Como um capacitor se comporta em um circuito AC?

Eletrônica

Como um capacitor se comporta em um circuito AC?
Como um capacitor se comporta em um circuito AC?
Anonim

Se uma fonte de alimentação CA estiver conectada a um resistor, a corrente e a tensão no circuito em qualquer ponto do diagrama de temporização serão proporcionais entre si. Isso significa que as curvas de corrente e tensão atingirão o valor de "pico" ao mesmo tempo. Ao fazer isso, dizemos que a corrente e a tensão estão em fase.

Agora considere como um capacitor se comportará em um circuito CA.

Capacitor CA

Se um capacitor estiver conectado a uma fonte de tensão CA, a tensão máxima através dele será proporcional à corrente máxima que flui no circuito. No entanto, o pico da onda senoidal de tensão não ocorrerá ao mesmo tempo que o pico da corrente.

Neste exemplo, o valor instantâneo da corrente atinge seu valor máximo um quarto de período (90 el.deg.) Antes que a tensão o faça. Neste caso, eles dizem que "a corrente está adiantada em 90◦ sobre a tensão".

Ao contrário da situação no circuito CC, o valor V/I aqui não é constante. No entanto, a razão V max / I max é um valor muito útil e é chamado de capacitância em engenharia elétrica.(Xc) componente. Uma vez que este valor ainda representa a relação entre tensão e corrente, ou seja, no sentido físico é resistência, sua unidade de medida é o ohm. O valor Xc de um capacitor depende de sua capacitância (C) e frequência CA (f).

Como a tensão rms é aplicada ao capacitor em um circuito CA, a mesma corrente CA flui nesse circuito, que é limitado pelo capacitor. Esta limitação é devido à reatância do capacitor.

corrente do capacitor

Portanto, o valor da corrente em um circuito que não contém componentes além de um capacitor é determinado por uma versão alternativa da Lei de Ohm

IRMS=URMS / XC

Onde URMS é o valor da tensão rms (rms). Observe que Xc substitui R na versão DC da Lei de Ohm.

Agora vemos que um capacitor em um circuito CA se comporta de maneira muito diferente de um resistor fixo, e a situação aqui é correspondentemente mais complicada. Para entender melhor os processos que ocorrem em tal cadeia, é útil introduzir tal conceito como um vetor.

resistor fixo

A ideia básica de um vetor é a noção de que 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 um função do tempo.

Por exemplo, podemos representar a função Acos(2πνt + θ) apenas 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 no capacitor está "atrasada" 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 do sentido horário.

No nosso exemplo, a corrente no capacitor é devido à sua recarga periódica. Como o capacitor do circuito CA tem a capacidade de acumular e descarregar periodicamente uma carga elétrica, há uma constante troca de energia entre ele e a fonte de alimentação, o que na engenharia elétrica é chamado de reativo.

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