电容器不要表现得像电阻器。而电阻器允许电子流通过它们直接与电压降成比例,电容器相对变化通过绘制或提供电流时的电压,因为它们充电或放电到新电压电平。
电子“通过”电容器的流量与变革率电容器上的电压。这种反对电压变化是另一种形式的电抗,但一个与电感器展示的那种恰恰相反。
在数学上表达,电流“贯通”电容器之间的关系和电容器上的电压率变化如此:
表达方式DE / DT.来自微积分,这意味着瞬时电压(e)随时间变化的速率,每秒伏特。电容(C)在Farads中,当然,瞬时电流(i)是在安培中。
有时,您会发现瞬时电压变化的速率随时间表示为DV / DT而不是DE / DT:使用小写字母“V”而不是“e”表示电压,但这意味着它意味着完全相同的事情。为了显示交流电流会发生什么,让我们分析一个简单的电容电路:
纯电容电路:电容电压滞后电容器电流为90°
如果我们要绘制这个非常简单的电路的电流和电压,那将看起来像这样:
纯电容电路波形。
请记住,通过电容器的电流是一个反应对策改变在电压穿过它。
因此,每当瞬时电压处于峰值(在电压正弦波上的零变化或电平斜率)处时,瞬时电流为零,并且在瞬时电压处于最大变化的情况下,瞬时电流在峰值处(电压波上最陡的斜率,它穿过零线)。
这导致电压波与电流波相阶段为-90°。看着图形,电流波似乎在电压波上具有“头开始”;电流“引导”电压“,电压”滞后“在电流后面。
电压在纯电容电路中滞后90°。
正如您可能已经猜到的那样,我们用简单的电感电路看到的相同异常功率波也存在于简单的电容电路中:
在纯电容电路中,瞬时功率可以是正的或负的。
与简单的电感电路一样,电压和电流之间的90度相位偏移导致功率波,其在正负之间互换。这意味着电容器不会消散功率,因为它反对电压变化的反应;它仅仅是吸收和释放电力。
电容器对电压变化的反对转化为通用的交流电压的反对,这是根据定义始终在瞬时幅度和方向上变化。
对于给定频率的任何给定频率的AC电压大小,给定尺寸的电容器将“导通”对AC电流的一定大小。
正如通过电阻器的电流都是电阻器两端电压的函数和电阻器提供的电阻,通过电容器的AC电流是其上的AC电压的函数,并且电抗由电容器提供。
与电感器一样,电容器的电抗以欧姆表示,并由字母X(或XC更具体)符号化。
由于电容器“导通”电流与电压变化的比例成比例,因此它们将通过更快的电流来通过更换更换的电压(因为它们在更短的时间内充电和放电到相同的电压峰值),并且电压较小的电压更少。
这意味着任何电容器的欧姆的电抗反之亦然与交流电的频率成比例。
频率(赫兹) | 电抗(欧姆) |
60. | 26.5258. |
120. | 13.2629 |
2500 | 0.6366 |
请注意,电容电抗对频率的关系与电感抗效相反。
随着交流频率的增加,电容电抗(欧姆)降低。相反,随着交流频率的增加,电感电抗(欧姆)增加。电感器通过产生更大的电压降,通过产生更大的电流来反对更换的电流;电容器通过允许更大的电流反对更快的变化电压降。
和人一样电感器,电抗方程的2πF项可以由小写希腊字母OMEGA(ω)替换,这被称为角速度交流电路。因此,等式XC = 1 /(2πFC)也可以作为XC = 1 /(ωc)写入,其中ω以单位为单位弧度每秒。
简单电容电路中的交流电流等于由电容电抗(在欧姆)除以电容电抗(在欧姆)中的电压(在阀门中),就像在简单的电阻电路中的交替或直流电流等于划分的电压(以伏特)一样抵抗(欧姆欧姆)。以下电路通过示例说明了该数学关系:
电容电抗。
然而,我们需要记住,电压和电流在这里不是相的。正如前面所示,电流相对于电压有+90°的相移。如果我们用数学表示电压和电流的相位角,我们就可以计算出电容器对电流的无功阻力的相位角。
电压在电容器中电压滞后90°。
在数学上,我们说电容器对电流对电流的相位角为-90°,这意味着电容器对电流的反对是负的虚数。(见上图。)在电路分析中,反应性反相对电流的这种相位角度在电路分析中变得严重重要,特别是对于电抗和电阻相互作用的复杂交流电路。
它将证明有益于代表任何组件对复杂数字的反对当前,而不仅仅是标量的抵抗和抵抗力。
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