دائرة تيار متردد تحتوي على مكثف (C) فقط

في هذه الدائرة، يتقدم التيار على الجهد. ولكن بجعل التيار هو المرجع، يمكننا القول أن فرق الجهد (V) يتأخر عن التيار (I) بزاوية طور مقدارها 90° (π/2). ويظهر ذلك من خلال وصول التيار إلى قيمته العظمى قبل الجهد بربع دورة، لأن عملية شحن المكثف تتطلب تدفق التيار أولاً.

زيادة السعة (C) تقلل من الممانعة السعوية (XC) مما يزيد من شدة التيار.

زيادة التردد تقلل أيضاً من الممانعة السعوية (XC = 1/2πfC) وتزيد التيار.

الممانعة السعوية الكلية (XC) 0 أوم (Ω)
أقصى شدة تيار (Imax) 0 أمبير (A)
فرق الجهد (V)
شدة التيار (I)
زاوية فرق الطور

التفسير الفيزيائي والمعادلات

لماذا يتأخر الجهد؟

المكثف عبارة عن لوحين معدنيين بينهما مادة عازلة. لكي ينشأ فرق جهد بين اللوحين، يجب أن تتراكم الشحنات الكهربائية عليهما أولاً.

عملية انتقال هذه الشحنات هي ما نسميه "التيار الكهربائي". لذلك، يكون التيار في أقصى قيمة له عندما يكون المكثف فارغاً (الجهد = صفر). وكلما زاد شحن المكثف (زاد الجهد)، يقل التيار الذي يمر في الدائرة، مما يجعل الجهد يتأخر عن التيار بربع دورة (-90°).

المعادلات الحاكمة:

معادلة فرق الجهد (المتأخر بـ 90°):

V = Vmax sin(ωt - π/2)

معادلة شدة التيار (المرجع):

I = Imax sin(ωt)

الممانعة السعوية (XC):

XC = 1 / (ωC) = 1 / (2πfC)

ملاحظة هامة: عكس الملف الحثي، ستلاحظ هنا أنه إذا زدت التردد (f) أو السعة (C)، فإن الممانعة (XC) تقل، وبالتالي تزداد سعة موجة التيار (الخط الأزرق).