Fasehoek bij condensatoren

ghrasp

Bij condensatoren zou de spanning voorlopen in fase op de stroom.

Stel dat een electrisch systeem waar een condensator in opgenomen is opgestart wordt.

Aangezien de stroom voor loopt op de spanning qua fase zou er vanaf de condensator een stroom gaan lopen voor er sprake is van een spanningsopbouw/potentiaalverschil ?

Burgie

Bij condensatoren zou de spanning voorlopen in fase op de stroom.

Spanning en stroom zijn niet in fase. Dat is enkel het geval bij een zuivere weerstand.

Aangezien de stroom voor loopt op de spanning qua fase zou er vanaf de condensator een stroom gaan lopen voor er sprake is van een spanningsopbouw/potentiaalverschil ?

Spanning is -90° uit fase met de stroom...

da_doc

Als je een capaciteit C hebt waarover een spanning V staat, dan is de stroom i=CdV/dt. Als V(t)=sin(wt), dan is i=Ccos(wt). In die stationaire toestand heb je dus 90 graden faseverschil.

Als je een circuit inschakelt, dan is V(t) natuurlijk niet stationair, en het verband tussen i en V(t) is dan ook anders.

ghrasp

Als je een capaciteit C hebt waarover een spanning V staat, dan is de stroom i=CdV/dt.

Dit bedoel ik eigenlijk, de spanning over de platen van de condensator bouwt dan toch eerst op en vervolgens kan een stroom gaan lopen ? Dan ben ik geneigd te denken dat de spanning eerst komt.

EvilBro

Dit bedoel ik eigenlijk, de spanning over de platen van de condensator bouwt dan toch eerst op en vervolgens kan een stroom gaan lopen ?

De twee verschijnselen zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden door de al eerder genoemde formule:

\(i(t) = C \frac{d u(t)}{dt}\)

Je kan bij een condensator geen spanning opbouwen zonder dat er een stroom loopt (je moet namelijk lading aanbrengen op de 'platen'). De spanning kan dus onmogelijk eerst opbouwen. Iets dat misschien beter gezien kan worden in de integrerende notatie van de bovenstaande formule:

\(u(t) = \frac{1}{C} \int i(t) dt\)

ghrasp

Je kan bij een condensator geen spanning opbouwen zonder dat er een stroom loopt

Lijkt mij ook maar net zo loopt er geen stroom zonder spanning. Dus voor bijv een apparaat dat op een condensator zit moet er bij een opgeladen condensator ook een spanning staan over het apparaat die spanning bouwt zich weer af bij het ontladen en dan denk ik "de stroom volgt de spanning".

Maar als ik het goed begrijp moet ik hier de fasehoek zien als hoek tussen de spanning die gemeten wordt voor de condensator en de stroom voor de ontlading ervan.

Zoals ik de fasehoek begrijp bijv voor een eenvoudig en bevattelijk systeem als een fietsverlichting is dat als je een dynamo opstart er eerst een spanning opgebouwt wordt nog zonder dat een stroom loopt. Op zich al een merkenswaardig verschijnsel immers gedurende een bepaalde tijd zou er dan nog geen stroom meetbaar zijn terwijl er wel een spanning opbouw is ? Of beter moet zijn want meten kun je die niet omdat een spanningsmeter nu eenmaal een minieme stroom nodig heeft om iets te kunnen meten.

Wat ik bedoel is dat de fases van stroom en spanning niet synchroon lopen (dat is het wezen van een fasehoek).

Als dat vanaf het opstarten niet zo is (dat synchroon lopen) moet er dus eerst een spanningsopbouw zijn terwijl er geen stroom is omdat de dynamo op een bepaald moment in de tijd gaat lopen.

En bij een condensator is het dan ineens andersom ? Gaat het dan nog om hetzelfde begrip van fasehoek en moet ik het meer als pragmatisch technisch verhaal zien ? Vraagtekens genoeg wat mij betreft maar kennelijk is het verder voor iedereen allemaal volstrekt helder die indruk krijg ik in ieder geval uit de reacties.

EvilBro

Lijkt mij ook maar net zo loopt er geen stroom zonder spanning.

Dat klopt, de twee zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Als ik echter een weerstand heb in serie met een condensator dan zal in het begin alle spanning over de weerstand staan. Dit heeft tot gevolg dat er een stroom zal lopen (wet van Ohm). Deze stroom zal ook door de condensator gaan en zal de condensator opladen. Hierdoor komt er een spanning over de condensator te staan.

Ik denk dat het erg goed voor je zou zijn als je deze situatie eens zou doorrekenen. Neem een spanningsbron in serie met een weerstand en een condensator (alles in serie). Schakel op t=0 de spanningsbron in zodat de spanning van 0 naar 10 volt gaat. Bereken de spanning over de weerstand, de spanning over de condensator en de stroom door het netwerk afhankelijk van de tijd.

Hierna zou je eens de moeilijkere situatie kunnen bekijken met in plaats van een stap van 0 naar 10 volt, een spanningsbron die een sinusvormig signaal afgeeft.

Dus voor bijv een apparaat dat op een condensator zit moet er bij een opgeladen condensator ook een spanning staan over het apparaat die spanning bouwt zich weer af bij het ontladen en dan denk ik "de stroom volgt de spanning".

De gedachte is zinloos. Als je een weerstand hebt dan kun je of een spanning aanleggen en dan zal dit de stroom bepalen, of een stroom aanleggen en dan bepaalt dit de spanning. De twee verschijnselen zijn niet te scheiden. Ze treden altijd samen op. Je kunt niet zeggen dat de een of de ander de oorzaak is (je kunt het wel zeggen, maar je mag in principe vrij kiezen wat je als oorzaak ziet).

Maar als ik het goed begrijp moet ik hier de fasehoek zien als hoek tussen de spanning die gemeten wordt voor de condensator en de stroom voor de ontlading ervan.

Het begrip fasehoek heeft enkel betekenis in een specifieke situatie. Die situatie is als je het hebt over harmonische signalen. Daar heb je het nu niet over, dus is het onzinnig om het over de fasehoek te hebben.

Zoals ik de fasehoek begrijp bijv voor een eenvoudig en bevattelijk systeem als een fietsverlichting is dat als je een dynamo opstart er eerst een spanning opgebouwt wordt nog zonder dat een stroom loopt.

Dit is onjuist.

Wat ik bedoel is dat de fases van stroom en spanning niet synchroon lopen (dat is het wezen van een fasehoek).

Spanning en stroom lopen alleen synchroon bij resistieve elementen. Bij inductieve danwel capacitieve elementen doen ze dat niet.

Als dat vanaf het opstarten niet zo is (dat synchroon lopen) moet er dus eerst een spanningsopbouw zijn terwijl Er geen stroom is omdat de dynamo op een bepaald moment in de tijd gaat lopen.

Dit is onzin. Dit zul je zien als je de berekening van hierboven maakt en onderzoekt.

Vraagtekens genoeg wat mij betreft maar kennelijk is het verder voor iedereen allemaal volstrekt helder die indruk krijg ik in ieder geval uit de reacties.

Dit is stof die je kunt vinden in elk inleidend boekje over electronica.

ghrasp

Quote

Wat ik bedoel is dat de fases van stroom en spanning niet synchroon lopen (dat is het wezen van een fasehoek).

Spanning en stroom lopen alleen synchroon bij resistieve elementen. Bij inductieve danwel capacitieve elementen doen ze dat niet.

Klopt maar omdat een dynamo van zichzelf ook inductief is heb je ook een fasehoek bij alleen aansluiten van bijv een lampje zoals bij een fietsverlichting.

Om die reden is ook in die situatie er sprake van een fasehoek.

Quote

Zoals ik de fasehoek begrijp bijv voor een eenvoudig en bevattelijk systeem als een fietsverlichting is dat als je een dynamo opstart er eerst een spanning opgebouwt wordt nog zonder dat een stroom loopt.

Dit is onjuist.

En dus... waarom is dit dan onzin ? Begint een dynamo zonder fasehoek (stroom en spanning zouden dan bij opstarten tegelijk oplopen, dus in fase zijn en dus zonder dat er een fasehoek zou zijn) en loopt die dan op tijdens het versnellen van de -fiets - dynamo. Ik denk het niet.

Alleen het probleem is dat ik het niet kan aantonen met een meetinstrument als een spanningsmeter omdat die nu eenmaal niet werkt zonder dat er een stroom loopt. De enige manier om het aan te tonen is een dynamo opstarten op t = 0 en dan kijken wanneer de stroom gaat lopen.

Bijv een spanningsmeter direkt op een dynamo plaatsen.

Wat je dan denk ik zult zien is dat de spanning ineens op maximaal springt zodra de spanningsmeter genoeg stroom krijgt om een meetresultaat aan te geven maar altijd iets nadat de dynamo gestart is. De dynamo bouwt ahw eerst intern spanning op en het meetinstrument meet niets.

De stroommeter begint juist met een kleine stroom die gewoon volgens de fasefiguur oploopt en op maximaal zou komen bij een voltage van nul als de fasehoek negentig graden zou zijn (wat uiteraard onmogelijk is voor een dynamo gezien de inductieve eigen impedantie). In ieder geval lopen beide fases in de tijd nooit synchroon.

klazon

ghrasp schreef:Bijv een spanningsmeter direkt op een dynamo plaatsen.

Wat je dan denk ik zult zien is dat de spanning ineens op maximaal springt zodra de spanningsmeter genoeg stroom krijgt om een meetresultaat aan te geven maar altijd iets nadat de dynamo gestart is. De dynamo bouwt ahw eerst intern spanning op en het meetinstrument meet niets.

De stroom die een spanningsmeter vraagt is zo gering dat je die gerust kunt verwaarlozen. Verder meet de spanningsmeter de spanning zodra die ontstaat, die vertraging is ook te verwaarlozen. Het enige waar de vertraging in zit is het intern verwerkingssysteem van de spanningsmeter, het zal altijd even duren voordat er op de display iets te zien is.

Wat de condensator betreft, de fasehoek van 90 graden tussen spanning en stroom geldt alleen voor een stationaire situatie bij een sinusvormige spanning en een sinusvormige stroom. Bij alle andere situaties, dus bij het inschakelen van de bron, of het variëren van de spanning, heb je te maken met overgangsverschijnselen. En die kun je beschrijven met de formules die EvilBro heeft gegeven. Ik ben zelf niet zo'n wiskundewonder, maar ik weet wel dat diezelfde formules er voor zorgen dat je bij een stationaire sinusvormige situatie een faseverschuiving van 90 graden krijgt. De formules zijn dus universeel, ze gelden altijd.

EvilBro

Om die reden is ook in die situatie er sprake van een fasehoek.

Als je zelf dingen gaat verzinnen dan vind ik dat best, maar val daar de rest dan niet mee lastig. Als je wilt begrijpen wat anderen bedoelen met wat er gezegd wordt, luister dan. Als men het heeft over de fase dan gaat het over harmonische signalen. De situatie waarop je het wil toepassen heeft niks te maken met harmonische signalen en dus heeft het ook geen zin om het over fase te hebben.

Doe jezelf een plezier en haal een goed boek over electronica. Dit helpt je veel meer dan het 'gegok' wat je nu aan het doen bent. Als je daarna nog vragen hebt dan zijn er voldoende mensen die je kunnen helpen. Ik ben in ieder geval wel weer even klaar met je 'ik weet het toch wel beter dan mensen die er daadwerkelijk ervaring mee hebben'-houding...

Phys

Ik ben zelf niet zo'n wiskundewonder, maar ik weet wel dat diezelfde formules er voor zorgen dat je bij een stationaire sinusvormige situatie een faseverschuiving van 90 graden krijgt.

Klopt, erg eenvoudig zelfs: als

\(i(t)=\cos(\omega t)\)

dan

\(v(t)=\int i(t)dt=\sin(\omega t)\)

(niet lettend op constantes). De sinus en cosinus hebben inderdaad een faseverschil van precies 90 graden.

Nog wat leuks voor ghrasp: klik

Burgie

Klopt, erg eenvoudig zelfs: als
\(i(t)=\cos(\omega t)\)
dan
\(v(t)=\int i(t)dt=\sin(\omega t)\)
(niet lettend op constantes).

Weet niet wat jij onder constanten verstaat, maar toch even om verwarring uit de weg te gaan...

Voor een capaciteit:

\(i(t)=\cos(\omega t) \Rightarrow v(t)=\frac{\int i(t)dt}{C}=\frac{\sin(\omega t)}{\omega C}\)

Phys

Precies daarom schreef ik "niet lettend op constantes" (ik had ook kunnen schrijven: neem omega=1 en de integratieconstante=0), omdat het niet relevant is om het faseverschil aan te duiden en omdat iedereen die kan integreren dat van die constantes wel begrijpt.

Burgie

Daarom staat er ook dat ik niet weet wat jij onder constanten verstaat; ik zie dat als factoren. Maakt niet uit...

Phys

Daarom staat er ook dat ik niet weet wat jij onder constanten verstaat;

De vraag stellen is hem beantwoorden

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Fasehoek bij condensatoren

Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren

Re: Fasehoek bij condensatoren