Cравнение амплитуд и начальных фаз дает

I_m = c w Um;y _i = y _u + .

Следовательно, ток в емкостном элементе опережает напряжение по фазе на 90⁰, а отношение амплитуд напряжения и тока определяется величиной, называемой емкостным сопротивлением: X_c= .

Уменьшение емкостного сопротивления с увеличением частоты обусловлено ростом тока смещения с увеличением скорости изменения напряженности электрического поля на обкладках конденсатора.

Найдем мгновенное значение мощности в емкостном элементе:

p_C= u_c i= U_cm I_m sin( w t+ y_u + ) sin( w t+ y_u)=

=U_c Isin(2 w t+2 y_u).

Проиллюстрируем выкладки графиками для i, u_c , p_c рис. 1.9.).

Рис. 1.9.

Особенностью энергетического процесса в емкостном элементе является то, что здесь мощность положительна при возрастании напряжения, а не тока, как в цепи с индуктивностью.

Как и в цепи с индуктивным элементом здесь наблюдаются процессы

колебания энергии электрического поля: . В первую четверть периода, когда ток и напряжение больше нуля, конденсатор заряжается, мощность положительная. В это время идет накопление энергии в электрическом поле конденсатора, поступающей от источника питания. Во вторую четверть периода напряжение больше, а ток меньше нуля, мощность отрицательна. Энергия поля возвращается обратно в источник. Во втором полупериоде процессы повторяются при другом направлении тока.

Амплитуду колебания мощности в цепи с конденсатором называют реактивной емкостной мощностью:

Q_c = U_c I= X_c I².

Реактивную мощность индуктивного характера принято считать положительной, а емкостного - отрицательной.

Запишем закон Ома в комплексной форме на емкостном элементе:

U _m =U_m e^{jy u} ; I _m =I_m e^{jy i} = w CU_m e = w CUm e^{jy u} e ,

учитывая, что e^j =j, -j= получим: I m = .

Перейдем к комплексам действующих значений: I = U / X _с,

где X _с = -комплексное емкостное сопротивление.

Векторная диаграмма на комплексной плоскости тока и напряжения емкостного элемента представлена на рис. 1.10.

Рис. 1.10.