Под емкостным элементом электрической цепи понимают такой идеализированный элемент, в котором запасается энергия электрического поля, зависящая от напряжения, а потери и накопление магнитной энергии отсутствуют.
Близким к этому идеальному элементу является электрический конденсатор, обладающий хорошим диэлектриком и работающий на невысоких частотах.
Определение емкость служит как для обозначения самого элемента, так и для его количественной оценки. Количественно емкость определяется отношением заряда элемента к напряжению на его зажимах:
При подключении емкости к источнику напряжения на его обкладках накапливается заряд, величина которого связана с напряжением соотношением:
Дифференцируя это выражение по времени, определим ток через емкость при известном q:
Если известен ток, то, интегрируя полученное уравнение в пределах от –∞ до t, определим напряжение на емкости:
Так как напряжение uC и заряд q имеют одинаковый знак, то емкость всегда положительна С > 0. Кулон-вольтовая характеристика для линейной емкости представлена на рисунке 2:
Мгновенная мощность емкостного элемента:
При одинаковых знаках uC и iC мощность положительна рС > 0 – на обкладках конденсатора запасается энергия электрического поля.
При одинаковых знаках uC и iC мощность положительна рС > 0 – на обкладках конденсатора запасается энергия электрического поля.
Энергия, запасенная в емкости, определяется выражением:
Так как энергия WC пропорциональна квадрату напряжения, то она всегда положительна WC > 0.
Если емкость подключить на постоянное напряжение UC = const, то
Следовательно, емкость в цепи постоянного тока представляет собой разрыв цепи.
Следующая тема, которую мы рассмотрим: Основные законы, действующие в электрических цепях - Закон Ома.
Читайте также:
1. Как электроэнергия передается от электростанций до наших домов;
2. Что такое электрический ток - простыми словами;