При переменном напряжении на реальном конденсаторе кроме тока смещения имеются небольшие токи проводимости, через толщу диэлектрика (объемный ток) и по поверхности (поверхностный ток).Токи проводимости и поляризацию диэлектрика сопровождают потери энергии.
Таким образом, в реальном конденсаторе наряду с изменением энергии электрического поля (это характеризует реактивная мощность Q ) из-за несовершенства диэлектрика идет необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепло, скорость которого выражается активной мощностью Р . Поэтому в схеме замещения реальный конденсатор должен быть представлен активным и реактивным элементами.
Этот инструмент вычисляет реактивное сопротивление конденсатора для заданного значения емкости и частоты сигнала. Наш калькулятор емкостного реактивного сопротивления позволяет определить импеданс конденсатора, если задано его значение емкости и частота проходящего через него сигнала. Вы можете ввести емкость в фарады, микрофарады, нанофарады или пикофарады.
Реакция передает сопротивление компонента переменному току. Сопротивление идеального резистора равно его сопротивлению; в этом случае действительной частью импеданса является сопротивление, а мнимая часть равна нулю. Импеданс идеального конденсатора равен величине его реактивности, но эти две величины не идентичны. Вышеприведенное уравнение дает вам реактивное сопротивление конденсатора. Реакция является более простой ценностью; он говорит вам, сколько сопротивления конденсатор будет иметь на определенной частоте.
Деление реального конденсатора на два элемента - это расчетный прием, так как конструктивно их выделить нельзя. Однако такую же схему замещения имеет реальная цепь из двух элементов, один из которых характеризуется только активной мощностью Р (Q = 0), другой - реактивной (емкостной) мощностью Q(P = 0).
Реальный конденсатор (с потерями) можно представить эквивалентной схемой параллельного соединения активной G и емкостной B с проводимостей (рис. 13.15), причем активная проводимость определяется мощностью потерь в конденсаторе G = Р/U c 2 , а емкость - конструкцией конденсатора. Предположим, что проводимости G и В с для такой цепи известны, а напряжение имеет уравнение
Как видно из приведенного выше уравнения, реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально как частоте, так и емкости: более высокая частота и более высокая емкость приводят к снижению реактивности. Обратная зависимость между реактивным сопротивлением и частотой объясняет, почему мы используем конденсаторы, частотных составляющих сигнала, позволяя передавать высокочастотные компоненты.
В электронике твердые вещества классифицируются на проводники, изоляторы и полупроводники, основанные на их способности двигаться или «проводить» электроны. Закон Ома описывает взаимосвязь между тремя основными величинами электричества: током, напряжением и сопротивлением. Чтобы понять электробезопасность, важно понять, что нейтральный провод подключен к земле на подстанции. Четыре общих класса компоненты, встречающиеся в электрических цепях, - это резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы. Дефибриллятор является примером использования этих четырех компонентов в электрической цепи. Современные анестезирующие аппараты и мониторы питаются электричеством, поэтому важно понимать основные принципы, которые необходимо учитывать.
u = Umsinωt .
Требуется определить токи в цепи и мощность. Исследование цепи с активным сопротивлением и цепи с емкостью показало, что при синусоидальном напряжении токи в них так же синусоидальны. При параллельном соединении ветвей G и В с, согласно первому закону Кирхгофа, общий ток i равен сумме токов в ветвях с активной и емкостной проводимостями:
Электрические опасности не могут быть полностью устранены, но могут быть сведены к минимуму за счет понимания важности электричества и ее теоретической основы. В этой статье мы обсудим основы электричества и ее актуальность для анестезии. В электронике твердые вещества подразделяются на три основные группы: проводники, изоляторы и полупроводники. Это основано на их способности двигаться или «проводить» электроны. Проводники имеют внешние электроны своих атомов, слабо связанные и свободно перемещающиеся через материал под воздействием электрического потенциала, то есть они могут проводить электричество.
i = i G + i c , (13.30)
Учитывая, что ток i G совпадает по фазе с напряжением, а ток i c опережает напряжение на четверть периода, уравнение общего тока можно записать в следующем виде:
Для определения действующей величины общего тока I методом векторного сложения построим векторную диаграмму согласно уравнению
Большинство проводников являются металлическими, но некоторые неметаллы, такие как углерод, также являются хорошими проводниками. Растворы, содержащие ионы, такие как солевой раствор, также могут проводить электричество. Изоляторы имеют внешние электроны, которые жестко связаны, и применение электрического потенциала на них не влияет. Примерами изоляторов являются резина, слюда и стекло. Полупроводники представляют собой группу материалов, которые обычно ведут себя как непроводники, но при определенных обстоятельствах они могут быть преобразованы так, что они ведут себя как проводники.
I = I G + I C
Действующие величины составляющих тока:
I G = GU (13.31)
I C = B C U (13.32)
Первым на векторной диаграмме изображается вектор напряжения U
(рис. 13.16, а), его направление совпадает с положительным направлением оси, от которой отсчитываются фазовые углы (начальная фаза напряжения φ a
=0). Вектор I
G
совпадает по направлению с вектором U, а вектор I C
направлен перпендикулярно вектору U с положительным углом. Из векторной диаграммы видно, что вектор общего напряжения отстает от вектора общего тока на угол φ
, величина которого больше нуля, но меньше 90º. Вектор I
является гипотенузой прямоугольного треугольника, катеты которого - составляющие его векторы I G и I C:
При напряжении u = U m sinωt
соответствии с векторной диаграммой уравнение тока
Термисторы, транзисторы и диоды - все это примеры полупроводников. Кремний, германий, сульфид свинца, селен и арсенид галлия представляют собой полупроводниковые материалы. Напряжение от батареи или термопары обеспечивает постоянный или постоянный ток вокруг цепи. Это означает, что заряд течет в одном направлении: ток не изменяется со временем. Основное напряжение изменяется синусоидально, управляя переменным током вокруг схемы, который меняет свое направление синусоидальным образом от положительного к отрицательному и обратно, повторяя рисунок 50 раз с -1.
i = I m sin(ωt + φ )
Стороны треугольников токов, выраженные в единицах тока, разделим на напряжение U. Получим подобный треугольник проводимостей (рис. 13.16, б), катетами которого являются активная G = I G /U и емкостная В с = I с /U проводимости, а гипотенузой - полная проводимость цепи Y = I/U . Из треугольника проводимостей
Высокие частоты не могут быть экономически переданы на большие расстояния, и поэтому выбираются более низкие частоты, но, к сожалению, на низких частотах возбудимые ткани, такие как мышцы и нервы, подвергаются наибольшему риску возбуждения и повреждения, что увеличивает риск поражения электрическим током.
Магнитное поле представляет собой область, в которой магнит или токопроводящий проводник оказывают свое влияние. Движение магнита в катушке проводника и из него или перемещение катушки в статическом магнитном поле и из него создает движение электронов в проводнике. Это свойство электромагнитной индукции используется при выработке электроэнергии на электростанциях. Вода или пар используются для привода турбины, которая соединена с генератором. Генератор состоит из магнита, окруженного катушками. Вращение магнита создает движение электронов в окружающих катушках, вырабатывая электричество.
Связь между действующими величинами напряжения и тока выражается формулами
I = UY
U = I/Y (13.35)
Из треугольников токов и проводимостей определяют величины
cos φ = I G /I = G/Y; sinφ = I c /I = B c /Y; tgφ = I C /I G = B c /G. (13.36)
Выражение мгновенной мощности реального конденсатора
Ток в кабелях передачи может вызывать резистивное нагревание, теряя энергию, которая не доходит до потребителя. Это высокое напряжение постепенно снижается с помощью понижающих трансформаторов на подстанциях. Два проводника в кабеле, идущем от подстанции, считаются нейтральными и живыми. Проводник, который имеет тот же потенциал, что и земля, считается нейтральным, а другой становится живым проводником. Однако обычный провод питания состоит из трех проводников: живого, нейтрального и заземления.
Провод заземления обычно подключается к корпусу оборудования и называется «защитным заземлением». Он гарантирует, что при неисправных условиях, таких как внутреннее короткое замыкание в оборудовании, шасси и корпус оборудования не будут передаваться вживую. Три основных количества в электричестве: ток, напряжение и сопротивление.
p = ui = U m sinωt * I m sin(ωt+φ)
совпадает с выражением мгновенной мощности катушки. Рассуждения, аналогичные тем, которые сделаны при рассмотрении графика мгновенной мощности (см. рис.13. 11), можно провести и для реального конденсатора на основе графика рис. 13.17. Величины активной, реактивной и полной мощностей выражаются теми же формулами, какие были получены для катушки [см. (13.19) — (13.22)]. Это нетрудно показать, если стороны треугольника токов, выраженные в единицах тока, умножить на напряжение U. В результате умножения получится подобный треугольник мощностей (рис. 13.16, в), катетами которого являются мощности; активная
Ток представляет собой любое движение или поток электрического заряда и является мерой количества движущихся электронов, протекающих через точку вдоль провода в течение любого временного интервала, деленного на этот временной интервал. Единицей тока является ампер, часто сокращенный как «усилитель». Один ампер представляет собой поток 1 кулона заряда каждую секунду за точкой в проводнике.
Напряжение или разность потенциалов - электрическая сила, которая приводит в действие электрический ток. Слово напряжение происходит от единицы потенциала, который является вольт. Один вольт - разность потенциалов между двумя точками на проводящей проволоке, несущей 1 ампер тока, между которыми рассеивается 1 Вт мощности. Он также равен 1 джоулю энергии за кулон заряда.
P = UI G = UIcosφ
реактивная
Q = UI C = UIsinφ
полная
Реальный конденсатор, так же как и , на расчетной схеме может быть представлен последовательным соединением двух участков: с активным R
и емкостным
Х
с
сопротивлениями. На рис. 13.18, а такая схема показана в сравнении со схемой параллельного 
соединения активной и емкостной проводимостей (рис.13. 18,6). Все выводы и формулы, полученные для катушки, остаются в силе и для конденсатора при условии замены индуктивного сопротивления емкостным. Конденсаторы, применяемые на практике, имеют относительно малые потери энергии. Поэтому в схемах замещения они представлены чаще всего только реактивной частью, т. е. емкостью С
Участки цепи, где последовательно соединены отдельные элементы - резистор R и конденсатор С, имеют такую схему замещения, как показано на рис. 13.18, а. Если вам интересно прочитайте которые применяются в промышленности.
Сопротивление определяет количество тока, которое может протекать при наличии данного потенциала. При заданном потенциале низкое сопротивление приводит к более высокому току, а высокое сопротивление приводит к более низкому току. Сопротивление объекта зависит как от используемого материала, так и от его формы. Хороший проводящий материал имеет низкое сопротивление, в то время как хороший изоляционный материал обладает высоким сопротивлением. Длинные провода имеют более высокое сопротивление, чем короткое.
Толстый провод имеет более низкое сопротивление, чем более тонкое. Сопротивление определяется отношением потенциала к току. Единицей сопротивления является вольт-ампер-1, называемый ом, и обозначается греческим символом омега. Понимание электрических опасностей невозможно без понимания закона Ома и некоторых выводов этого уравнения. Георг Симон Ом определил зависимость между током и разностью потенциалов. Он измерил ток через провода, когда он изменил напряжение на них. обнаружил очень важные отношения, которые он опубликовал в нем.
Емкостное сопротивление это сопротивление переменному току, которое оказывает электрическая емкость. Ток в цепи с емкостью опережает напряжение по фазе на 90 градусов. Емкостное сопротивление является реактивным, то есть потерь энергии в нем не происходит как, например, в активном сопротивлении. Емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте переменного тока.
Он отметил, что при устойчивой температуре. Мощность, потребляемая в проводнике, является продуктом разности потенциалов между концами проводника и проходящим через него током. Предохранитель является аббревиатурой для плавкой вставки и является устройством защиты от перегрузки по току. Предохранитель состоит из металлической проволоки или полосы, которая будет расплавляться при нагревании электрическим током. Это откроет цепь, частью которой она является, и, таким образом, защитит схему от состояния перегрузки.
Большинство предохранителей для проволоки используют плавкий материал, такой как серебро, медь или олово. Предохранители рассчитаны на безопасность электроприборов, чтобы обеспечить прохождение только обычного тока. Необходимый предохранитель зависит от нагрузки.
Проведем эксперимент, для этого нам понадобится. Конденсатор лампа накаливания и два источника напряжения один постоянного тока другой переменного. Для начала построим цепь, состоящую из источника постоянного напряжения, лампы и конденсатора все это включено последовательно.
Рисунок 1 — конденсатор в цепи постоянного тока
В электрических цепях мы сталкиваемся с четырьмя классами компонентов. Их символы изображены на рисунке.
При включении тока лампа вспыхнет на короткое время, а потом погаснет. Так как для постоянного тока конденсатор имеет большое электрическое сопротивление. Оно и понятно ведь между обкладками конденсатора находится диэлектрик, через который постоянный ток не способен пройти. А вспыхнет лампа по тому, что в момент включения источника постоянного напряжения идет кратковременный импульс тока, заряжающий конденсатор. А раз ток идет значит и лампа светится.
С другой стороны, влияние сопротивления постоянное, независимо от частоты. Таким образом, существует четыре электрических величин, которые определяют сопротивление цепи: сопротивление, емкость, индуктивность и частоту. Следовательно, импеданс можно разделить на две части.
Каков риск того, что пациент, подвергшийся анестезии, подвергнется прямому воздействию 240 В? В случае прямого контакта с живым основным напряжением, пациент будет подвергаться воздействию 240 В, но ток, который они будут получать, зависит от сопротивления потоку. Основное сопротивление - в коже. В противоположность этому, текущая продуцирующая желудочковая фибрилляция поперек цепи плеча или плеча составляет 100 мА. Таким образом, ток 5 мА может вызвать только локализованный эффект и будет недостаточным для доставки достаточной плотности тока в миокард, чтобы вызвать фибрилляцию.
Теперь в этой цепи заменим источник постоянного напряжения на генератор переменного. При включении такой цепи мы обнаружим, что лампа буде светится непрерывно. Происходит это по тому, что конденсатор в цепи переменного тока заряжается за четверть периода. Когда напряжение на нем достигнет амплитудного значения, напряжение на нем начинает уменьшаться, и он будет, разряжается следующие четверть периода. В следующие пол периода процесс повторится снова, но напряжение в этот раз уже будет отрицательным.
Таким образом, в цепи непрерывно течет ток хотя он и меняет при этом свое направление дважды за период. Но через диэлектрик конденсатора заряды не проходят. Как же это происходит.
Представим себе конденсатор, подключаемый к источнику постоянного напряжения. При включении, источник убирает электроны с одной обкладки, тем самым создавая на ней положительный заряд. А на второй обкладке добавляет электронов, создавая тем самым равный по величине, но противоположный по знаку отрицательный заряд. В момент перераспределения зарядов в цепи протекает ток заряда конденсатора. Хотя электроны при этом не движутся через диэлектрик конденсатора.
Рисунок 2 — заряд конденсатора
Если теперь из цепи исключить конденсатор, то лампа будет светить ярче. Это говорит о том, что емкость создает сопротивление, току ограничивая его величину. Происходит это из-за того что при заданной частоте тока значение ёмкости мало и она не успевает накопить достаточно энергии в виде зарядов на своих обкладках. И при разряде будет протекать ток меньше чем способен развить источник тока.
Отсюда следует, что емкостное сопротивление зависит как от частоты, так и от величины емкости конденсатора.
Формула 1 — емкостное сопротивление
