденсатором, когда он полностью заряжен , его заряд начинает резко падать. Способность конденсатора удерживать заряд на своих пластинах называется емкостью. Когда конденсатор подключен к источнику напряжения в цепи постоянного тока, ток течет в течение короткого периода времени, необходимого для зарядки конденсатора. Напряжение на проводящих пластинах увеличивается по мере накопления на них заряда, уменьшая ток. Ток цепи обнуляется после того, как конденсатор полностью разрядится.0312 заряжен .

Емкость в цепях переменного тока и емкостное реактивное сопротивление

Расчетная способность конденсатора накапливать энергию в цепи переменного тока называется емкостью. Отношение электрического заряда к соответствующей разности его электрических потенциалов называется емкостью.

$$C=\frac{d Q}{d V}$$

Где dQ и dV — заряд и разность потенциалов на конденсаторах соответственно. Емкость также может быть определена как свойство конденсатора накапливать заряд. Соотношение между зарядным током (I) и конденсаторами, при которых изменяется напряжение питания конденсаторов, определяется выражением

$$I=C \frac{d Q}{d V}$$

Емкостное реактивное сопротивление

Емкостное реактивное сопротивление — это сопротивление потоку электричества через конденсатор переменного тока. Он рассчитывается в омах, обозначается \(X_C\) и измеряется в единицах Ω. Он рассчитывается математически по приведенной формуле.

$$X_C=\frac{1}{2 \pi f C}=\frac{1}{\omega C}$$

Где f — частота, C — емкость, а ⍵=2πf.

Отношение эффективного тока к напряжению на конденсаторе — еще один способ описания емкостного реактивное сопротивление . Получаем вывод, что емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте из вышеупомянутой связи. Это означает, что падение частоты на конденсаторе приведет к уменьшению емкостного реактивного сопротивления и наоборот.

Улучшение ваших научных концепций. Подготовка к естественным наукам к 6, 7 и 8 классам.

Как конденсатор работает при переменном токе?

Конденсатор напрямую связан с источником переменного тока в цепи переменного тока. Конденсатор проходит через процесс зарядки или разрядки и блокирует постоянный ток, когда применяется источник переменного тока. Конденсатор также частично препятствует прохождению сигнала переменного тока. Реактивное сопротивление — это термин, используемый для описания свойств конденсатора в ответ на сигнал переменного тока. Конденсатор имеет короткое замыкание по переменному току.

Цепи конденсаторов переменного тока?

Цепь конденсатора переменного тока напрямую соединяет источник переменного тока с конденсатором, чтобы обеспечить протекание тока по цепи. Пластины конденсатора постоянно заряжаются и разряжаются в результате подачи переменного тока.

Конденсатор подключен к цепи переменного тока.

Роль конденсатора в цепи переменного тока

Пока есть источник, конденсатор будет постоянно заряжаться и разряжаться. Однако постоянная времени определяет, будет ли он полностью заряжаться (преобразовывать электрическую энергию в заряд для хранения между двумя пластинами) или полностью разряжаться (заряжаться в электрическую энергию). Мы должны использовать нагрузку для зарядки конденсатора. Постоянная времени равна RC, где C — емкость, а R — сопротивление нагрузки цепи. Конденсатор начинает заряжаться, когда на его пути находится источник питания. Когда полностью зарядил , он будет ждать подходящего времени, чтобы высвободить накопленную энергию.

Роль конденсатора в цепи постоянного тока

Конденсатор начинает заряжаться, как только подключается источник постоянного тока, поскольку источники постоянного тока имеют постоянное напряжение. Как только полностью зарядит , он будет ждать подходящего момента, чтобы снять накопленный заряд. В результате получается разомкнутая цепь после полного заряда . В результате конденсатор действует как компонент разомкнутой цепи. Зарядка постоянно заряжал и разряжал переменным током, правда, из-за переменного напряжения. Конденсатор, таким образом, выполняет роль резистора. В этом случае вместо сопротивления используется реактивное сопротивление , а реактивное сопротивление конденсатора равно

$$
\frac{1}{2 \pi f C} .
$$

Функция конденсатора в цепи переменного тока

Электрические цепи содержат конденсаторы, которые накапливают электрическую энергию и повышают коэффициент мощности цепи.

$$
\text { Коэффициент мощности }=\frac{\text { Активная мощность }}{\text { Полная мощность }}
$$

Переменный ток через конденсатор (Вывод)

Предположим, что Q — это заряд на конденсаторе в данный момент времени t, а мгновенное напряжение на конденсаторе V, то мы можем написать,

$$
V=\frac{Q}{C}
$$

Напряжение на источнике и конденсатор однородный. Тогда по правилу цикла Кирхгофа

$$
V=V_m \sin \omega t
$$

Из приведенных выше двух уравнений мы можем написать, что

$$
V_m \sin \omega t=\frac{Q}{C}
$$

Снова ,

$$
I=\frac{d Q}{d t}
$$

$$
I=\frac{d}{d t}\left(C V_m \sin (\omega t)\right) =\omega C V_m \cos (\omega t)
$$

Теперь, как мы знаем,

$$
\begin{gathered}
\cos (\omega t)=\sin \left(\omega t+ \frac{\pi}{2}\right) \\
I=I_m \sin \left(\omega t+\frac{\pi}{2}\right) \\
I_m=\frac{V_m}{\left(\frac{1}{\omega C}\right)}
\end{собран}
$$

\(\frac{1}{2 \pi f C } \) является емкостным реактивным сопротивлением и обозначается \(X_C\).

Итак,

$$
I_m=\frac{V_m}{X_C}
$$

Резюме

Конденсатор представляет собой электрическую деталь, создающую непосредственную связь с напряжением источника переменного тока. Конденсатор изменяет свой заряд или разряд в ответ на изменение напряжения питания. Без реального тока, проходящего через конденсатор, ток цепи сначала будет течь в одном направлении, прежде чем переключаться в другом. В цепи с постоянным током все обстоит иначе. Пластина конденсатора содержит как положительные, так и отрицательные заряды, когда через нее проходит ток, когда она подключена к цепи постоянного тока. Во многих различных секторах, включая накопители энергии , фильтры, выпрямители и прочее, используются конденсаторы. Кроме того, он используется в цепях для повышения напряжения и сглаживания колебаний тока.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое емкостное сопротивление?

Ответ: Емкостное реактивное сопротивление в электрической цепи – это сопротивление, которое конденсатор оказывает потоку переменного тока

2. Сформулируйте закон напряжения Кирхгофа.

Ответ: Алгебраическая сумма разностей потенциалов и электродвижущих сил равна нулю в замкнутом контуре.

3. Укажите роль конденсатора в цепи переменного тока.

Ответ: Зарядка происходит постоянно заряжается и разряжается в цепи переменного тока из-за переменного напряжения. Конденсатор, таким образом, выполняет роль резистора. В этом случае вместо сопротивления используется реактивное сопротивление , а конденсатор .0312 реактивное сопротивление равно \(\frac{1}{2 \pi f C} \).

4. Укажите роль конденсатора в цепи постоянного тока.

Ответ: Конденсатор начинает заряжаться, как только подключается источник постоянного тока, потому что напряжение источника постоянного тока постоянно. Как только полностью зарядит , он будет ждать подходящего момента, чтобы снять накопленный заряд. В результате получается разомкнутая цепь после полного заряда . В результате конденсатор действует как компонент разомкнутой цепи.

5. Что такое электролитический конденсатор?

Ответ: Электролитический конденсатор — это конденсатор, в котором подвижность ионов обеспечивает проводимость. Жидкость или гель с высокой концентрацией ионов называют электролитом.

Теги : Напряжение переменного тока , Конденсатор , Зарядка , Разрядка , Электропитание , Реактивное сопротивление , Сопротивление

Компания 88Guru была создана с социальной целью сделать качественные обучающие видео материалы доступными для всех индийских студентов. Технологии, возможности подключения и социальные сети быстро меняют мир образования, и мы хотим возглавить трансформацию индустрии обучения в Индии.

88Guru является идеальным дополнением к текущей модели обучения. 88Guru создает прекрасную возможность для детей и родителей сблизиться, участвуя в ценной учебной деятельности. Он также предоставляет полную учебную программу на кончиках ваших пальцев для тех моментов, когда вам нужна помощь в короткие сроки.