Si se conecta una fuente de alimentación de CA a una resistencia, la corriente y el voltaje en el circuito en cualquier punto del diagrama de tiempo serán proporcionales entre sí. Esto significa que las curvas de corriente y voltaje alcanzarán el valor "pico" al mismo tiempo. Al hacerlo, decimos que la corriente y el voltaje están en fase.
Ahora considere cómo se comportará un capacitor en un circuito de CA.
Si se conecta un capacitor a una fuente de voltaje CA, el voltaje máximo a través de él será proporcional a la corriente máxima que fluye en el circuito. Sin embargo, el pico de la onda sinusoidal de voltaje no ocurrirá al mismo tiempo que el pico de la corriente.
En este ejemplo, el valor instantáneo de la corriente alcanza su valor máximo un cuarto de período (90 grados el.) antes que el voltaje. En este caso, dicen que "la corriente se adelanta 90° al voltaje".
A diferencia de la situación en el circuito de CC, el valor V/I aquí no es constante. Sin embargo, la relación V max / I max es un valor muy útil y se denomina capacitancia en ingeniería eléctrica.(Xc) componente. Dado que este valor aún representa la relación entre voltaje y corriente, es decir, en el sentido físico es resistencia, su unidad de medida es el ohm. El valor Xc de un capacitor depende de su capacitancia (C) y la frecuencia de CA (f).
Debido a que el voltaje rms se aplica al capacitor en un circuito de CA, la misma corriente de CA fluye en ese circuito, que está limitado por el capacitor. Esta limitación se debe a la reactancia del capacitor.
Por lo tanto, el valor de la corriente en un circuito que no contiene más componentes que un capacitor está determinado por una versión alternativa de la Ley de Ohm
IRMS=URMS / XC
Donde URMS es el valor de voltaje rms (rms). Tenga en cuenta que Xc reemplaza a R en la versión DC de la Ley de Ohm.
Ahora vemos que un capacitor en un circuito de CA se comporta de manera muy diferente a una resistencia fija y, en consecuencia, la situación aquí es más complicada. Para comprender mejor los procesos que ocurren en dicha cadena, es útil introducir un concepto como vector.
La idea básica de un vector es la noción de que el valor complejo de una señal variable en el tiempo se puede representar como el producto de un número complejo (que es independiente del tiempo) y alguna señal compleja que es un función del tiempo.
Por ejemplo, podemos representar la función Acos(2πνt + θ) como una constante compleja A∙ejΘ.
Dado que los vectores se representan por magnitud (o módulo) y ángulo, se representan gráficamente mediante una flecha (o vector) que gira en el plano XY.
Dado que el voltaje en el capacitor está "atrasado" en relación con la corriente, los vectores que los representan están ubicados en el plano complejo como se muestra en la figura anterior. En esta figura, los vectores de corriente y voltaje giran en dirección opuesta a la de las manecillas del reloj.
En nuestro ejemplo, la corriente en el capacitor se debe a su recarga periódica. Dado que el capacitor en el circuito de CA tiene la capacidad de acumular y descargar periódicamente una carga eléctrica, existe un intercambio constante de energía entre él y la fuente de alimentación, lo que en ingeniería eléctrica se denomina reactivo.
