交流电容

让我们组装电路 电容器，其中交流发电机产生正弦电压。让我们依次分析当我们关闭开关时电路中会发生什么。我们将考虑发电机电压等于零的初始时刻。

在此期间的第一季度，发电机两端的电压将从零开始增加，电容器开始充电。电路中会出现电流，但是，在给电容充电的第一时刻，尽管其极板上的电压刚刚出现，而且还很小，但电路中的电流（充电电流）将是最大的.随着电容器上电荷的增加，电路中的电流减小，并在电容器充满电的瞬间达到零。在这种情况下，电容器极板上的电压严格遵循发电机的电压，此时变为最大值，但符号相反，即指向发电机的电压。

米。 1、带电容的电路中电流和电压的变化

通过这种方式，电流以最大的力量自由地涌入电容器，但当电容器的极板充满电荷并降至零时，电流立即开始下降，从而将其完全充电。

让我们将这种现象与连接两个连通容器（图 2）的管道中的水流情况进行比较，其中一个是满的，另一个是空的。只需按下阻塞水路的阀门，水就会在巨大的压力下立即从左侧容器中通过管道涌入空空如也的右侧容器中。然而，由于容器中水位的平衡，管道中的水压会立即开始逐渐减弱，并降至零。水流将停止。

米。 2、连接通信容器的管道中水压的变化类似于电容器充电时电路中电流的变化

同样，电流首先涌入未充电的电容器，然后在充电时逐渐减弱。

随着第二个季度的开始，当发电机电压开始缓慢启动，然后越来越快地下降时，充电的电容器将向发电机放电，在电路中引起放电电流。随着发电机电压的降低，电容器放电越来越多，电路中的放电电流增加。该四分之一周期的放电电流方向与第一季度周期的充电电流方向相反。因此，已经通过零值的电流曲线现在位于时间轴下方。

在第一个半周期结束时，发电机电压和电容器电压迅速接近零，电路电流缓慢达到最大值。鉴于电路中的电流值越大，电路中携带的电荷值越大，就会清楚为什么当电容器极板上的电压达到最大值时电流达到最大值，因此电荷电容，迅速下降。

随着第三季度的开始，电容器再次开始充电，但其极板的极性以及发电机的极性发生变化“反之亦然，电流继续以相同的方式流动方向，随着电容器充电而开始下降。第三季度结束时，当发电机和电容器电压达到最大值时，电流变为零。

在此期间的最后四分之一期间，电压下降，降至零，电流在电路中改变其方向，达到最大值。在此期间结束，然后下一个开始，完全重复前一个，依此类推。

这样，在发电机交流电压的作用下，电容器在此期间（第一、三季度）充电两次，放电两次（第二、四季度）。但由于它们一一交替 电容器充电和放电 每次都伴随着充放电电流通过电路，那么我们可以得出结论 交流电.

您可以在下面的简单实验中检查这一点。通过 25 W 灯泡将 4-6 微法电容器连接到电源。灯会亮起，直到电路断开才会熄灭。这表明交流电已经通过带有电容的电路。当然，它不通过电容器的电介质，但在任何时刻代表充电电流或电容器放电电流。

我们知道，当电容器充电时，电介质在其内部产生的电场作用下发生极化，而当电容器放电时，其极化消失。

在这种情况下，其中产生位移电流的电介质用于交流电作为电路的一种延续，并且对于常数它断开电路。但位移电流仅在电容器的电介质内形成，因此不会发生沿电路的电荷转移。

交流电容器提供的电阻取决于电容器的电容值和电流频率。

电容器的容量越大，电容器充放电时电路上的电荷就越大，相应地，电路中的电流也越大。电路中电流的增加表明其电阻减小。

因此，随着电容的增加，电路对交流电的电阻减小。

它在增长 当前频率 增加电路中携带的电荷量，因为电容器的充电（以及放电）必须比低频时发生得更快。同时，每单位时间转移电荷量的增加相当于电路中电流的增加，因此相当于电阻的降低。

如果我们以某种方式逐渐降低交流电的频率并将电流降低为直流电，那么电路中包含的电容器的电阻将逐渐增加并变得无限大（断开电路）直到出现在 恒流电路.

因此，随着频率的增加，电容器对交流电的抵抗力降低。

正如线圈对交流电的电阻称为感性一样，电容器的电阻称为容性。

因此，电容电阻越大，电路的容量和馈入它的电流的频率越低。

电容电阻表示为 Xc，单位为欧姆。

电容电阻对电流频率和电路容量的依赖性由公式 Xc = 1 /ωC 确定，其中 ω 是等于 2πe 的乘积的圆频率，C 是电路的容量法拉。

容性电阻与感性电阻一样，具有电抗性，因为电容器不消耗电流源的能量。

公式 欧姆定律 对于电容电路，其形式为 I = U / Xc，其中 I 和 U — 电流和电压的有效值； Xc 是电路的容性电阻。

电容器对低频电流提供高阻抗和容易通过高频电流的特性被广泛用于通信设备电路中。

例如，在电容器的帮助下，实现了电路运行所必需的恒定电流和低频电流与高频电流的分离。

如果需要在电路的高频部分阻断低频电流的通路，则串联一个小电容。它对低频电流有很大的抵抗力，同时又很容易通过高频电流。

如果需要防止高频电流，例如在无线电台的电源电路中，则使用大容量的电容器，与电流源并联。在这种情况下，高频电流通过电容器，绕过无线电台的供电电路。

交流电路中的有源电阻和电容

在实践中，在带有电容的串联电路中经常观察到这种情况 包括主动阻力。 这种情况下电路的总电阻由下式确定

因此，由有源和容性交流电阻组成的电路的总电阻等于该电路有源和容性电阻的平方和的平方根。

欧姆定律对这个 I = U / Z 电路仍然有效。

在图。图3显示了在包含电容和有源电阻的电路中表征电流和电压之间的相位关系的曲线。

米。 3. 电容和有源电阻电路中的电流、电压和功率

从图中可以看出，在这种情况下，电流不是将电压增加四分之一周期，而是增加更少，因为有源电阻违反了电路的纯电容（电抗）性质，如减少的相位所证明转移。现在电路端子处的电压被定义为两个分量的总和：电压 tive 的无功分量将克服电路的电容电阻，电压的有源分量将克服其有源电阻。

电路的有源电阻越大，电流和电压之间的相移越小。

电路中的功率变化曲线（见图 3）在此期间两次获得负号，正如我们已经知道的那样，这是电路的电抗特性的结果。电路的电抗性越小，电流和电压之间的相移就越小，电路消耗的电流源功率就越大。

另请阅读： 电压谐振