Wat is capacitieve reactantie?

Het idee in gewone woorden

Een condensator slaat lading op tussen twee platen die door een isolator van elkaar zijn gescheiden. Als de spanning erover wisselend is, laadt en ontlaadt de condensator zich voortdurend. Daardoor lijkt er stroom door hem heen te lopen, ook al gaat er geen lading door de isolator. Hoeveel stroom er bij een bepaalde spanning loopt, hangt af van hoe snel de spanning verandert en van de grootte van de condensator.

Die stroombegrenzing gedraagt zich als een weerstand, maar het is er geen. Ze heet reactantie omdat de energie in het elektrische veld wordt opgeslagen en weer aan het circuit wordt teruggegeven, in plaats van in warmte te verdwijnen.

Hoe Xc van frequentie en capaciteit afhangt

Xc = 1 / (2πfC)

• Bij zeer lage frequentie is Xc erg groot, dus de condensator blokkeert langzame signalen. Bij gelijkspanning blokkeert hij volledig.
• Bij hoge frequentie is Xc klein, dus de condensator laat het signaal bijna ongehinderd door.
• Een grotere capaciteit geeft ook een kleinere Xc bij dezelfde frequentie.

Voorbeeld met een condensator van 10 µF

U kunt elke rij nabootsen door de frequentie en 10 als capaciteit in te voeren.

Waarom het ertoe doet in schakelingen

Reactantie verklaart waarom condensatoren werken als koppelelementen (ze laten wisselsignalen door en blokkeren gelijkspanning), als ontkoppelelementen (ze leiden hoogfrequente ruis af naar de massa) en als het frequentieafhankelijke deel van filters. In een wisselstroomcircuit met weerstand R is de totale tegenstand de impedantie, Z = √(R² + Xc²), en niet de gewone som van R en Xc.

Reactantie en fase

In een ideale condensator loopt de stroom 90 graden voor op de spanning. Deze tool geeft alleen de grootte van de reactantie. Hij berekent geen fasehoeken en geen impedantie met een weerstand.

Een mentaal beeld

Denk aan Xc als hoe “stijf” de condensator is voor een bepaald signaal. Een langzaam signaal geeft de condensator ruim de tijd om vol te lopen, en als hij vol is, neemt hij geen stroom meer op. Dat voelt als een hoge tegenstand. Een snel signaal keert om voordat de condensator vol is, dus de stroom blijft lopen en de tegenstand blijft laag. Daarom blokkeert een condensator constante gelijkspanning, maar laat hij een snel veranderend signaal door.

Waar u hem in de praktijk tegenkomt

• Voedingen, waar grote condensatoren de rimpel op 50 of 60 Hz afvlakken en kleine de hoogfrequente ruis verwijderen.
• Audioapparatuur, waar een condensator bepaalt welke lage tonen de volgende trap bereiken.
• Radio- en timingschakelingen, waar kleine condensatoren bij hoge frequentie een handige Xc hebben.