рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Определения

Определения - раздел Физика, Основные законы, определения, обозначения и область применения Конденсатор - Это Реактивный (Запасающий Энергию)...

Конденсатор - это реактивный (запасающий энергию) элемент электрической цепи, который имеет свойство накапливать, сохранять и отдавать электрический заряд Q, создаваемый в его электрическом поле от протекающего тока iC под воздействием приложенного электрического напряжения uC.

Емкость (С) - это количественный показатель, характеризующий свойство конденсатора накапливать электрический заряд в электрическом поле:

C [Ф] = Q [К] / uC [В]

Соотношения основных величин:

1 Ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ

Электрическая энергия, запасенная в конденсаторе (емкостном накопителе энергии) составляет:

W (Джоуль) = C uC2 / 2

2.2.2. Основные соотношения при переменном синусоидальном напряжении(см. нижние графики)

Внешнее напряжение, которое будет приложено к конденсатору после включения ключа Sw1:

uC(t) = Umsinwt

Электрический ток (в соответствии с определением тока) будет иметь вид:

iC(t) = dQ / dt = С duC(t) / dt = wС Umcoswt = Imcoswt,

где wС = 2pfC - реактивная проводимость конденсатора (1 / wС = Xc - реактивное сопротивление конденсатора). В расчетах принимается, что конденсатор "идеальный", т.е. не имеет активных токов утечки (активной составляющей сопротивления).

Электрический ток в конденсаторе опережает приложенное к нему напряжение на 90о.

Реактивная мощность конденсатора:

qC(t) = uC(t) iC(t) = Umsinwt Imcoswt = UmIm sin2wt / 2.

Реактивная мощность конденсатора не имеет постоянной составляющей, а только переменную, которая изменяется с двойной частотой источника электрической энергии. При этом за период основной частоты источника электрической энергии T емкость дважды запасает электрическую энергию от источника (когда ток и напряжение находятся в одной фазе), а затем дважды отдает ее источнику (когда ток и напряжение находятся в противофазе), т.е. происходит обмен энергией без каких-либо ее потерь (среднее значение мощности за период равно нулю).

2.2.3. Основные соотношения при постоянном напряжении (см. верхние графики)

Внешнее напряжение, которое будет приложено к конденсатору в момент времени t1 после включения ключа Sw1:

uC(t) = U = const

Если приложенное к конденсатору внешнее напряжение постоянно и изменения напряжения на конденсаторе не происходит: (duC(t) / dt = 0), то ток в установившемся режиме в цепи отсутствует. Он будет существовать только в переходных режимах (включения/отключения постоянного напряжения). При этом будут происходить переходные процессы заряда/разряда емкости.

Ток и напряжение при заряде конденсатора определяются из уравнения равновесия напряжений в контуре в соответствии со вторым законом Кирхгофа, согласно которому внешнее напряжение U уравновешивается текущим напряжением на заряжающемся конденсаторе uC(t) и падением напряжения на активном сопротивлении r (внутреннем сопротивлении источника электрического напряжения, сопротивлении утечки конденсатора, контактных сопротивлениях цепи):

iC(t)r + uC(t) = U или rCduC(t) / dt + uC(t) = U

Решением этого дифференциального уравнения относительно uC будет экспонента:

uC(t) = U(1 – e-t/t) и, соответственно, для тока: iC(t) = СduC(t) / dt = (U/r)e-t/t,

где t = rC - постоянная времени заряда емкости (при расчетах принимается, что переходные процессы в цепи завершаются через три постоянных времени).

Таким образом, в начальный момент времени при t = t1 = 0 напряжение на емкости uC(t0) = 0, а затем плавно (по экспоненте) нарастает до максимального установившегося значения UCm, равного напряжению внешнего источника: UCm = U.

Ток в начальный момент времени при t = t1 = 0скачком нарастает до своего максимального значения iC = ICm = U / r, величина которого ограничивается активным сопротивлением r, а затем плавно (по экспоненте) спадает до нуля.

При размыкании ключа Sw1 накопленный на конденсаторе заряд (и, соответственно, напряжение) может достаточно долго сохраняться в зависимости от качества его диэлектрика, расположенного между пластинами. Если же в момент времени t2 замкнуть ключ Sw2, то образуется другая замкнутая электрическая цепь и начнется переходный процесс разряда конденсатора.

Ток и напряжение при разряде конденсатора определяются из уравнения равновесия напряжений в контуре в соответствии со вторым законом Кирхгофа, но в случае, когда внешнее напряжение U = 0:

iC(t)r + uC(t) = 0 или rduC(t) / dt + uC(t) = 0

Решением этого дифференциального уравнения будут следующие выражения:

uC(t) = UC0 e-t/t и, соответственно, для тока: iC(t) = -(UC0 / r)e-t/t,

где UC0 - остаточное напряжение на конденсаторе, которое осталось на его пластинах после предыдущего заряда и возможного саморазряда за длительное время (в частности, возможно, что UC0 = U).

Таким образом, в момент времени t2 ток разряда конденсатора изменяет свой знак на противоположный (по сравнению с током заряда) и скачком нарастает до максимальной величины UC0 / r, а затем плавно (по экспоненте) спадает до нуля. Напряжение на конденсаторе по экспоненте уменьшается от UC0 до нуля.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основные законы, определения, обозначения и область применения

Узлы ветви и контуры электрической цепи.. Узел электрической цепи это точка разветвленной электрической цепи в.. Ветвь электрической цепи это отрезок разветвленной электрической цепи заключенный между двумя ее узлами..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Определения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Основные законы, определения, обозначения и область применения
Изучение электрических цепей, которое осуществляется в рамках данной учебной дисциплины "ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ": · ориентировано на подготов

Электрическая цепь
Электрическая цепь - это электрическое соединение резисторов (R), конденсаторов (C

Определения
Резистор - это диссипативный (рассеивающий электрическую энергию в тепло) элемент электрической цепи, который имеет свойство оказывать противодействие протекающем

Электрический ток в активном сопротивлении совпадает по фазе с приложенным к нему напряжением.
Средние значения тока и напряжения за полный период равны нулю (поскольку мгновенные значения за положительный и отрицательный полупериоды равны и противоположны по знак

Определения
Катушка индуктивности - это реактивный (запасающий энергию) элемент электрической цепи, который имеет свойство накапливать электрическую энергию W

Источники тока и ЭДС
Источник тока - это один из типов источников электрической энергии, у которого внутреннее сопротивление настолько велико (rо ®¥),

Ток в последовательной электрической цепи
При последовательном соединении элементов цепи R, L, C с источником ЭДС и замыкании ключа Sw в электр

Сопротивление последовательной электрической цепи
Полное сопротивление контура последовательной электрической цепи получим, если общее напряжение источника электрической энергии u(t) = ImR

Мощность электрических потерь в элементах электрической цепи
Мгновенное значение мощности в любом элементе электрической цепи: p(t) = u(t) i(t) Среднее зна

Резонанс напряжений в последовательной электрической цепи
Условие резонанса: если в последовательной электрической цепи обеспечить условие равенства реактивных сопротивлений XL = XC

Токи в ветвях параллельной электрической цепи
При параллельном соединении элементов цепи R, L, C с источником ЭДС и замыкании ключа Sw между узл

Полная проводимость параллельно соединенных базовых элементов
Если суммарный ток i(t) = Umsinwt / R + wС Umcoswt - (Um/wL)coswt, потребляемый от источника, разд

Резонанс токов в параллельной электрической цепи
Условие резонанса: если в параллельной электрической цепи обеспечить условие равенства реактивных проводимостей gL = gC (1/wL

Делитель напряжения
Часто при проектировании различных устройств требуется уменьшить величину напряжения или какого-то сигнала произвольной величины в несколько раз. Наиболее простой путь - использование делителя н

Соединение источников и потребителей электрической энергии
Существуют четыре схемы соединения источников и потребителей электрической энергии в трехфазных цепях: · "Звезда" - "Звезда" (см. верхнюю

Энергетические показатели
В общем случаенесимметричной трехфазной сети все параметры отдельных фаз могут существенно отличаться, поэтому общая мощность определяется, как сумма мощностей отдельных фаз.

Вращающееся электромагнитное поле в трехфазной системе
Если на катушку индуктивности с числом витков w подать переменное синусоидальное напряжение u = Umsinwt, в ней возникает электрический ток

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги