התנגדות קיבולית במעגל זרם חילופין: מושגי יסוד, נוסחה לחישוב

הקבל בעל התנגדות מסוימת לזרם חילופין ואינו מוליך זרם ישר כלל. נכס זה מוצא יישום בתחומים שונים של אלקטרוניקה והנדסת חשמל. התנגדות קיבולית במעגל זרם חילופין תלויה בתדירות של האחרון ובקיבול של הקבל.

מושגי יסוד

התנגדות קיבולית היא כמות, אשר נוצר על ידי קבל הכלול במעגל. ההתנגדות של חוטי ההובלה צריכה להיות זניחה. כאשר מסופק זרם חילופין, מתרחשים תהליכים עקב הטעינה והפריקה התקופתית של הקבל.

התקופה מחולקת לארבעה רבעונים. במהלך הרבעון הראשון, המתח גובר. ברגע זה עובר זרם טעינה במעגל שעוצמתו תקטן ויגיע לאפס כאשר הכוח האלקטרו-מוטורי יגיע למקסימום חיובי. הקבל טעון במלואו. לאחר מכן, תתחיל ירידת מתח. הקבל יפרק דרך העומס המחובר אליו. זרם יזרום במעגל.

עד סוף חצי התקופה, המתח יהיה אפס, והזרם יהיה הגבוה ביותר. הפריקה הושלמה. בתחילת הרבעון השלישי, הכוח האלקטרו-מוטורי יגדל, וישנה את כיוונו. תהליך הטעינה יתחיל שוב. כיוון זרם הטעינה ברבעון השלישי יהיה זהה לכיוון הקודם. ככל שהקבל נטען, ערך זה יקטן. עד סוף הרבעון השלישי, תהליך הטעינה יושלם.

הכוח האלקטרוני יגיע לערכו השלילי הגבוה ביותר. ועל הצלחת ההיא, שבמהלך המחצית הראשונה היה מטען חיובי, יהיה כעת שלילי. במהלך הרבעון הרביעי, ערך הכוח האלקטרו-מוטורי ישווט לאפס. הקבל יתפרק. בהתאם, יופיע זרם הגובר בהדרגה במעגל. התהליך חוזר על עצמו. לפיכך, הפאזה של זרם החילופין במעגל הקבלים מקדימה את שלב המתח ב-90 מעלות.

נוסחת התנגדות

הנוסחה לקיבול מוצגת באופן הבא:

• ראשית, יש לחשב את התדר הזוויתי. לשם כך, יש להכפיל את תדירות הזרם הזורם במעגל (בהרץ) פי שניים במספר "pi".
• לאחר מכן יש להכפיל את המספר המתקבל בקיבול של הקבל בפאראדים.

כדי לקבל את ערך הקיבול באוהם, חלק אחד במספר המתקבל לאחר הכפלת התדר הזוויתי בקיבול. מנוסחה זו עולה שככל שהקיבול של הקבל גדול יותר או תדירות זרם החילופין, כך ההתנגדות שלו נמוכה יותר.

כאשר התדר הוא אפס (זרם קבוע), ההתנגדות הקיבולית תהפוך לגדולה לאין שיעור. קבל גדול מאוד יוביל זרם על פני טווח תדרים רחב.

יישום בפועל

מאפייני הקבל משמשים בתכנון של מסננים שונים. פעולת ההתנגדות הקיבולית במקרה זה תלויה בשיטת חיבור החלק:

• אם הוא מחובר במקביל לעומס, אז אתה מקבל מסנן שדוחה תדרים גבוהים. עם הצמיחה שלהם, ההתנגדות של הקבל פוחתת. בהתאם לכך, העומס בתדרים גבוהים עובר shunt יותר מאשר בתדרים נמוכים.
• אם החלק מחובר בסדרה עם העומס, אתה מקבל מסנן בתדר נמוך. מעגל זה גם אינו מאפשר למתח DC לעבור דרכו.

תחום יישום נוסף הוא ההפרדה של הרכיב המשתנה מהקבוע. למשל, בשלבים האחרונים של מגברי שמע. ככל שהקיבולת גבוהה יותר, כך התדר שהרמקול המחובר יכול לשחזר נמוך יותר.

במסנני אספקת החשמל, יחד עם ההתנגדות הקיבולית, נעשה שימוש גם בתכונת הצטברות ושחרור המטען. ברגע של הגדלת העומס, קיבולת הטעינה של המסנן משוחררת, ונותנת אנרגיה נוספת. הוא גם מדכא אדוות ואותות טפיליים אחרים על ידי העברתם דרך עצמה וסגירה לחוט משותף. לפיכך, ניתנת החלקה ושמירה על המתח על העומס בגבולות שצוינו, וביטול חיבורים בין-שלביים לא רצויים הגורמים לפעולה לא יציבה.

בשל תכונותיהם, נעשה שימוש בקבלים במקרים בהם יש צורך להעביר זרם ישיר וגם זרם חילופין דרך אותם חוטים. מקור המתח הקבוע מחובר לחוט המשותף ולפלט השני של הקבלשדרכו מחובר מקור מתח AC. בצד השני מתרחשת הפרדה: הצרכן המשתנה מחובר דרך קבל בעל אותה קיבולת, והצרכן הקבוע מחובר ישירות, למסופי החלק.

דוגמה נפוצה לשימוש כזה היא אנטנת טלוויזיה חיצונית עם מגבר. הטלוויזיה עצמה או מכשיר המחובר לכבלים הנקרא "מזרק" מספקים את אספקת החשמל. הפרדת אותות וסינון מתבצעים במגבר האנטנה. לכן, ההתנגדות הקיבולית של קבל נמצאת בשימוש נרחב. מסננים מעכבים אותות מסוימים ועוברים אחרים.

הודות לתכונה זו, ניתן להעביר בבת אחת מתח חילופין וגם מתח ישיר, אשר לו חשיבות לא קטנה בבניית קווי תקשורת מסוימים.