Ток в емкостной среде.

 

В емкостной среде, как было изложено выше:

Чтобы перейти к току, продифференцируем это равенство:

Следовательно, ток в емкостной среде пропорционален изменению напряжения. Если напряжение неизменно, то тока в емкости нет, однако он появляется, как только напряжение начинает изменяться. Если подключить конденсатор к источнику постоянного напряжения, то произойдет скачок напряжения с бесконечно большой производной. Соответственно, пройдет импульс тока с бесконечно большим максимальным значением. По сути дела, источник напряжения на мгновение окажется замкнутым накоротко. Это надо всегда учитывать, чтобы не иметь бесконечно большие изменения тока, которые вызовут в лучшем случае перегорание предохранителя. Борьба с импульсами тока при включении конденсаторов рассматривается в дисциплине «Электромагнитная совместимость».

В цепи источника переменного синусоидального напряжения физика такова. Коль скоро приложено синусоидальное напряжение, то оно должно уравновешиваться синусоидальной ЭДС конденсатора, следовательно, заряды на обкладках должны быть в противофазе (поэтому в формуле ЭДС есть знак минус) с ЭДС, а ток должен быть таким, чтобы соответствующее изменение заряда было бы обеспечено. Все это можно проследить на рис. 7.1.

Мгновенные значения электрических величин обычно обозначают малыми буквами. Будем придерживаться этой традиции обозначения в электричестве.

На рис. 7.1 показан тонкой сплошной линией период синусоидального напряжения u, ему отвечает ЭДС конденсатора e = -(1/C)*q. ЭДС конденсатора нарисована пунктирной линией. Заряд q будет синусоидальным и положительным в той части, где ЭДС отрицательна, и отрицательным при положительной ЭДС. Ток i будет таким, чтобы обеспечить соответствующий заряд. При нуле заряда, когда его изменение максимально, ток будет максимален, а при максимуме заряда, когда его изменение равно нулю, ток будет нулевой. В целом видим, что ток опережает напряжение по фазе на 90^о.

 

 

 

Рис. 7.1. Ток в емкостной среде
при переменном синусоидальном напряжении

 

На рис. 7.2 показана осциллограмма, подтверждающая теоретическое представление о емкостном токе.

Рис. 7.2. Осциллограмма переменного емкостного тока