Wenn eine Wechselstromversorgung an einen Widerstand angeschlossen ist, sind Strom und Spannung in der Sch altung an jedem Punkt im Zeitdiagramm proportional zueinander. Dies bedeutet, dass die Strom- und Spannungskurven gleichzeitig den "Spitzenwert" erreichen. Dabei sagen wir, dass Strom und Spannung in Phase sind.
Überlegen Sie nun, wie sich ein Kondensator in einem Wechselstromkreis verhält.
Wenn ein Kondensator an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, ist die maximale Spannung an ihm proportional zum maximalen Strom, der in der Sch altung fließt. Die Spitze der Spannungssinuswelle tritt jedoch nicht gleichzeitig mit der Stromspitze auf.
In diesem Beispiel erreicht der Momentanwert des Stroms seinen Maximalwert eine Viertelperiode (90 el.deg.) vor der Spannung. In diesem Fall sagt man, dass "der Strom der Spannung um 90◦ vorauseilt".
Anders als im Gleichstromkreis ist hier der U/I-Wert nicht konstant. Trotzdem ist das Verhältnis V max / I max eine sehr brauchbare Größe und wird in der Elektrotechnik als Kapazität bezeichnet.(Xc)-Komponente. Da dieser Wert immer noch das Verhältnis von Spannung zu Strom darstellt, also im physikalischen Sinne ist es Widerstand, seine Maßeinheit ist Ohm. Der Xc-Wert eines Kondensators hängt von seiner Kapazität (C) und der Wechselstromfrequenz (f) ab.
Weil in einem Wechselstromkreis die Effektivspannung an den Kondensator angelegt wird, fließt in diesem Kreis derselbe Wechselstrom, der durch den Kondensator begrenzt wird. Diese Begrenzung ist auf die Reaktanz des Kondensators zurückzuführen.
Daher wird der Wert des Stroms in einem Stromkreis, der keine anderen Komponenten als einen Kondensator enthält, durch eine alternative Version des Ohmschen Gesetzes bestimmt
IRMS=URMS / XC
Wobei URMS der Effektivwert der Spannung ist. Beachten Sie, dass Xc R in der DC-Version des Ohmschen Gesetzes ersetzt.
Nun sehen wir, dass sich ein Kondensator in einem Wechselstromkreis ganz anders verhält als ein Festwiderstand, und die Situation hier entsprechend komplizierter ist. Um die in einer solchen Kette ablaufenden Prozesse besser zu verstehen, ist es sinnvoll, ein solches Konzept als Vektor einzuführen.
Die Grundidee eines Vektors ist die Vorstellung, dass der komplexe Wert eines zeitlich veränderlichen Signals als Produkt einer komplexen Zahl (die zeitunabhängig ist) und eines komplexen Signals, das a ist, dargestellt werden kann Funktion der Zeit.
Zum Beispiel können wir die Funktion A darstellencos(2πνt + θ) ebenso wie eine komplexe Konstante A∙ejΘ.
Da Vektoren durch Betrag (oder Betrag) und Winkel dargestellt werden, werden sie grafisch durch einen Pfeil (oder Vektor) dargestellt, der sich in der XY-Ebene dreht.
Angesichts der Tatsache, dass die Spannung am Kondensator in Bezug auf den Strom "nacheilt", befinden sich die Vektoren, die sie darstellen, in der komplexen Ebene, wie in der obigen Abbildung gezeigt. In dieser Abbildung rotieren die Strom- und Spannungsvektoren entgegen dem Uhrzeigersinn.
In unserem Beispiel ist der Strom am Kondensator auf seine periodische Wiederaufladung zurückzuführen. Da der Kondensator im Wechselstromkreis die Fähigkeit hat, periodisch eine elektrische Ladung zu speichern und zu entladen, findet zwischen ihm und der Stromquelle ein ständiger Energieaustausch statt, der in der Elektrotechnik als reaktiv bezeichnet wird.
