Особливості конденсатора змінного і постійного струму
Конденсатор в колі змінного струму або постійного, який нерідко називається просто кондером, складається з пари обкладок, покритих шаром ізоляції. Якщо на цей пристрій буде подаватися струм, воно буде отримувати заряд і зберігати його в собі деякий час. Ємність його багато в чому залежить від проміжку між обкладинками.
Принцип роботи
Конденсатор може бути виконаний по-різному, але суть роботи і основні його елементи залишаються незмінними в будь-якому випадку. Щоб зрозуміти принцип роботи, необхідно розглянути найпростішу його модель.
У найпростішого пристрою є дві обкладки: одна з них заряджена позитивно, інша – навпаки, негативно. Заряди ці хоч і протилежні, але рівні. Вони притягуються з певною силою, яка залежить від відстані. Чим ближче один до одного розташовуються обкладання, тим більше між ними сила тяжіння. Завдяки цьому тяжінню заряджене Пристрій не розряджається.
Однак досить прокласти будь-якої провідник між двома обкладинками і пристрій миттєво розрядиться. Всі електрони від негативно зарядженої обкладки відразу ж перейдуть на позитивно заряджену, в результаті чого заряд зрівняється. Іншими словами, ви усунули з конденсатора, необхідно лише замкнути дві його обкладки.
Опис конденсатора постійного струму
Електричні ланцюги бувають двох видів – постійними або змінними. Все залежить від того, як в них протікає електрострум. Пристрої в цих ланцюгах поводяться по-різному.
Щоб розглянути, як буде вести себе конденсатор в ланцюзі постійного струму, потрібно:
- Взяти блок живлення постійної напруги і визначити значення напруги. Наприклад, «12 Вольт».
- Встановити лампочку, розраховану на таку ж напругу.
- У мережу встановити конденсатор.
Ніякого ефекту не буде: лампочка так і не засвітиться, а якщо прибрати з ланцюга конденсатор, то світло з'явиться. Якщо пристрій буде включено в мережу змінного струму, то вона просто не буде замикатися, тому і ніякої електрострум тут пройти не зможе. Постійний – не здатний проходити по мережі, в яку включений конденсатор. Всьому виною обкладання цього пристрою, а точніше, діелектрик, який розділяє ці обкладки.
Переконатися у відсутності напруги в мережі постійного електроструму можна і іншими способами. Підключати до мережі можна, що завгодно, головне, щоб у ланцюг було включено джерело постійного електроструму. Елементом ж, який буде сигналізувати про відсутність напруги в мережі або, навпаки, про його присутності, також може бути будь-який електроприлад. Найкраще для цих цілей використовувати лампочку: вона буде світитися, якщо електрострум є, і не буде горіти при відсутності напруги в мережі.
Можна зробити висновок, що конденсатор не здатен проводити через себе постійний струм, однак цей висновок неправильне. Насправді електрострум відразу після подачі напруги з'являється, але миттєво і зникає. У цьому випадку він проходить протягом лише декількох часток секунди. Точна тривалість залежить від того, наскільки ємним є пристрій, але це, як правило, до уваги не береться.
Особливості пристрою зі змінним електрострумом
Щоб визначити, чи відбуватиметься змінний електрострум, необхідно пристрій підключити до відповідної ланцюг. Основним джерелом електроенергії в такому разі має бути пристрій, що генерує саме змінний електрострум.
Постійний електричний струм не йде через конденсатор, а ось змінний, навпаки, протікає, причому пристрій постійно чинить опір проходить через нього електроструму. Величина цього опору пов'язана з частотою. Залежність тут обернено пропорційна: чим нижче частота, тим вище опір.якщо до джерела змінного електроструму підключити кондер, то найбільше значення напруги тут буде залежати від сили струму.
Переконатися в тому, що конденсатор може проводити змінний електрострум, наочно допоможе найпростіша ланцюг, складена з:
- Джерела струму. Він повинен бути змінним.
- Конденсатора.
- Споживача електроструму. Найкраще використовувати лампу.
Однак варто пам'ятати про одне: лампа загориться лише в тому випадку, якщо пристрій має досить велику ємність. Змінний струм надає на конденсатор такий вплив, що пристрій починає заряджатися і розряджатися. А струм, який проходить по мережі під час перезарядки, підвищує температуру нитки розжарювання лампи. В результаті вона і світиться.
Від ємності пристрою, підключеного до мережі змінного струму, багато в чому залежить електрострум перезарядки. Залежність прямо пропорційна: чим більшою ємністю володіє, тим більше величина, що характеризує силу струму перезарядки. Щоб в цьому переконатися, достатньо лише підвищити ємність. Відразу після цього лампа почне світитися яскравіше, так як нитки її будуть більше напружені. Як видно, конденсатор, який виступає в якості одного з елементів ланцюга змінного струму, поводиться інакше, ніж постійний резистор.
При підключенні конденсатора змінного струму починають відбуватися більш складні процеси. Краще їх зрозуміти допоможе такий інструмент, як вектор. Головна ідея вектора в цьому випадку буде полягати в тому, що можна уявити значення змінюється в часі сигналу як твір комплексного сигналу, який є функцією осі, що відображає час і комплексного числа, яке, навпаки, не пов'язане з часом.
Оскільки вектори подаються деякою величиною і деяким кутом, накреслити їх можна у вигляді стрілки, яка обертається в координатної площини. Напруга на пристрої трохи відстає від струму, а обидва вектори, якими вони позначаються, обертаються на площині проти годинникових стрілок.
Конденсатор в мережі змінного струму може періодично перезаряджатися: він то набуває якийсь заряд, то, навпаки, віддає його. Це означає, що кондер і джерело змінного електроструму в мережі постійно обмінюються один з одним електричною енергією. Такий вид електроенергії в електротехніці носить назву реактивної.
Конденсатор не дозволяє проходити по мережі постійного електроструму. В такому випадку він буде мати опір, прирівнюється до нескінченності. Змінний же електрострум здатний проходити через цей пристрій. У цьому випадку опір має кінцеве значення.