Kapasitör şarj süresi değere bağlı değildir. Bir kapasitör AC devresinde nasıl davranır?

VI. Kapasitör kapasitansının zamana ve sıcaklığa bağımlılığı

V. Dielektriklerin polarizasyonu

IV. Nominal kapasite ve izin verilen sapmalar

III. Kapasite

Kapasitörlerin sembolleri ve işaretlenmesi sistemi

II. Kapasitörlerin sınıflandırılması

bağlı olarak varış noktasından ortak kapasitörler arasında ayrım yapın ve özel amaç. Grup genel amaçlıçoğu ekipman tipinde ve sınıfında kullanılan yaygın olarak kullanılan kapasitörleri içerir (düşük voltajlı kapasitörler). Diğer tüm kapasitörler özeldir. Bunlar arasında yüksek voltaj, darbe, gürültü bastırma, başlatma, dozimetrik vb. bulunur.

Kapasite değişikliğinin doğası gereği Sabit kapasitanslı kapasitörler, değişken kapasitanslı ve ayar kapasitörleri vardır. Sabit kapasitanslı kapasitörler için kapasitans sabittir ve çalışma sırasında değişmez. Değişken kapasitörler - ekipmanın çalışması sırasında kapasitansın değişmesine izin verir. Konteyner mekanik olarak kontrol edilebilir, elektrik voltajı(varikondlar) ve sıcaklık (termal kapasitörler). Kapasite ayarlama kapasitörleri bir defalık veya periyodik ayarlamalar sırasında değişir ve ekipmanın çalışması sırasında değişmez.

Korumanın doğası gereği dış faktörler kapasitörler korumasız, korumalı, yalıtımsız, yalıtımlı, contalı ve contalı olarak yapılır. Korumasız kapasitörler koşullar altında çalışmaya izin verir yüksek nem yalnızca kapalı ekipmanın bir parçası olarak. Korumalı kapasitörler her türlü tasarımdaki ekipmanda çalışmaya olanak sağlar. Yalıtımsız kapasitörler, muhafazalarının ekipman şasisine temas etmesine izin vermez. Yalıtımlı kapasitörler iyi bir yalıtım kaplamasına (bileşikler, plastikler vb.) sahiptir ve gövdenin şasiye veya ekipmanın canlı parçalarına temas etmesine izin verir. Kapalı kapasitörler – organik malzemelerle yalıtılmış bir muhafaza yapısına sahiptir. Kapalı kapasitörler - iletişim olasılığını ortadan kaldıran kapalı bir muhafaza tasarımına sahiptir çevre iç mekanı ile. Sızdırmazlık seramik kullanılarak gerçekleştirilir ve metal kasalar veya cam şişeler.

Kapasitörlerin sembol sistemi ve işaretleri kısaltılabilir veya tamamlanabilir.

Uyarınca mevcut sistem kısaltılmış sembol harf ve rakamlardan oluşur.

İlk eleman, kapasitörlerin bir alt sınıfını ifade eden bir harf veya harf kombinasyonudur: K - sabit kapasitans; CT – ayarlama; KP – değişken kapasite; KS – kapasitör düzenekleri.

İkinci eleman olan sayı, dielektrik malzemeye bağlı olarak kapasitör grubunu belirtir.

Üçüncü öğe, kısa çizgiyle yazılan ve belirli bir kapasitör tipinin kayıt numarasını gösteren bir sayıdır. Üçüncü unsur aynı zamanda bir harf gösterimini de içerebilir.

Bir kapasitörün tam sembolü, tasarım belgelerinin sipariş edilmesi ve kaydedilmesi, iklimsel tasarımın belirlenmesi ve teslimat belgesi için gerekli ana parametrelerin ve özelliklerin kısaltılmış bir tanımından, tanımından ve değerinden oluşur.

Örneğin:

Sabit kapasitör seramik kapasitör Nominal gerilim 1600 V s'ye kadar kayıt numarası 17, K10-17 kısaltılmış sembolüne sahiptir;

Düzeltici seramik kapasitör 25 kayıt numaralı KT4-25 olarak kısaltılmıştır;

Seramik kapasitör K10-7V, sıcaklık katsayısı kapasitesi eşit olan tüm iklimlere uygun tasarım değerlendirilmiş kapasite GOST 5.621-70'e uygun olarak sağlanan, ±%10 toleranslı 27pF tam sembole sahiptir:

K10-7V-M47-27pF±%10 GOST 5,621-70

Kodlu semboller, küçük boyutlu kapasitörleri işaretlemek ve küçük formatlı çok elemanlı elektrik devrelerine kayıt yapmak için tasarlanmıştır. Tam tanım, nominal kapasitans değerinden (rakam) ve ölçüm biriminin tanımından (pF, μF, F) oluşur. Örneğin: 1,5 pF (1P5 veya 1p5), 0,1 µF, 10 F.

Bir kapasitörün ana özelliği kapasitesi, yani plakalar üzerinde elektrik yükü biriktirme yeteneğidir. Oranla ifade edilir:

N Bilyalı kapasitör için:

[F] ,

Nerede R– küresel kapasitörün yarıçapı [m].

Bu formüller aşağıdakiler için geçerlidir: düzgün alan ve kapasitör plakalarının kenarındaki distorsiyonunu dikkate almayın. Bozulmalar dikkate alınırsa kenar kapasitansı için bir düzeltme uygulanır.

Kondansatörler paralel, seri ve karışık olmak üzere gruplara bağlanır.

Şu tarihte: paralel bağlantı Kapasitörlerin toplam kapasitansı, kapasitansların toplamına eşittir:

Şu tarihte: seri bağlantı Grubun toplam kapasitesinin karşılığı, bireysel kapasitelerin karşılıklılarının toplamına eşittir.

Bir dirence bağlandığında, zamanlama diyagramının herhangi bir noktasında devredeki akım ve gerilim birbiriyle orantılı olacaktır. Bu, akım ve gerilim dalga formlarının aynı anda "tepe" değerlerine ulaşacağı anlamına gelir. Bu durumda akım ve gerilimin aynı fazda olduğunu söyleriz.

Şimdi kapasitörün devrede nasıl davranacağını düşünelim alternatif akım.

Bir kapasitör bir AC voltaj kaynağına bağlanırsa, üzerindeki maksimum voltaj, devrede akan maksimum akımla orantılı olacaktır. Ancak gerilim sinüs dalgasının tepe noktası, akımın tepe noktasıyla aynı anda oluşmayacaktır.

Bu örnekte akımın anlık değeri maksimum değerine gerilimden dörtte bir süre (90 elektrik derecesi) daha erken ulaşır. Bu durumda “akım, gerilimden 90◦ öndedir” derler.

DC devresindeki durumun aksine burada V/I değeri sabit değildir. Bununla birlikte, Vmax/Imax oranı çok kullanışlı bir miktardır ve elektrik mühendisliğinde bir bileşenin kapasitans reaktansı (Xc) olarak adlandırılır. Bu değer hala voltajın akıma oranını temsil ettiğinden, yani. fiziksel anlamda dirençtir, ölçü birimi Ohm'dur. Bir kapasitörün Xc değeri kapasitansına (C) ve alternatif akımın frekansına (f) bağlıdır.

Bir AC devresindeki bir kapasitöre bir RMS voltajı uygulandığından, o devrede kapasitör tarafından sınırlanan aynı AC akımı akar. Bu sınırlama kapasitörden kaynaklanmaktadır.

Bu nedenle, kapasitör dışında başka bileşen içermeyen bir devredeki akımın değeri, Ohm Yasasının alternatif bir versiyonuyla belirlenir.

ben RMS = U RMS / XC

Burada U RMS, ortalama karekök (rms) gerilim değeridir. Ohm kanunu versiyonunda Xc'nin R'nin değerinin yerine geçtiğine dikkat edin.

Artık alternatif akım devresindeki bir kapasitörün sabit bir dirençten tamamen farklı davrandığını ve buna göre buradaki durumun daha karmaşık olduğunu görüyoruz. Böyle bir zincirde meydana gelen süreçleri daha iyi anlamak için böyle bir kavramı vektör olarak tanıtmakta fayda var.

Bir vektörün temel fikri, zamanla değişen bir sinyalin karmaşık değerinin, ürün (zamandan bağımsız olan) ve zamanın bir fonksiyonu olan bazı karmaşık sinyaller olarak temsil edilebileceği fikridir.

Örneğin, A cos(2πνt + θ) fonksiyonunu basit bir karmaşık sabit A∙e jΘ olarak temsil edebiliriz.

Vektörler bir büyüklük (veya büyüklük) ve bir açı ile temsil edildiğinden, grafiksel olarak XY düzleminde dönen bir ok (veya vektör) ile temsil edilirler.

Kondansatör üzerindeki voltajın akıma göre "geciktiği" gerçeği dikkate alındığında, bunları temsil eden vektörler yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi karmaşık düzlemde bulunur. Bu şekilde akım ve gerilim vektörleri saat yönüne ters yönde dönmektedir.

Örneğimizde kapasitördeki akım periyodik şarjdan kaynaklanmaktadır. Alternatif akım devresindeki bir kapasitör, elektrik yükünü periyodik olarak biriktirme ve boşaltma yeteneğine sahip olduğundan, elektrik mühendisliğinde reaktif olarak adlandırılan güç kaynağı ile kendisi arasında sürekli bir enerji alışverişi vardır.

Beyler, bugünkü yazımda şu ilginç soruyu ele almak istiyorum: AC kapasitör. Bu konu elektrikte çok önemlidir, çünkü pratikte kapasitörler alternatif akım devrelerinde her yerde bulunur ve bu bağlamda, bu durumda sinyallerin değiştiği yasaların net bir şekilde anlaşılması çok faydalıdır. Bugün bu yasaları ele alacağız ve sonunda birini çözeceğiz pratik sorun Bir kapasitör üzerinden akımın belirlenmesi.

Beyler, şimdi en çok ilginç nokta kapasitörün AC sinyal devresinde olduğu durumda, kapasitör üzerindeki voltajın ve kapasitörden geçen akımın birbiriyle nasıl ilişkili olduğudur.

Neden hemen değişken? Evet, kapasitör devrede olduğu için doğru akım olağanüstü. Akım, kapasitör boşalırken yalnızca ilk anda içinden akar. Sonra kapasitör şarj oluyor ve işte bu, akım yok (evet, evet, duydum, kapasitörün şarjının teorik olarak süresiz olarak sürdüğünü zaten bağırmaya başladılar) uzun zamandır ve aynı zamanda sızıntı direncine de sahip olabilir, ancak şimdilik bunu ihmal ediyoruz). için şarjlı kapasitör kalıcı akım – Bu nasıl Açık devre. Ne zaman şansımız var? değişken akım – burada her şey çok daha ilginç. Bu durumda akımın kapasitörden akabileceği ve bu durumda kapasitörün eşdeğer olduğu ortaya çıktı. direnç iyi tanımlanmış bir dirençle (şimdilik her türlü faz değişimini unutursanız, aşağıda daha fazlası var). Kapasitör üzerindeki akım ve voltaj arasında bir şekilde ilişki kurmamız gerekiyor.

Şimdilik AC devresinde sadece bir kapasitör olduğunu varsayacağız ve hepsi bu. Dirençler veya indüktörler gibi başka bileşenler olmadan. Devrede yalnızca dirençlerin olması durumunda böyle bir sorunun çok basit bir şekilde çözüldüğünü hatırlatmama izin verin: akım ve voltaj Ohm kanunu ile birbirine bağlıdır. Bunu bir kereden fazla konuştuk. Orada her şey çok basit: voltajı dirence bölün ve akımı elde edin. Peki ya kapasitör? Sonuçta kapasitör bir direnç değildir. Buradaki süreçlerin fiziği tamamen farklıdır, dolayısıyla akımı ve voltajı bu şekilde birbirine bağlamak mümkün değildir. Yine de bunun yapılması gerekiyor, o yüzden mantık yürütmeye çalışalım.

Öncelikle geriye gidelim. Çok geride. Hatta çok uzakta. Bu sitedeki ilk makaleme. Eskiler bunun mevcut güçle ilgili bir makale olduğunu hatırlayabilir. Tam da bu makalede, akımın gücünü ve iletkenin kesitinden akan yükü birbirine bağlayan ilginç bir ifade vardı. Bu tam da ifade

Birisi mevcut güçle ilgili bu makalede girişin tamamlandığını iddia edebilir. Δq Ve Δt- bazı çok küçük miktardaki yük ve bu yükün iletkenin kesitinden geçtiği süre. Ancak burada gösterimi şununla kullanacağız: dq Ve dt– diferansiyeller yoluyla. Daha sonra böyle bir temsile ihtiyacımız olacak. Matan'ın vahşi doğasının derinliklerine inmezseniz, o zaman esasen dq Ve dt burada özel bir fark yok Δq Ve Δt. Elbette derin bilgi sahibi yüksek Matematik insanlar bu ifadeye itiraz edebilir ama şu anda bu şeylere odaklanmak istemiyorum.

Böylece mevcut güç ifadesini hatırladık. Şimdi bir kapasitörün kapasitansının birbiriyle nasıl ilişkili olduğunu hatırlayalım. İLE, şarj Q kendi içinde biriktirdiği gerilim ve sen bu durumda oluşan kapasitör üzerinde. Eğer kapasitörde bir tür yük birikmişse, plakalarında kaçınılmaz olarak voltajın ortaya çıkacağını hatırlıyoruz. Bu yazımızda da bundan daha önce bahsetmiştik. Yükü voltaja bağlayan bu formüle ihtiyacımız olacak

Kondansatörün yükünü bu formülden ifade edelim:

Ve şimdi, kapasitörün yükü için bu ifadeyi, mevcut güç için önceki formülle değiştirmek için çok büyük bir istek var. Daha yakından bakın - o zaman mevcut güç, kapasitörün kapasitansı ve kapasitör üzerindeki voltaj birbirine bağlanacaktır! Bu değişikliği gecikmeden yapalım:

Kapasitemiz miktardır devamlı. Belirlendi yalnızca kapasitörün kendisi tarafından, onun dahili cihaz, dielektrik türü ve benzeri şeyler. Bütün bunları önceki makalelerden birinde ayrıntılı olarak konuştuk. Bu nedenle kapasite İLE kapasitör bir sabit olduğu için diferansiyel işaret olarak güvenli bir şekilde çıkarılabilir (bunlar aynı diferansiyellerle çalışmanın kurallarıdır). Ama gerginlikle sen Bunu yapamazsın! Kapasitör üzerindeki voltaj zamanla değişecektir. Bu neden oluyor? Cevap basit: Kondansatörün plakaları boyunca akım aktıkça, yükün de değişeceği açıktır. Ve yükteki bir değişiklik kesinlikle kapasitör üzerindeki voltajda bir değişikliğe yol açacaktır. Bu nedenle gerilim zamanın belirli bir fonksiyonu olarak kabul edilebilir ve diferansiyelin altından çıkarılamaz. Böylece yukarıda belirtilen dönüşümleri gerçekleştirdikten sonra aşağıdaki girişi elde ederiz:

Beyler, sizi tebrik etmek için acele ediyorum - kapasitöre uygulanan voltaj ile içinden geçen akımı ilişkilendiren çok faydalı bir ifade aldık. Dolayısıyla, voltajın değişim yasasını biliyorsak, bir kapasitörden geçen akımın değişim yasasını basitçe türevi bularak kolayca bulabiliriz.

Peki ya tam tersi durumda? Diyelim ki bir kapasitörden geçen akımın değişim yasasını biliyoruz ve bunun üzerindeki voltajın değişim yasasını bulmak istiyoruz. Matematik konusunda bilgili okuyucular muhtemelen bu problemi çözmek için yukarıda yazılan ifadeyi basitçe entegre etmenin yeterli olduğunu tahmin etmişlerdir. Yani sonuç şöyle görünecek:

Aslında bu ifadelerin her ikisi de aynı şeyle ilgilidir. Sadece ilki, kapasitördeki voltajın değişim yasasını bildiğimizde ve bunun içinden geçen akımın değişim yasasını bulmak istediğimizde, ikincisi ise akımın kapasitörde nasıl değiştiğini bildiğimizde kullanılır. ve gerilimdeki değişim yasasını bulmak istiyoruz. Bütün bu konuyu daha iyi hatırlamak adına beyler, sizler için açıklayıcı bir resim hazırladım. Şekil 1'de gösterilmektedir.

Şekil 1 – Açıklayıcı resim

Esasen sonuçları, hatırlanması iyi olacak şekilde özetlenmiş bir biçimde tasvir eder.

Beyler lütfen dikkat edin... ortaya çıkan ifadeler akım ve gerilimdeki herhangi bir değişim yasası için geçerlidir. Sinüs, kosinüs, menderes veya başka bir şeyin olması gerekmez. Tamamen keyfi, hatta tamamen vahşi, herhangi bir literatürde açıklanmayan bazı voltaj değişim kanunlarınız varsa U(t) Kapasitöre sağlanan, onu farklılaştırarak, kapasitörden geçen akımın değişim yasasını belirleyebilirsiniz. Benzer şekilde, bir kapasitörden geçen akımın değişim yasasını biliyorsanız BT) daha sonra integrali bulduktan sonra voltajın nasıl değişeceğini bulabilirsiniz.

Böylece, akımı ve voltajı kesinlikle herhangi biri için, hatta en çılgın değiştirme seçenekleri için bile birbirine nasıl bağlayacağımızı öğrendik. Ancak bazı özel durumlar da daha az ilginç değildir. Örneğin zaten hepimize aşık olan birinin durumu sinüzoidal akım Şimdi bununla ilgilenelim.

Kapasiteli bir kapasitör üzerindeki voltajın C sinüs kanununa göre bu şekilde değişir

Hangi fiziksel miktar Bu ifadedeki her harfin arkasında duruyor, biraz önce detaylı olarak incelemiştik. Bu durumda akım nasıl değişecek? Halihazırda edindiğimiz bilgiyi kullanarak, aptalca bu ifadeyi yerine koyalım. Genel formül ve türevi bulun

Veya bu şekilde yazabilirsiniz

Beyler, size sinüs ve kosinüs arasındaki tek farkın birinin diğerine göre 90 derece faz kayması olduğunu hatırlatmak isterim. Peki, ya da matematik diliyle ifade edersek, o zaman . Bu ifadenin nereden geldiği belli değil mi? Google da arat azaltma formülleri. Faydalı bir şey, bilmekten zarar gelmez. Daha da iyisi, eğer aşina iseniz trigonometrik daire, tüm bunlar üzerinde çok net bir şekilde görülebiliyor.

Beyler hemen bir noktaya dikkat çekeceğim. Yazılarımda türev bulma ve integral alma kurallarından bahsetmeyeceğim. Umarım bu noktalar hakkında en azından genel bir anlayışa sahipsinizdir. Ancak bunu nasıl yapacağınızı bilmiyorsanız bile, bu ara hesaplamalar olmasa bile, olayların özü netleşecek şekilde materyali sunmaya çalışacağım. Böylece şimdi önemli bir sonuca ulaştık - kapasitördeki voltaj sinüs yasasına göre değişirse, içinden geçen akım kosinüs yasasına göre değişecektir. Yani, kapasitördeki akım ve voltaj birbirine göre fazda 90 derece kaydırılır. Üstelik nispeten kolay bir şekilde bulabiliriz ve genlik değeri akım (bunlar sinüsten önce gelen faktörlerdir). Yani akımın ulaştığı zirve, maksimum değer. Gördüğünüz gibi kapasiteye bağlı C kapasitör, kendisine uygulanan voltajın genliği sen m ve frekanslar ω . Yani, uygulanan voltaj ne kadar büyük olursa, kapasitörün kapasitansı da o kadar büyük olur ve voltaj değişim frekansı ne kadar büyük olursa, kapasitörden geçen akımın genliği de o kadar büyük olur. Bir alanda kapasitörden geçen akımı ve kapasitör üzerindeki voltajı gösteren bir grafik oluşturalım. Henüz belirli rakamlar olmadan, sadece karakterin kalitesini göstereceğiz. Bu grafik Şekil 2'de gösterilmektedir (resim tıklanabilir).

Şekil 2 - Kapasitörden geçen akım ve kapasitörden geçen voltaj

Şekil 2'de mavi grafik sinüzoidal akım kapasitör boyunca ve kırmızı kapasitör boyunca sinüzoidal voltajdır. Bu şekilde akımın voltajın önünde olduğu çok açık bir şekilde görülmektedir (akım sinüzoidinin tepe noktaları Sola gerilim sinüzoidinin karşılık gelen tepe noktaları, yani gelirler daha erken).

Şimdi işlemi tersten yapalım. Güncel değişim yasasını bize bildirin BEN(T) kapasiteli bir kapasitör aracılığıyla C. Ve bu yasanın da sinüzoidal olmasına izin verin

Bu durumda kondansatör üzerindeki voltajın nasıl değişeceğini belirleyelim. Genel formülümüzü integralle birlikte kullanalım:

Daha önce yazılmış olan hesaplamalara tam bir benzetme yapılarak gerilim bu şekilde temsil edilebilir.

Burada yine kullandık ilginç bilgi trigonometriden yani . Ve yeniden azaltma formülleri neden bu şekilde olduğu belli değilse yardımınıza geleceklerdir.

Bu hesaplamalardan ne gibi sonuçlar çıkarabiliriz? Ve sonuç, daha önce yapılmış olanla aynıdır: kapasitörden geçen akım ve kapasitördeki voltaj, birbirlerine göre 90 derecelik faz kaymasına sahiptir. Üstelik bir nedenden dolayı kaydırılıyorlar. Akım ilerde Gerilim. Bu neden böyle? Bunun arkasındaki sürecin fiziği nedir? Hadi çözelim.

Bunu hayal edelim şarj edilmemiş Kondansatörü bir voltaj kaynağına bağladık. İlk anda kapasitörde hiçbir yük yoktur: boşalmıştır. Ve hiçbir yük olmadığından voltaj da yoktur. Ancak bir akım var, kapasitör kaynağa bağlandığında hemen ortaya çıkıyor. Dikkat ettiniz mi beyler? Henüz voltaj yok (artırılacak zamanı olmadı), ancak zaten akım var. Ayrıca, bağlantının tam bu anında devredeki akım maksimumdur (boşalmış bir kapasitör esasen eşdeğerdir) kısa devre zincirler). Gerilim ve akım arasındaki gecikme için bu kadar. Akım aktıkça kondansatörün plakaları üzerinde yük birikmeye başlar, yani voltaj artmaya başlar ve akım giderek azalır. Ve bir süre sonra plakalarda o kadar çok yük birikecek ki, kapasitör üzerindeki voltaj kaynak voltajına eşit olacak ve devredeki akım tamamen duracaktır.

Şimdi şunu alalım ücretlendirildi Kondansatörü kaynaktan ayırıp kısa devre yaptırıyoruz. Ne alacağız? Ama pratik olarak aynı. İlk anda akım maksimum olacak ve kapasitör üzerindeki voltaj değişmeden aynı kalacaktır. Yani yine akım ileridedir ve ondan sonra voltaj değişir. Akım aktıkça gerilim giderek düşmeye başlayacak ve akım tamamen durduğunda o da sıfır olacaktır.

İçin daha iyi anlama devam eden süreçlerin fiziği bir kez daha kullanılabilir sıhhi tesisat benzetmesi. Yüklü bir kapasitörün suyla dolu bir tank olduğunu düşünelim. Bu tankın alt kısmında suyu tahliye edebileceğiniz bir musluk bulunmaktadır. Bu musluğu açalım. Açtığımız anda su hemen akacaktır. Ve su dışarı aktıkça tanktaki basınç yavaş yavaş düşecektir. Yani, kabaca konuşursak, tıpkı bir kondansatördeki akımın, üzerindeki voltaj değişimini geride bırakması gibi, musluktan damlayan su da basınçtaki değişimi geride bırakır.

Akım ve gerilim sinüs kanununa göre değiştiğinde, sinüzoidal bir sinyal için ve aslında herhangi bir sinyal için benzer bir mantık yürütme yapılabilir. Umarım mesele açıktır.

Hadi biraz içelim pratik hesaplama Bir kapasitör ve çizim grafikleri aracılığıyla alternatif akım.

Bir sinüzoidal voltaj kaynağımız olsun, etkin değer 220V ve frekans 50Hz. Yani her şey yuvalarımızdakiyle tamamen aynı. Kapasiteli bir kondansatör 1 µF. Örneğin bir film kondansatörü K73-17 Maksimum 400 V voltaj için tasarlanmış (ve daha düşük voltajlar için kapasitörler asla 220 V ağa bağlanmamalıdır), 1 μF kapasiteye sahiptir. Neyle karşı karşıya olduğumuza dair size bir fikir vermesi için Şekil 3'te bu hayvanın bir fotoğrafını yerleştirdim (fotoğraf için Diamond'a teşekkürler)

Şekil 3 - Bu kapasitörden geçen akımın aranması

Bu kapasitörden hangi akım genliğinin akacağını belirlemek ve akım ve gerilim grafikleri oluşturmak gerekir.

Öncelikle prizdeki voltaj değişimi yasasını yazmamız gerekiyor. Hatırlarsan, genlik bu durumda voltaj değeri yaklaşık 311 V'tur. Bunun neden böyle olduğunu, nereden geldiğini ve prizdeki voltaj değişiklikleri yasasının nasıl yazılacağını bu makalede okuyabilirsiniz. Sonucu hemen sunacağız. Yani prizdeki voltaj kanuna göre değişecek

Şimdi daha önce elde ettiğimiz ve çıkıştaki voltajı kapasitörden geçen akımla ilişkilendiren formülü kullanabiliriz. Sonuç şöyle görünecek

Genel formülde, durumda belirtilen kapasitörün kapasitansını, voltajın genlik değerini ve ağ voltajının dairesel frekansını değiştirdik. Sonuç olarak, tüm faktörleri çarptıktan sonra aşağıdaki akım değişim yasasını elde ederiz:

İşte bu kadar beyler. Kapasitörden geçen akımın genlik değerinin 100 mA'den biraz daha az olduğu ortaya çıktı. Çok mu yoksa az mı? Soru doğru olarak adlandırılamaz. Standartlara göre endüstriyel ekipman Yüzlerce amperlik akımın ortaya çıktığı yerde çok az. Evet ve için Ev aletleri Onlarca amperin de nadir olmadığı bir yerde. Ancak böyle bir akıntı bile insanlar için büyük tehlike oluşturuyor! Bundan, 220 V'luk bir ağa bağlı böyle bir kapasitörü almamanız gerektiği sonucu çıkıyor. Bununla birlikte, bu prensibe göre, söndürme kapasitörlü güç kaynakları olarak adlandırılanların üretilmesi mümkündür. Neyse bu ayrı bir yazının konusu ve burada buna değinmeyeceğiz.

Bütün bunlar iyi ama oluşturmamız gereken grafikleri neredeyse unutuyorduk. Acilen düzeltmemiz gerekiyor! Böylece, Şekil 4 ve Şekil 5'te sunulmuştur. Şekil 4'te soketteki voltajın bir grafiğini ve Şekil 5'te böyle bir sokete bağlı bir kapasitör aracılığıyla akımdaki değişim yasasını görebilirsiniz.

Şekil 4 - Çıkış voltajı grafiği

Şekil 5 - Bir kapasitörden geçen akımın grafiği

Bu resimlerden de görebileceğimiz gibi akım ve gerilim olması gerektiği gibi 90 derece kaymış durumda. Ve belki de okuyucunun bir fikri vardır; eğer akım bir kapasitörden akarsa ve bunun üzerinde bir miktar voltaj düşerse, muhtemelen bir miktar gücün de bunun üzerinden serbest bırakılması gerekir. Ancak sizi uyarmak için acele ediyorum - kapasitör için durum kesinlikle bu taraftan değil. İdeal bir kapasitör düşünürsek, akım aksa ve üzerinden voltaj düşse bile üzerinde hiçbir güç açığa çıkmayacaktır. Neden? Nasıl yani? Bu konuda – gelecek makalelerde. Hepsi bugün için. Okuduğunuz için teşekkürler, iyi şanslar ve bir dahaki sefere görüşürüz!

İncirde. 4.11 devreyi göstermektedir elektrik jeneratörü bir kapasitör içerir. Devre açıldığında devreye bağlanan bir voltmetre jeneratörün tam voltajını gösterecektir. Ampermetre iğnesi sıfıra ayarlanacaktır; kapasitör yalıtımından hiçbir akım geçemez.

Ancak yüksüz bir kondansatörü açarken ampermetre iğnesini dikkatlice takip edelim. Ampermetre yeterince hassassa ve kapasitörün kapasitesi büyükse, iğnenin salınımını tespit etmek zor değildir: açıldıktan hemen sonra iğne sıfırdan gidecek ve ardından hızlı bir şekilde orijinal konumuna geri dönecektir.

Pirinç. 4.11. Kapasitör içeren elektrik jeneratör devresi

Bu deneyim, kapasitör açıldığında (şarj olurken), devrede bir akımın aktığını - yüklerin içinde hareket ettiğini: kaynağın pozitif kutbuna bağlı plakadan gelen elektronların, negatif kutba bağlı plakaya hareket ettiğini göstermektedir.

Kapasitör şarj olur olmaz yüklerin hareketi durur.

Jeneratörü kapatıp kapasitöre yeniden bağlayarak artık iğnenin hareketini algılamayacağız: kapasitör yüklü kalır ve tekrar açıldığında devrede yük hareketi olmaz.

İğne sapmasını tekrar gözlemlemek için jeneratörü boşalmış kondansatöre kısa devre yapmanız gerekir. Bu amaçla, jeneratörü daha önce kapattıktan sonra, kondansatör plakalarını bir tel ile kapatıyoruz ve kondansatörün terminalleri ile onlara getirilen tel arasında bir kıvılcım atlayacak, böylece kondansatörün boşaldığını doğrulamayı kolaylaştıracağız. , akım devresinde tekrar akar.

Devre, yüklerin yolu ampermetreden geçecek şekilde bir tel ile yapılırsa, iğnenin kısa süreliğine sapacağını görmek kolaydır. Artık okun sapması elbette diğer yönde gerçekleşmelidir.

Kondansatörü boşalttıktan sonra ilk deneyi tekrarlayabilirsiniz - ampermetre iğnesi kondansatörün devrede hareket ettiğini tekrar gösterecektir. elektrik ücretleri(mevcut geçişler).

Kondansatöre bağlı tellerden akan akımı hesaplamaya çalışalım.

Belirli bir süre boyunca kapasitörün voltajı artarsa, aynı zamanda şarjı da artacaktır.

yani kapasitörün yükü, kapasitans ve voltaj artışının çarpımı kadar artar.

Kapasitanslı bir kapasitör üzerindeki voltajın saniyenin onda biri kadar bir sürede 50 V arttığını varsayalım. Bu durumda aynı zamanda kondansatörün pozitif plakasındaki yük de artar.

Ancak böyle bir yükün tellerden c zamanında geçebilmesi için tellerden ortalama bir akımın geçmesi gerekir.

Bir kondansatörün bir direnç üzerinden şarj edilmesi. Sabit voltajlı bir jeneratörün, kapasitanslı yüksüz bir kapasitöre dirençli bir direnç aracılığıyla bağlandığını hayal edelim (Şekil 4.12, a).

İlk anda kapasitör henüz şarj edilmemişken voltajı sıfırdır.

Bu, tüm kaynak voltajının R direncine düştüğü anlamına gelir. Bu, Ohm yasasına göre devrede akımın akacağı anlamına gelir.

Zamanla kondansatör şarj olacak, voltajı jeneratör voltajına eşit olacak, devrede akım olmayacak ve direnç boyunca voltaj oluşmayacaktır.

Pirinç. 4.12. a - kapasitör C'nin direnci solda gösterilen bir direnç aracılığıyla şarj edilmesi elektrik şeması Bir kapasitörün genel kabul görmüş bir görüntüsünü kullanan sağda, kapasitör c üzerindeki voltajın zamanla nasıl arttığını ve akımın r kademeli olarak nasıl azaldığını gösterir.Bu grafikler, 100 μF kapasiteli bir kapasitörün olduğu varsayımıyla oluşturulmuştur. 10.000 Ohm'luk bir dirençle 100 V'luk sabit bir voltaj kaynağından şarj edilir. Bu durumda şarj işlemi çok yavaş gerçekleşir. Kapasitans yalnızca 1 µF ve direnç 1 ohm olsaydı her şey milyonlarca kat daha hızlı gerçekleşirdi. Verilen grafiklerin ikinci duruma uygun olabilmesi için zamanın saniye cinsinden değil saniyenin milyonda biri cinsinden ifade edildiği varsayılmalıdır (genel durumda herhangi bir R ve C için zaman değerleri ​Grafikte belirtilen değer C ve R'nin çarpımı ile çarpılmalıdır. Kaynak voltajı 100 V kalırsa akım değerlerinin 10.000 kat arttırılması gerekir. Örneğin, ilk anda bir akım 10 mA değil 100 A akacaktır. Sürecin süresi ve niteliği kaynak voltajına bağlı değildir; b - kapasitör C'nin R dirençli bir direnç üzerinden deşarjı. Solda bir elektrik devresi gösterilmektedir. Şarj edildikten sonra kondansatör kapanır. Sağda kapasitör akımının ve voltajının zaman içinde nasıl değiştiği görülüyor. Grafikler duruma göre çizilmiştir. Kapasitans ve direncin 1 ohm'a düşürülmesi deşarj oranını milyon kat artıracaktır. İlk; mevcut değer (başlangıç ​​voltajı değişmeden) 10.000 kat artacak ve 10 mA yerine 100 A olacaktır. R ve C'nin diğer değerleri için grafikte gösterilen sürenin çarpımı ile çarpılması gerekir.

Bu durumda kapasitörün yükü eşit olmalıdır.

Şu soruyu soralım: Coulomb'un yüzde biri kadar bir yük bir kapasitöre ne kadar hızlı aktarılabilir?

Devredeki akım düşmediyse ancak eşit kaldıysa, yani 10 mA, bu sadece 1 s'ye eşit bir süre gerektirir:

Ancak böyle bir akımın uzun süre akıp akamayacağını düşünelim, eğer böyle bir akım saniyenin çeyreği kadar aksaydı, kondansatöre zaten tam şarjın dörtte birini vermiş olacak ve dolayısıyla voltajı dörtte bire çıkaracaktı. tam 100 V.

Ancak kapasitör voltajı 25 V'a çıktığında akımın 7,5 mA'ya düşmesi gerekir. Aslında, eğer jeneratör voltajı 100 V ve kapasitör üzerindeki voltaj 25 V ise, o zaman aralarındaki fark direnç tarafından hesaplanır.

Yine Ohm kanununa göre

Ancak böyle bir akım, kapasitörü 10 mA'lik bir akımın şarj edeceğinden daha yavaş şarj edecektir.

Yukarıdaki tartışmadan şunu açıkça görüyoruz:

kapasitör üzerindeki voltaj artacak ve yavaş yavaş yavaşlayacaktır;

ilk anda en yüksek değerine ulaşan akım, daha sonra yavaş yavaş azalır;

Kapasitans ne kadar büyük olursa (yük ne kadar büyük olursa) ve devrenin direnci ne kadar büyük olursa, kapasitörün şarjı o kadar yavaş olur.

Bir kapasitörün bir dirence boşaltılması. Jeneratörü kapatırsanız ve kapasitör plakalarını R direncine sahip bir direnç üzerinden kapatırsanız boşaltma işlemi başlayacaktır. İncirde. Şekil 4.12,b'de kondansatörün deşarjı sırasındaki akım ve gerilim eğrileri gösterilmektedir.

Enerji Elektrik alanı kapasitörde. Yüklü bir kapasitörün içinde belirli miktarda enerji bulunur. Elektrik alanı.

Bu, ağla bağlantısı kesilen yüklü bir kapasitörün bir süre dayanabildiği gerçeğiyle değerlendirilebilir. elektrik- bu, kapasitörlerin deşarjı sırasında gözlenen kıvılcımla değerlendirilebilir.

Kapasitörde bulunan enerji, jeneratör tarafından şarj edilirken ona verilir. Aslında şarj sırasında devrede akım akar ve terminallerine voltaj uygulanır, bu da ona enerji verildiği anlamına gelir. Kapasitör tarafından depolanan toplam enerji miktarı formülle ifade edilebilir.

Enerji, voltajın karesinin yarısı ile kapasitansın çarpımına eşittir.

Gerilim volt cinsinden ve kapasitans farad cinsinden ifade edilirse, enerji joule cinsinden ifade edilecektir.

Böylece 1000 V gerilimde 100 μF kapasiteli bir kapasitörde depolanan enerji,

Bu elbette çok fazla bir enerji değildir (bu enerji her saniye 50 W'lık bir ampul tarafından emilir). Ancak kapasitör hızla boşalırsa (örneğin saniyenin binde biri kadar bir sürede), o zaman ortaya çıkan enerji boşalmasının gücü elbette çok büyüktür:

Bu nedenle, büyük bir kapasitör boşaldığında sesin silah sesine benzer olduğu açıktır.

Bazen küçük metal ürünleri kaynaklamak için kapasitörde depolanan enerjinin hızlı bir şekilde boşaltılması kullanılır.

Bir kapasitör bir dirence boşaltıldığında içerdiği enerji elektrik kondansatörü, ısıtılan direncin ısısına girer.

Kapasitörlerin uygulanması. Kapasitörlerin elektrik mühendisliğindeki uygulamaları çok çeşitlidir.

Bunlardan bazılarına burada bakalım.

1. Kondansatörler, iki devreyi doğru voltajda izole ederken, aralarındaki bağlantıyı alternatif akımda korumak amacıyla yaygın olarak kullanılır. Kondansatörler DC voltajı iletmeden izole eder DC. Aynı zamanda, voltajdaki en ufak bir değişiklik yüklerini değiştirir ve bu nedenle bunlara karşılık gelen bir alternatif akımın içinden geçmesine neden olur (Şekil 4.13).

Pirinç. 4.13. Devrenin girişinde a ve b noktaları arasında sabit bir voltaj ve küçük, zamanla değişen bir voltaj uygulanır - şekli iletilen sinyale karşılık gelir. Kondansatör doğru akımı geçmez ('ye karşılık gelir). Küçük bir değişen voltaj A, kapasitörün yükünü değiştirir. Akan şarj akımı, yüksek dirençli devrede voltaj düşüşü yaratır. Bu voltaj düşüşü AC voltajın değerine çok yakındır.Böylece devrenin çıkışında c ve d noktaları arasındaki voltaj yaklaşık olarak eşit olur.

2. Düzgünleştirme cihazları (geçmeyen filtreler) alternatif akım voltajı). İncirde. Şekil 4.14 böyle bir cihazı göstermektedir - alternatif akım birinci direnç ve kapasitörden geçer, ancak kapasitörün büyük kapasitansı nedeniyle bunun üzerindeki voltaj dalgalanması çok küçüktür. Devrenin çıkışında voltaj yumuşatılır - sabite yakındır.

Dirençler yerine endüktif bobinler L dahil edilerek daha da güçlü bir yumuşatma elde edilebilir.

Pirinç. 4.14. R ve C içeren bir yumuşatma cihazı. Devrenin girişindeki voltaj dalgalanmaları çıkışa iletilmez. Çıkış voltajı sabite yakın

Bölüm'de gösterildiği gibi. Şekil 2'de, değişen bir akım aktığında, içlerinde bir emk indüklenerek akım dalgalanmaları önlenir. Böyle bir yumuşatma cihazı Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.15.

3. Şek. Şekil 4.16, bir araba motorunun silindirlerindeki yanıcı bir karışımı ateşlemek için bir cihazı şematik olarak göstermektedir.

Pirinç. 4.15. L ve C içeren bir yumuşatma cihazı. Girişe zamanla gözle görülür şekilde dalgalanan bir voltaj uygulanır. Yük voltajı neredeyse sabit

Aküden gelen akım, bobinin birincil sargısından geçer. Doğru anda özel hareketli kontaklar tarafından kesilir. Akımdaki hızlı bir değişiklik, karşılıklı indüksiyon emf'sini indükler. ikincil sargı bobinler. İkincil sargının sarım sayısı çok fazladır ve akım hızla kesilir. Bu nedenle ikincil sargıda indüklenen EMF 10-12 bin V'a ulaşabilir. Bu voltajda, "mum" elektrotları arasında silindirdeki çalışma karışımını ateşleyen bir kıvılcım boşalması meydana gelir. Kontak kesintisi çok sık meydana gelir: örneğin dört silindirli bir motorda, her motor devrinde bir kontak kopması meydana gelir.

Şekil 2'deki diyagramda. Şekil 4.16 kesici terminallerine bağlı bir kapasitörü göstermektedir.

Amacını açıklayalım.

Bir kondansatörün yokluğunda, kesicinin kontakları arasında bir kıvılcım oluşması, devrenin kesilmesine eşlik edecektir.

Pirinç. 4.16. Bir araba motorunun silindirlerindeki yanıcı bir karışımı elektriksel olarak ateşlemek için kullanılan bir devrenin şeması: - kesici. Aşağıda, üzerinde bujinin elektrotları arasında sıçrayan bir elektrik kıvılcımı ile hava ve benzin karışımının ateşlendiği pistonlu bir silindirin kesiti bulunmaktadır.

Sık sık ortaya çıkan bir kıvılcımın kontakların hızlı bir şekilde aşınmasına yol açacağı gerçeğinden bahsetmiyorum bile, bir kıvılcımın varlığı akımın keskin bir şekilde kesilmesini önler: kontaklar ayrıldıktan sonra akım hala kıvılcım boyunca kapalı kalır ve yalnızca kademeli olarak düşer. sıfıra.

Kesici kontakları arasına bir kondansatör bağlanırsa (Şekil 4.16'da gösterildiği gibi), resim farklı olacaktır. Kontaklar ayrılmaya başladığında, akım devresi kesilmez - akım henüz şarj edilmemiş kapasitörden kapanır. Ancak kapasitör hızlı bir şekilde şarj olur ve daha fazla akım akışı imkansızdır.

Yüklü bir kapasitördeki voltaj 12 V'tan çok daha yüksek olabilir, çünkü akımdaki azalma Birincil sargı bobinler ona çok fazla baskı uygular Kendinden kaynaklı emk.

Buna rağmen, kesicinin kontakları arasında artık bir kıvılcım oluşmuyor, çünkü bu ana kadar kesicinin kontakları birbirinden yeterince uzaklaşmak için zamana sahip.

Kesici kontakları tekrar kapandığında kondansatör hızlı bir şekilde deşarj olacak ve kontaklar tekrar açıldığında kullanıma hazır hale gelecektir.

Böylece kapasitör, kontakların yanmasını önler ve ateşleme sisteminin çalışmasını iyileştirir.

Şekil 2'deki diyagramda. 4.16'da kapasitörün yanına ek bir direnç bağlanabilir. Endüktans-kapasitör sistemindeki elektriksel salınımları ele aldığımızda amacı netleşecektir.

Pirinç. 4.17. Bir kapasitörün endüktansa deşarjı. Böyle bir devrede elektriksel salınımlar meydana gelir (bkz. Şekil 4.18)

4. Bunlardan biri önemli uygulamalar kapasitörler alternatif akım devrelerinde bulunur (“kosinüs phi”nin iyileştirilmesi). Bölüm'de tartışılmaktadır. 6.

Jeneratörlerin salınım devrelerinde kapasitörlerin kullanımı Bölüm'de anlatılmıştır. 8.

Kapasitörlerin bu uygulamaları LC (endüktans ve kapasitans) sistemindeki elektriksel dalgalanmalara dayanmaktadır.

Bir kapasitörün endüktansa deşarjı. Elektriksel titreşimler. Yüklü bir kapasitör endüktansa ve çok düşük dirence sahip bir bobine bağlanırsa ne olacağını düşünelim (Şekil 4.17).

Enerji depolanırken elektrik alanında bir voltaja yüklenen bir kapasitör C'yi alalım.

Kondansatörü endüktif bobine bağlarız. Açıkçası, kapasitör boşalmaya başlayacak. Bununla birlikte, ortaya çıkan kendi kendine indüksiyon EMF'si nedeniyle, bobindeki akım giderek artar (§ 2.16 ve 2.18). Akım başlangıçta sıfırdı ancak giderek artıyor. Akım aktıkça kapasitör boşalır; gerilimi azalır.

Ancak endüktansta akımın yükselme hızının - veya genel olarak akımın değişim hızının - kendisine uygulanan voltajla orantılı olduğunu biliyoruz (gerekirse § 2.16'yı dikkatlice düşünün).

Kapasitör üzerindeki voltaj azaldıkça akımın yükselme hızı da azalır.

Akımın yükselme hızının azaldığını söylemiştik ama bu kesinlikle akımın kendisinin azaldığı anlamına gelmez.

Pirinç. 4.18. Şekil 2'de gösterilen devrede kapasitör üzerindeki voltajdaki ve deşarj akımındaki değişiklikler. 4.17. Burada verilen akım ve gerilim değerleri, gerilime önceden yüklenmiş, C = 4 μF kapasiteli bir kapasitörün deşarjına karşılık gelir. Bobin endüktansı L = 1,6 mH. Bu veriler döneme karşılık gelmektedir.

Aslında, Şekil 2'de sunulan kapasitör voltajı ve akımı grafiklerini göz önünde bulundurun. 4.18.

İlk başta akım sıfırdı, ancak çok hızlı bir şekilde arttı (bu, akımın zamana bağımlılığını gösteren eğri çizgisinin yükselişinin dikliğinden görülebilir). Kapasitörün deşarjının sonunda voltajı sıfır olduğunda akım artmayı bıraktı - maksimum değere ulaştı ve artık artmıyor.

Bütün bunları aşağıdaki denklemle ifade edebiliriz:

Kapasitör üzerindeki voltaj her zaman gerilime eşit endüktans üzerinde, akım artış hızının endüktans L ile çarpımına eşittir.

Kondansatör boşaldı.

Kondansatörün elektrik alanının içerdiği enerji kondansatörü terk etmiştir. Peki nereye gitti?

Kapasitörün bir dirence boşalması durumunda enerji, ısıtılan direncin ısısına dönüşür. Ancak şimdi ele aldığımız örnekte devre direnci ihmal edilebilir (bunu tamamen ihmal ettik). Kapasitörde bulunan enerji şimdi nerede?

Kapasitörün elektrik alanından endüktansın manyetik alanına aktarılan enerji.

Aslında sürecin başlangıcında endüktansta akım yoktu; endüktanstaki akım bir değere ulaştığında manyetik alanında enerji ortaya çıktı

Enerjinin korunumu yasasına dayanarak şunu bulmak zor değil: en yüksek değer bu, kapasitör üzerindeki voltajın sıfıra eşit olduğu andaki akımla elde edilir.

Şu anda kapasitörde enerji yoktur, bu da başlangıçta depolanan enerjinin tamamının enerjiye dönüştüğü anlamına gelir. manyetik alan. İfadelerini eşitleyerek şunu buluruz:

Açıkçası, herhangi bir zamanda, kapasitör üzerindeki voltaj 'dan küçük ve akım 'dan küçük olduğunda, toplam enerji, elektrik ve manyetik alanların enerjilerinin toplamına eşittir:

Böylece kondansatörün tamamen boşalması için geçen süre zarfında neler olduğunu anlattık.

İncirde. Şekil 4.18'de bu, I sayısıyla gösterilen aralığa (0'dan 125 μs'ye kadar süre) ilişkin akım ve gerilim eğrilerine karşılık gelir.

Ancak mesele burada bitmiyor. Kapasitör tamamen boş olmasına rağmen devrede büyük bir akım akar. Bu akım, varlığı manyetik alanın enerjisiyle ilişkili olduğundan hemen ortadan kaybolamaz.

Bu akım devrede akmaya devam eder ve kondansatörü yeniden şarj eder: Elektronları negatif plakalardan uzaklaştırıp pozitif plakalara aktarmaya, daha doğrusu negatif plakalardan pozitif plakalara aktarmaya devam eder. Plakalardaki yük işareti artık değişiyor.

Kapasitörde daha fazla akım akışını önleyen bir voltaj belirir ve akım yavaş yavaş azalmaya başlar.

II rakamıyla gösterilen sürenin sonunda (250 μs zamanında) akım sıfıra düşer. Ancak bu ana kadar kapasitör yeniden tamamen şarj olacaktır; Manyetik alana giren enerjinin tamamı artık tekrar elektrik alanın enerjisine dönüşmüştür.

Akım sıfır. Kapasitör başlangıçtakiyle aynı voltaja sahiptir (yalnızca farklı bir işarette). Her şey anlatıldığı gibi yeniden başlar: kapasitör boşalmaya başlar, akım artmaya başlar vb.

Tek fark, kapasitördeki voltajın işaretinde ve buna göre akımın yönündedir: akım, III ve IV sayılarıyla gösterilen süreler boyunca negatif kalır.

IV aralığının sonunda (yani 500 μs geçtikten sonra), her şey orijinal durumuna geri dönecektir - kapasitör pozitif yüklüdür ve akım yoktur.

Bu andan itibaren her şey yeniden tekrarlanıyor.

Ele alınan resim LC devresindeki elektriksel salınımları temsil etmektedir.

Deşarjın başlamasından sonra her şeyin eski durumuna dönmesi için gereken süreye periyot (T) denir.

Şekil 2'deki grafiklerin gösterdiği kapasitans ve endüktans değerlerinde. 4.18, bir periyot 500 μs'dir. Endüktans ve kapasitans ne kadar büyük olursa salınım süresi de o kadar uzun olur.

Bu üç büyüklük arasındaki ilişki eşitlikle ifade edilir.

Dikkate alınan salınımlara serbest denir (zorlamanın aksine), çünkü bunlar voltajın başka bir yasaya göre değişmesine neden olabilecek yabancı bir enerji kaynağının yokluğunda meydana gelir.

Bu tür dalgalanmalar aşağıda Bölüm'de tartışılacaktır. Şekil 5 ve 6. Burada aşağıdakiler gösterilecektir: Bir kaynak (jeneratör), Şekil 2'de gösterilene benzer bir yasaya göre değişen bir voltaj üretir. 4.18 ve kaynağa bir indüktör bağlıysa, içinde akım akacaktır.

Bu eşitlik eşitlik (A) ile aynı anlama gelir.

Burada verilen küçük hesaplama, bir elektrikçinin cebirsel işlemleri yürütmede ne kadar matematik bilmesi ve el becerisine sahip olması gerektiğini göstermektedir.

Devre direncini ihmal ederek bir kapasitör boşaldığında meydana gelen salınımları inceledik. Aslında herhangi bir salınım devresinde direnç sıfır olarak kabul edilemez.

Devrede küçük bir direncin varlığı, elektromanyetik alanın enerjisi dirençte dağıldığı için salınımların kademeli olarak zayıflamasına yol açar - Joule-Lenz yasasına göre ısıya dönüşür.

Pirinç. 4.19. Sönümlü salınımlı deşarj. Kapasitördeki voltajın verilen grafiği şu verilere karşılık gelir: , kapasitördeki başlangıç ​​voltajı.

Bu nedenle, tüm enerji yeniden kapasitörün elektrik alanında yoğunlaştığında, kapasitör üzerindeki voltajın daha az olduğu ortaya çıkar:

İncirde. Şekil 4.19, bir RLC devresindeki (yani endüktans ve kapasitansa ek olarak direnç de içeren bir devredeki) bir kapasitör üzerindeki voltaj eğrisini göstermektedir.

Devredeki direnç yeterince büyükse salınımlar hiç meydana gelmez. Kapasitör deşarjı, dedikleri gibi, periyodik olmayan bir şekilde gerçekleşir. Böyle bir deşarj Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.20. Deşarj, periyodik olmayan bir şekilde ve kapasitöre paralel bir direnç bağlanarak yapılabilir.

Bir salınım sisteminin (salınım devresi) çeşitli uygulamalarının kavramı Bölüm'de verilecektir. 6 ve 8.

Pirinç. 4.20. Periyodik olmayan kapasitör deşarjı. Grafik, aynı endüktans ve kapasitansa (L = 1,6 MH, C = 4 μF) ve 64 Ohm devre direncine sahip kapasitör devresindeki voltajı ve akımı gösterir.

Şimdilik, bir arabadaki kesicinin kontakları arasında bir kapasitörün varlığının (Şekil 4.16), radyo alımını engelleyen bir salınım kaynağı olarak hizmet edebileceğini belirtmekle kendimizi sınırlayacağız. Ek bir direnç eklenirse bu salınımlar "sönümlenebilir" (Şekil 4.20'deki şemaya göre).