Электрическая цепь переменного тока с емкостным элементом
Рассмотрим цепь переменного тока (рис. .7, а), в которую включена электрическая емкость (конденсатор). Активным сопротивлением этой цепи пренебрегаем (R = 0).
Полярность зажимов
генератора переменного тока, включенного
в цепь с емкостью, меняется с частотой
.В первую четверть периода (рис. .7, б)
конденсаторзаряжается и на его пластиках
появляются противоположные по знаку
электрические заряды (на левой пластине
«+», на правой — «-»).
За вторую четверть периода напряжение генератора постепенно бывает и становится равным нулю. В это время конденсатор разряжается. При этом разрядный ток, протекающий по проводам, имеет направление, противоположное направлению тока заряда и т. д.
За один период изменения переменного напряжения дважды происходит процесс заряда и разряда конденсатора. При этом в его цепи протекает переменный ток. При заряде и разряде конденсатора ток в цепи и напряжение не совпадают по фазе. Ток опережает по фазе напряжение на четверть периода, т.е. на 90°. Векторная диаграмма для цепи переменного тока с емкостью приведена на рис..7, в.
Рис. 7. Цепь переменного тока с емкостным элементом:
а — электрическая схема; б — график мгновенных значений напряжения и тока;
в — векторная диаграмма
Закон Ома для цепи переменного тока с емкостным элементом
можно определить так:
или
где Хс
— емкостное сопротивление, характеризующее
процесс накопления энергии электрическом
поле конденсатора, 
Пример.3. Конденсатор емкостью С = 4 мкф включен в цепь переменного тока, частота которого 50 Гц. Определить:
1) емкостное сопротивление конденсатора на частоте = 50 Гц;
2) емкостное сопротивление этого же конденсатора переменному току, частота которого 500 Гц
Решение
Емкостное сопротивление конденсатора переменному току при частоте =50 Гц:
При частоте =500Гц
Запомните
Сопротивление, оказываемое конденсатором переменному току, зависит от емкости конденсатора и частоты тока. Емкостное сопротивление тем больше, чем меньше емкость конденсатора и ниже частота питающего тока.
Свойство конденсаторов оказывать большое сопротивление токам низкой частоты и легко пропускать токи высокой частоты широко используется в радиоэлектронных схемах. С помощью конденсаторов, например, достигается необходимое для работы радиоэлектронных схем разделение постоянных токов и токов низкой
частоты от токов высокой частоты.
Следует подчеркнуть, что имеется существенное различие между емкостным и активным сопротивлениями. Как известно, активная нагрузка безвозвратно потребляет энергию генератора переменного тока.
Если же к источнику переменного тока присоединена емкость, то,
как было рассмотрено ранее, энергия генератора расходуется при за
ряде конденсатора на создание электрического поля между пластинами и возвращается обратно генератору при разряде конденсатора.
Емкостная нагрузка не потребляет энергию генератора, а в цепи с емкостью происходит «перекачивание» энергии из генератора в конденсатор и обратно. По этой причине емкостное сопротивление, как и индуктивное, называется реактивным.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1 От чего зависит емкостное сопротивление конденсатора?
2- Как с увеличением частоты переменного тока изменяется емкостное сопротивление конденсатора?
3. Почему емкостное сопротивление конденсатора называется реактивным?