Ako je kondenzator uključen u istosmjerni krug (idealno - bez gubitaka), tada će kratko vrijeme nakon uključivanja struja punjenja teći kroz krug. Nakon što se kondenzator napuni na napon koji odgovara naponu izvora, kratkotrajna struja u krugu će se zaustaviti. Stoga, za istosmjernu struju, kondenzator predstavlja otvoreni krug ili beskonačno veliki otpor.
Ako je kondenzator spojen na krug izmjenične struje, tada će se naizmjenično puniti u jednom smjeru, a zatim u drugom smjeru.
U tom slučaju u krugu će proći izmjenična struja. Razmotrimo ovaj fenomen detaljnije.
Kada je uključen, napon na kondenzatoru je nula. Ako uključite kondenzator na izmjenični mrežni napon, tada će se tijekom prve četvrtine razdoblja, kada se mrežni napon povećava (slika 1), kondenzator napuniti.
Slika 1. Grafovi i vektorski dijagram za izmjenični krug koji sadrži kapacitivnost
Kako se naboji nakupljaju na pločama kondenzatora, napon kondenzatora raste. Kada mrežni napon dosegne svoj maksimum do kraja prve četvrtine razdoblja, punjenje kondenzatora prestaje i struja u krugu postaje jednaka nuli.
Struja u krugu kondenzatora može se odrediti formulom:
gdje q je količina električne energije koja teče kroz strujni krug.
Iz elektrostatike je poznato:
q = C × u C = C × u ,
gdje C- kapacitet kondenzatora; u- napon mreže; u C je napon na pločama kondenzatora.
Konačno, za struju imamo:
Iz posljednjeg izraza se može vidjeti da kada je maksimum (pozicije ali, u, d), i također maksimalno. Kada (odredbe b, G na slici 1), zatim i također je jednak nuli.
U drugoj četvrtini razdoblja, mrežni napon će se smanjiti, a kondenzator će se početi prazniti. Struja u krugu obrće svoj smjer. U sljedećoj polovici razdoblja, mrežni napon mijenja svoj smjer i kondenzator se puni i zatim ponovno prazni. Slika 1 pokazuje da je struja u krugu s kapacitetom u svojim promjenama 90 ° ispred napona na pločama kondenzatora.
Uspoređujući vektorske dijagrame sklopova s induktivitetom i kapacitivnošću, vidimo da induktivitet i kapacitet utječu na fazu struje upravo suprotno.
Kako smo gore napomenuli da je brzina promjene struje proporcionalna kutnoj frekvenciji ω, iz formule
slično dobivamo da je brzina promjene napona također proporcionalna kutnoj frekvenciji ω i za efektivnu vrijednost struje imamo
ja= 2 × π × f × C × U .
označavajući 
, gdje x C pozvao kapacitet, ili kapacitivnost reaktancija. Tako smo dobili formulu kapacitivnosti kada je kapacitivnost uključena u krugu izmjenične struje. Odavde, na temelju izraza Ohmovog zakona, možemo dobiti struju za AC krug koji sadrži kapacitivnost:
Napon na pločama kondenzatora
U C = I C × x C .
Dio mrežnog napona koji je dostupan na kondenzatoru naziva se kapacitivni pad napona, ili reaktivna komponenta napona, i označava se U C.
Kapacitet x C, kao i induktivna reaktancija x L, ovisi o frekvenciji izmjenične struje.
Ali ako se induktivna reaktancija povećava s povećanjem frekvencije, tada će se kapacitivna reaktancija, naprotiv, smanjiti.
Primjer 1 Odredite kapacitivnu reaktanciju kondenzatora od 5 uF pri različitim frekvencijama mrežnog napona. Izračunat ćemo kapacitet na frekvenciji od 50 i 40 Hz:
na frekvenciji od 50 Hz:
na frekvenciji od 400 Hz:
Primjenjujemo formulu za prosječnu ili aktivnu snagu za dotični krug:
P = U × ja× cos φ .
Budući da struja vodi napon za 90° u kapacitivnom krugu,
φ = 90°; cos φ = 0 .
Stoga je i aktivna snaga jednaka nuli, odnosno u takvom krugu, kao u krugu s induktivitetom, nema potrošnje energije.
Slika 2 prikazuje krivulju trenutne snage u krugu s kapacitetom. Iz crteža je vidljivo da u prvoj četvrtini razdoblja krug s kapacitetom uzima energiju iz mreže koja se pohranjuje u električnom polju kondenzatora.
Slika 2. Krivulja trenutne snage u krugu s kapacitetom
Energija koju kondenzator pohranjuje do trenutka kada napon na njemu prođe kroz maksimum može se odrediti formulom:
U sljedećoj četvrtini razdoblja kondenzator se isprazni u mrežu, dajući joj energiju koja je prethodno bila pohranjena u njoj.
U drugoj polovici razdoblja ponavlja se fenomen fluktuacije energije. Dakle, u krugu s kapacitetom postoji samo izmjena energije između mreže i kondenzatora bez gubitaka.
Iskustvo pokazuje da ako serijski spojite kondenzator sa žaruljom i spojite ih na generator konstantnog napona, tada žarulja ne svijetli. To je razumljivo, budući da su ploče kondenzatora odvojene dielektrikom, a krug je otvoren. Kada se kondenzator spoji na istosmjerni izvor, javlja se kratkotrajni strujni impuls koji kondenzator puni na napon izvora, a zatim struja prestaje. Ali ako je ovaj krug spojen na izvor izmjeničnog napona, tada je žarulja uključena. Izmjenična struja je prisilna elektromagnetska oscilacija koja nastaje pod utjecajem izmjeničnog elektromagnetskog polja generatora. Kada je kondenzator spojen na krug izmjenične struje, njegov proces punjenja traje četvrtinu razdoblja. Nakon postizanja vrijednosti amplitude, napon između ploča kondenzatora opada, a kondenzator se prazni tijekom četvrtine perioda. U sljedećoj četvrtini razdoblja kondenzator se ponovno puni, ali se predznak naboja na njegovim pločama mijenja u suprotan, i tako dalje. Kroz dielektrik koji razdvaja ploče kondenzatora, kao u istosmjernom krugu, električni naboji ne prolaze. Ali duž žica koje spajaju ploče kondenzatora s izvorom napona, teče izmjenična struja pražnjenja i punjenja kondenzatora. Stoga će žarulja spojena u seriju s kondenzatorom neprekidno gorjeti. Ako je kondenzator sada isključen, žarulja gori svjetlije. Stoga kondenzator nudi otpor na izmjeničnu struju, što se tzv kapacitet.
Razmotrimo krug (slika 1) koji se sastoji od kondenzatora i vodećih žica, čiji je otpor zanemarivo mali, i generatora izmjeničnog napona.
Neka se napon na kondenzatoru mijenja prema zakonu \(~U = U_0\sin wt.\) Kao što znate, naboj na pločama kondenzatora može se odrediti po formuli \(~q = CU = CU_0\sin wt .\) = q".\) Stoga,
\(~I = -wCU_0\cos wt = wCU_0\sin(wt+\frac (\pi)2).\)
Stoga \(~I=I_0\sin (wt +\frac (\pi)2),\)
gdje je \(~I_0=wCU_o\) vrijednost amplitude jačine struje:
\(~I_0=\frac (U_0)(\frac 1(wC)); I_0 =\frac (U_0)(X_C),\)
gdje je \(~X_C = \frac 1(wC).\)
Izražavajući vrijednosti amplitude u terminima djelovanja \(~I_0 = \sqrt2 I \) i \(~U_0 = \sqrt2 U,\) dobivamo \(~I= \frac U(X_C), \) tj. trenutna vrijednost jakosti struje povezana je sa stvarnom vrijednošću napona na kondenzatoru na isti način na koji su jačina struje i napon u dijelu istosmjernog kruga povezani prema Ohmovom zakonu. To nam omogućuje da razmotrimo vrijednost x c kao otpor kondenzatora na izmjeničnu struju:
\(~X_C = \frac 1(wC)\) - kapacitivnost.
U SI, jedinica kapacitivnosti je ohm (Ohm).
Kao što se može vidjeti iz gore dobivene formule, ako je u krug uključen samo kapacitet, strujne fluktuacije u ovom krugu su ispred faze fluktuacija napona na kondenzatoru za \(~\frac (\pi)2,\) što je prikazano na grafikonu i u vektorskom dijagramu (slika 2).
Trenutna snaga
\(~P=IU = I_0\sin (wt +\frac (\pi)2)U_0\sin wt = I_0U_0\sin wt \cos wt =\frac (I_0U_0)2 \sin 2wt,\)
oni. snaga se periodično mijenja s dvostrukom frekvencijom, a prosječna vrijednost snage - tijekom razdoblja \(\mathcal h P \mathcal i =0,\) budući da je \(~\mathcal h \sin 2wt \mathcal i = 0.\) prvu i treću četvrtinu perioda kada se kondenzator puni, on prima energiju od generatora, a drugu i četvrtu četvrtinu perioda, kada se kondenzator prazni, daje energiju generatoru.
Dakle, baš kao i aktivni otpor, kapacitivnost ograničava jačinu struje u krugu, ali za razliku od aktivnog otpora na kapacitetu, električna energija se ne pretvara nepovratno u druge oblike energije.
Književnost
Aksenovich L. A. Fizika u srednjoj školi: Teorija. Zadaci. Testovi: Proc. doplatak za ustanove koje pružaju opću. okruženja, obrazovanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 402-404.
Razmotrimo električni krug koji sadrži otpornik s aktivnim otporom R i kondenzator kapaciteta C, spojen na promjenjivi EMF izvor (slika 653).
riža. 653
Kondenzator spojen na izvor konstantnog EMF-a u potpunosti sprječava prolazak struje - za određeno vremensko razdoblje kondenzator se puni, napon između njegovih ploča postaje jednak EMF-u izvora, nakon čega struja u krugu prestaje . Ako je kondenzator spojen na krug izmjenične struje, tada se struja u krugu ne zaustavlja - u stvari, kondenzator se povremeno puni, naboji na njegovim pločama povremeno se mijenjaju i po veličini i po znaku. Naravno, između ploča ne teče naboji; u strogoj definiciji između ploča nema električne struje. Ali, često ne ulazeći u detalje i ne previše točno, govore o struji kroz kondenzator, odnosno o struji u krugu na koji je kondenzator spojen. Koristit ćemo se istom terminologijom.
Kao i prije, za trenutne vrijednosti vrijedi Ohmov zakon za kompletan krug: EMF izvora jednak je zbroju napona u svim dijelovima kruga. Primjena ovog zakona na strujni krug koji se razmatra dovodi do jednadžbe 
ovdje U R = IR− napon na otporniku, U C = q/C− napon na kondenzatoru, q− električni naboj na njegovim pločama. Jednadžba (1) sadrži tri vremenski promjenjive veličine (poznati EMF i trenutno nepoznatu jačinu struje i naboj kondenzatora), s obzirom da je jačina struje jednaka vremenskoj derivaciji naboja kondenzatora I = q /, ova se jednadžba može točno riješiti. Budući da se EMF izvora mijenja prema harmonijskom zakonu, tada će se napon na kondenzatoru i jakost struje u krugu također mijenjati prema harmonijskim zakonima s istom frekvencijom - ova tvrdnja izravno slijedi iz jednadžbi (1).
Prvo, uspostavimo odnos između jačine struje u krugu i napona na kondenzatoru. Ovisnost napona o vremenu prikazujemo u obliku
Naglašavamo da se u ovom slučaju napon na kondenzatoru razlikuje od EMF izvora, kao što će se vidjeti iz sljedećeg prikaza, postoji i fazna razlika između ovih funkcija. Stoga pri pisanju izraza (2) biramo proizvoljnu početnu nultu fazu, uz ovu definiciju EMF faze, napon na otporniku i jakost struje se mjere u odnosu na fazu kolebanja napona na otporniku.
Koristeći odnos između napona i naboja kondenzatora, zapisujemo izraz za ovisnost potonjeg o vremenu 
što vam omogućuje da pronađete vremensku ovisnost jačine struje 1
u posljednjem koraku koristi se formula trigonometrijske redukcije kako bi se eksplicitno istaknuo fazni pomak između struje i napona.
Dakle, dobili smo da je vrijednost amplitude jakosti struje kroz kondenzator povezana s naponom na njemu omjerom 
a također između fluktuacija struje i napona postoji fazna razlika jednaka Δφ = π/2. Ovi rezultati su sažeti na Sl. 654, koji također prikazuje vektorski dijagram fluktuacija struje i napona. 
riža. 654
Kako bi se sačuvao oblik Ohmovog zakona za dio kruga, uvodi se koncept kapacitet, što je određeno formulom 
U tom slučaju relacija (5) postaje tradicionalna za Ohmov zakon 
Proučavajući Ohmov zakon za istosmjerne strujne krugove, istaknuli smo da električno polje uzrokuje da se nabijene čestice pokreću na uredan način unutar vodiča, odnosno stvara električnu struju. Drugim riječima, "napon uzrokuje struju". U ovom slučaju situacija je obrnuta – zbog električne struje na pločama nastaju električni naboji koji stvaraju električno polje, pa možemo reći da je u ovom slučaju „jačina struje uzrok napona“. No, te argumente treba tretirati donekle skeptično, budući da se kretanje naboja (električna struja) i električno polje međusobno "prilagođavaju" sve dok se između njih ne uspostavi određeni odnos, koji odgovara stacionarnom stanju. Dakle, pri konstantnoj struji, uvjet stacionarnosti je uvjet konstantne struje. U krugu izmjenične struje u ustaljenom stanju, ne samo da su vrijednosti amplitude struja i napona dosljedne, već i fazna razlika između njih. Drugim riječima, uzročno-posljedično pitanje o kojem se ovdje raspravlja je poput pitanja “Što je bilo prije, kokoš ili jaje?”
Budući da postoji fazni pomak između struje i napona jednak Δφ = π/2, tada je prosječna snaga struje kroz kondenzator nula. Stvarno,
Drugim riječima, nema gubitka energije kada struja u prosjeku teče kroz kondenzator. Naravno, kondenzator utječe na protok struje u krugu. Tijekom punjenja kondenzatora energija električne struje pretvara se u energiju elektrostatičkog polja između ploča kondenzatora, a pri pražnjenju kondenzator odaje akumuliranu energiju u strujni krug, dok je prosječna energija koju potroši kondenzator ostaje jednak nuli. Stoga se kapacitet naziva reaktivnim.
Grafovi ovisnosti jakosti struje, napona i trenutne struje struje u krugu koji se razmatra prikazani su na sl. 655. 
riža. 655
Punjenje naglašava vremenske intervale tijekom kojih kondenzator akumulira energiju - u tim intervalima struja i napon imaju isti predznak.
Smanjenje kapaciteta s povećanjem frekvencije je očito - što je strujna frekvencija viša, manje naboja na kondenzatoru ima vremena da se akumulira na pločama kondenzatora u pola razdoblja (dok struja teče u jednom smjeru), to je niži napon na njemu , to manje sprječava prolaz struje u strujnom krugu. Slično razmišljanje vrijedi i za objašnjenje ovisnosti ovog otpora o kapacitetu kondenzatora.
Vratimo se na razmatranje kruga prikazanog na sl. 653, koji je opisan jednadžbom (1). Zanemarujući unutarnji otpor izvora, zapisujemo eksplicitni izraz za napon koji stvara izvor 
Ovdje U o− amplitudna vrijednost napona, jednaka amplitudnoj vrijednosti EMF izvora. Osim toga, sada smatramo da je početna faza EMF izvora nula (prije smo fazu fluktuacija napona na otporniku uzimali kao nulu).
Koristeći ovu jednadžbu i odnos između jakosti struje i naboja kondenzatora, naći ćemo eksplicitan izraz za ovisnost jakosti struje u krugu o vremenu. Ovu ovisnost predstavljamo u obliku
gdje ja o I φ
− amplitudnu vrijednost jakosti struje i faznu razliku između fluktuacija struje i napona izvora koji se utvrđuje. Lako je vidjeti da se u ovom slučaju naboj kondenzatora mijenja u skladu sa zakonom
Za provjeru ove relacije dovoljno je izračunati derivaciju reducirane funkcije i provjeriti da li se poklapa s funkcijom (9).
Zamijenite ove izraze u jednadžbu (8)
i transformirati trigonometrijski zbroj 
gdje kroz φ 1 označeno vrijednošću koja zadovoljava uvjet 
Sada je jasno da kako bi funkcija (9) bila rješenje jednadžbe (8), potrebno je da njeni parametri imaju vrijednosti:
Amplituda 
željena fazna razlika povezana je s parametrom koji se pojavio φ 1 omjer φ + φ 1 = 0, tj 
Tako je pronađena eksplicitna ovisnost jačine struje o vremenu.
U principu, bilo koji krug izmjenične struje može se izračunati ovom metodom. Ali takav pristup zahtijeva glomazne trigonometrijske i algebarske transformacije. Isti rezultati mogu se postići mnogo lakše koristeći formalizam vektorskih dijagrama. Pokažimo kako se metoda vektorskih dijagrama primjenjuje na razmatrani krug. Najvažnija stvar pri korištenju ove metode je konstrukcija vektorskog dijagrama koji prikazuje fluktuacije struje i napona u različitim dijelovima strujnog kruga.
Budući da su kondenzator i otpornik spojeni serijski, struje kroz njih su u svakom trenutku iste. Jačinu struje prikazujemo kao proizvoljno usmjeren vektor (na primjer, vodoravno 2, kao na slici 656). 
riža. 656
Zatim prikazujemo vektore fluktuacija napona na otporniku U R, što je paralelno s trenutnim vektorom osciliranja (budući da je fazni pomak između tih oscilacija jednak nuli) i napon na kondenzatoru U C, koji je okomit na trenutni vektor oscilacije (budući da je fazni pomak između njih jednak π/2- vidi sl. 657). 
riža. 657
Zbroj ovih napona jednak je naponu izvora, pa je vektor zbroja vektora koji predstavljaju oscilacije U R I U C, prikazuje fluktuacije napona izvora U(t).
Ako inzistirate da je faza ukupnog napona nula (to jest, vektor koji predstavlja U trebaju biti smješteni vodoravno), zatim zarotirajte izgrađeni dijagram (Sl. 657). Nećemo se više baviti takvim dogmatizmom!
Iz izgrađenog dijagrama proizlazi da su vrijednosti amplitude razmatranih naprezanja povezane relacijom (slijedeći iz Pitagorinog teorema) 
Izražavanje amplituda napona kroz amplitudu struje pomoću poznatih relacija 
I 
dobivamo elementarnu jednadžbu za određivanje amplitude jakosti struje 
iz kojeg nalazimo amplitudu struje u krugu 
što se prirodno poklapa s izrazom (11) dobivenim ranije glomaznom algebarskom metodom. Vektorski dijagram također olakšava određivanje faznog pomaka između fluktuacija struje i napona izvora. 
što se također podudara s ranije dobivenim.
Kao što možete vidjeti, metoda vektorskih dijagrama omogućuje vam potpuno izračunavanje karakteristika izmjeničnih krugova, mnogo lakše od metode analitičkog rješenja odgovarajuće jednadžbe o kojoj je gore raspravljano.
Treba naglasiti da je fizička bit obje metode ista, izražena je jednadžbom (10), razlika je samo u matematičkom jeziku kojim se ova jednadžba rješava.
Izračunajte prosječnu snagu koju razvija izvor. Trenutačna vrijednost ove snage jednaka je umnošku EMF-a i struje P=EI. Zamjenom eksplicitnih vrijednosti za ove veličine i usrednjavanjem, dobivamo 
Imajte na umu da je rezultirajući izraz za prosječnu snagu opći za izmjeničnu struju: prosječna izmjenična snaga je polovica proizvoda amplituda struje, napona i kosinusa fazne razlike između njih. Ako ne koristimo amplitudu, već efektivne vrijednosti struje i napona, tada formula (16) poprima oblik
prosječna snaga izmjenične električne struje jednaka je umnošku efektivnih vrijednosti jakosti struje, napona i kosinusa fazne razlike između njih. Često se naziva kosinus faznog pomaka između struje i napona faktor snage.
U onim slučajevima kada je potrebno prenijeti maksimalnu snagu kroz električni vod, potrebno je nastojati osigurati da fazni pomak između struje i napona bude minimalan (optimalno - nula), budući da će u tom slučaju prenesena snaga biti maksimalna.
Dobivenu formulu primjenjujemo za izračunavanje trenutne snage u krugu koji se razmatra, za koji izražavamo kosinus faznog pomaka iz izraza (12) i zamjenjujemo ga u formulu (17), čime dobivamo 
Prilikom izvođenja ove relacije korištena je formula (14) za amplitudu jakosti struje u krugu. Dobiveni rezultat je očit - prosječna snaga koju razvija izvor jednaka je prosječnoj snazi topline koja se oslobađa na otporniku. Ovaj zaključak još jednom potvrđuje da nema gubitka energije električne struje na kondenzatoru.
Proračun snage struje može se provesti i pomoću konstruiranog vektorskog dijagrama, iz kojeg slijedi da je umnožak amplitude napona izvora i kosinusa faznog pomaka jednak amplitudi napona na otporniku 
odakle odmah slijedi formula (18).
Budući da su amplituda i efektivne vrijednosti struja i napona proporcionalne jedna drugoj, duljine vektorskih dijagrama mogu se smatrati proporcionalnima efektivnim (a ne amplitudama) vrijednostima. S ovom definicijom, prosječni umnožak dviju harmonijskih funkcija jednak je skalarnom umnošku vektora koji predstavljaju te funkcije.
1 Ovdje koristimo matematičku operaciju izračunavanja derivacije funkcije. Ako vas još uvijek plaši, upotrijebite analogiju s mehaničkim harmonijskim oscilacijama: analog naboja je koordinata, a analog jačine struje je trenutna brzina.
2 Stalno naglašavamo da početna faza pojedine oscilacije nije značajna ni u jednom procesu, već se može promijeniti jednostavnim prijenosom ishodišta vremena. Fazne razlike između različitih veličina koje se mijenjaju prema harmonijskim zakonima imaju fizičko značenje. Ovdje, takoreći, još jednom mijenjamo "točku izvješća" faze - s horizontalnim položajem vektora trenutne oscilacije, implicitno uzimamo početnu fazu trenutnih oscilacija na nulu.
DEFINICIJA
Kondenzator, u najjednostavnijem slučaju, sastoji se od dva metalna vodiča (ploče), koji su odvojeni dielektričnim slojem. Svaka od ploča kondenzatora ima svoj izlaz i može se spojiti na električni krug.
Kondenzator karakterizira niz parametara (kapacitivnost, radni napon itd.), Jedna od tih karakteristika je otpor. Kondenzator praktički ne prolazi istosmjernu električnu struju. Odnosno, otpor kondenzatora je beskonačno velik za DC, ali ovo je idealan slučaj. Kroz pravi dielektrik može teći vrlo mala struja. Ova struja se naziva struja curenja. Struja propuštanja pokazatelj je kvalitete dielektrika koji se koristi u proizvodnji kondenzatora. U modernim kondenzatorima, struja curenja je nekoliko frakcija mikroampera. Otpor kondenzatora u ovom slučaju može se izračunati korištenjem Ohmovog zakona za dio kruga, znajući napon na koji je kondenzator napunjen i struju curenja. Ali obično, pri rješavanju obrazovnih problema, otpor kondenzatora na istosmjernu struju smatra se beskonačno velikim.
AC otpor kondenzatora
Kada je kondenzator spojen na izmjenični krug, struja slobodno teče kroz kondenzator. To se objašnjava vrlo jednostavno: postoji proces stalnog punjenja i pražnjenja kondenzatora. U ovom slučaju kažu da je u krugu, osim aktivnog otpora, prisutan i kapacitet kondenzatora.
I tako se kondenzator, koji je uključen u krug izmjenične struje, ponaša kao otpor, odnosno utječe na snagu struje koja teče u krugu. Vrijednost kapacitivnog otpora označavamo kao , njegova vrijednost je povezana s frekvencijom struje i određena je formulom:
gdje je frekvencija izmjenične struje; - kutna frekvencija struje; C je kapacitet kondenzatora.
Ako je kondenzator spojen na krug izmjenične struje, tada se u njemu ne troši snaga, jer se faza struje pomiče u odnosu na napon za. Ako uzmemo u obzir jedno razdoblje strujnog titranja u krugu (T), onda se događa sljedeće: kada je kondenzator napunjen (ovo jest), energija se pohranjuje u polju kondenzatora; u sljedećem vremenskom intervalu (), kondenzator se prazni i daje energiju krugu. Stoga se kapacitivni otpor naziva reaktivnim (bez vata).
Treba napomenuti da se u svakom stvarnom kondenzatoru stvarna snaga (gubitak snage) još uvijek gubi kada kroz njega teče izmjenična struja. To je zato što dolazi do promjena u stanju dielektrika kondenzatora. Osim toga, postoji nešto propuštanja u izolaciji ploča kondenzatora, pa se pojavljuje mali aktivni otpor, koji je, takoreći, spojen paralelno s kondenzatorom.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Zadatak | Oscilatorni krug ima otpor (R), induktor (L) i kapacitet C (slika 1). Na njega je spojen vanjski napon čija je amplituda , a frekvencija . Kolika je amplituda struje u krugu? |
| Riješenje | Otpor kruga na slici 1 je zbroj aktivnog otpora R, kapacitivnosti kondenzatora i otpora prigušnice. Ukupni otpor kruga (Z), koji sadrži gore navedene elemente, nalazi se kao: Ohmov zakon za naš dio kruga može se zapisati kao: Izrazimo željenu amplitudu jačine struje iz (1.2), zamijenimo desnu stranu formule (1.1) umjesto Z, imamo:
|
| Odgovor |  |
Kapacitet je otpor izmjenične struje koju osigurava električni kapacitet. Struja u krugu kapacitivnosti vodi napon u fazi za 90 stupnjeva. Kapacitivni otpor je reaktivan, odnosno u njemu se ne događaju gubici energije, kao, na primjer, u aktivnom otporu. Kapacitet je obrnuto proporcionalan frekvenciji izmjenične struje.
Provedimo eksperiment, za to nam je potrebno. Kondenzator žarulje sa žarnom niti i dva izvora napona jedan istosmjerni drugi izmjenični. Za početak ćemo izgraditi krug koji se sastoji od izvora konstantnog napona, žarulje i kondenzatora, koji su svi povezani u seriju.
Slika 1 - Kondenzator u istosmjernom krugu
Kada se struja uključi, lampica će kratko treptati, a zatim će se ugasiti. Budući da za istosmjernu struju, kondenzator ima veliki električni otpor. Razumljivo je jer se između ploča kondenzatora nalazi dielektrik kroz koji istosmjerna struja ne može proći. A lampica će treptati zbog činjenice da se u trenutku uključivanja izvora istosmjernog napona javlja kratkotrajni strujni impuls koji puni kondenzator. A ako struja ide, onda lampa svijetli.
Sada ćemo u ovom krugu izvor istosmjernog napona zamijeniti AC generatorom. Kad se takav sklop uključi, ustanovit ćemo da će lampa neprekidno svijetliti. To se događa jer je kondenzator u krugu izmjenične struje napunjen u četvrtini perioda. Kada napon na njemu dosegne vrijednost amplitude, napon na njemu počinje opadati, te će se isprazniti sljedeću četvrtinu razdoblja. U sljedećoj polovici razdoblja proces će se ponoviti, ali ovaj put će napon već biti negativan.
Dakle, struja teče kontinuirano u krugu, iako mijenja svoj smjer dva puta po periodu. Ali nikakav naboj ne prolazi kroz dielektrik kondenzatora. Kako se to događa.
Zamislite kondenzator spojen na izvor konstantnog napona. Kada je uključen, izvor uklanja elektrone s jedne ploče, stvarajući tako pozitivan naboj na njoj. A na drugoj ploči dodaje elektrone, stvarajući tako jednaki po veličini, ali suprotnog predznaka, negativni naboj. U trenutku preraspodjele naboja struja naboja kondenzatora teče u krugu. Iako se elektroni ne kreću kroz dielektrik kondenzatora.
Slika 2 - punjenje kondenzatora
Ako sada isključimo kondenzator iz kruga, tada će svjetiljka zasjati jače. To sugerira da kapacitet stvara otpor, ograničavajući njegovu veličinu na struju. To se događa zbog činjenice da je pri danoj frekvenciji struje vrijednost kapacitivnosti mala i nema vremena da akumulira dovoljno energije u obliku naboja na svojim pločama. A tijekom pražnjenja struja će teći manje nego što izvor struje može razviti.
