Конденсаторлы синусоидалы тоқтың тізбегі

Конденсаторға синусоидалы кернеу берілгенде, ол период сайын зарядты жинап, қайта тізбекке береді. Сондықтан кернеудің айнымалы сипатында, конденсатордағы зарядтың бағыты да период сайын ауысады. Сыйымдылыққа берілген кернеу

тең десек, одна конденсатордағы тоқ і_С өзінің амплитудалық мәніне кернеу u_C одан әрдайым нөл арқылы өткенде жетеді (3.1-ші сурет).

осылайша, тоқтың синусоиды і_С кернеудің синусоидын u_C 90^о-қа озады. Кернеумен салыстырғандағы тоқтың фазалық ығысуы деп, кернеу мен тоқтың бастапқы фазалар айырмасын айтады:

 = _u - _i = -90^о

Тоқтың нөлдік мәні кернеудің максималды мәніне сәйкес келеді. Физикалық тұрғыда, электрлік зарядтар мен сәйкесінше кернеу максималды мәнге жеткен кезде, тоқ нөлге тең болады деп түсіндіріледі.

К

3.1 Сурет

онденсатордағы синусоидалы кернеудің амплитудалық және әсер етуші мәндері тоқтың амплитудалық және әсер етуші мәндеріне тура, реактивті кедергіге кері пропорционал:

Сондықтан, конденсатордағы тоқ пен кернеудің амплитудалық және әсер етуші мәндері Ом заңымен байланысты:

мұнда Х_С –конденсатордың сыйымдылықты немесе реактивті кедергісі деп аталады және Оммен өлшенеді.

C - конденсатордың сыйымдылығы, Ф,

 = 2f – синусоидалы кернеудің (тоқтың) бұрыштық жиілігі, .

Сыйымдылық кедергісі жиілікті арттырған сайын азаяды. Конденсатордың реактивті кедергісіне «+» таңбалы индуктивті реактивті кедергіге салыстырғанда «-» таңбасы белгісі беріледі.

Конденсатор тұтынатын лездік қуат, тоқ пен кернеудің көбейтіндісімен анықталады:

Сондықтан, 2ω бұрыштық жиілігі бар лездік қуат UI тең амплитудалы синусоидалы толқу жасайды (3.1 сурет). Қорек көзінен келген энергия конденсатордың электр өрісінде уақытша жиналып, электр өрісі жоғалған кезде қорек көзіне қайта оралады. Осылайша, қорек көзі мен конденсатор арасында энергияның толықуы жүреді, әрі активті қуат Р=0. Бұл қуаттың өзгеру графигін, бір уақыт моментінде u(t) және i(t) графиктерінің ординаталарын жұбымен қосып тұрғызуға болады. Осындай жолмен алынған қисық (3.1 сурет) амплитудалы екі реттік жиілікті синусоидалы көрсетеді:

Конденсаторлы тізбектегі қуаттың амплитудалық толқуын немесе конденсатор тұтынатын, я қайта беретін максималды қуаттың Q_C шамасын сыйымдылықты реактивті қуат деп атайды. Реактивті қуаттың өлшем бірлігі реактивті вольт-ампер (вар) болып табылады. Конденсатор тұтынатын орташа активті қуат нөлге тең.

Конденсаторларды тізбектей және паралель қосу

Консаторларды пареллель қосу кезінде тізбектегі эквивалентті сыйымдылық жекеленген конденсаторлардың сыйымдылықтарының қосындысына тең:

С_Э=С₁+С₂+С₃+…+С_n

Параллель жалғанылған конденсатордың тармағындағы тоқтар сәйкес сыйымдылықтарға пропорционал, ал тармақтағы тоқтардың қосындысы тізбектің жалпы тоғына тең. Барлық конденсатордағы кернеу бірдей және U-ға тең.

Бірнеше конденсатор тізбектей қосылған кезде, тізбектің эквивалентті сыйымдылығы ең аз конденсатордың сыйымдылығынан кем болады. Ол мына формула бойынша есептеледі:

Егер екі конденсатор тізбектеліп қосылса, жалпы сыйымдылық:

Жеке конденсаторлардағы кернеудің түсуі сәйкес сыйымдылықтарға кері пропорционал және олардың қосындысы жалпы кернеулердің қосындысына тең. Конденсаторлары тізбектей қосылған тізбектің кез-келген нүктесіндегі тоқтар бірдей.

3-ші А эксперименті

Жұмыстың мақсаты: конденсатордағы тоқ пен кернеудің қисығын осциллограф экранына шығарып, алынған синусоидалы қисығын 3.3-ші суретке түсіре отырып, u_С(t) және i_С(t) синусоидтары арасындағы фазалық ығысуды анықтау және графикке Q(t) қуаттың уақытқа тәуелді өзгерісін тұрғызу. Түрлі сыйымдылықты конденсаторлардың реактивті кедергілерін Х_С анықтау.