Nếu nguồn điện xoay chiều được nối với một điện trở thì cường độ dòng điện và điện áp trong mạch tại bất kỳ điểm nào trong sơ đồ thời gian sẽ tỉ lệ thuận với nhau. Điều này có nghĩa là các đường cong dòng điện và điện áp sẽ đạt đến giá trị "đỉnh" cùng một lúc. Khi làm như vậy, chúng ta nói rằng dòng điện và điện áp cùng pha.
Bây giờ hãy xem xét cách hoạt động của tụ điện trong mạch xoay chiều.
Nếu mắc tụ điện với nguồn điện áp xoay chiều thì hiệu điện thế cực đại trên nó sẽ tỉ lệ với cường độ dòng điện cực đại chạy trong mạch. Tuy nhiên, đỉnh của sóng sin điện áp sẽ không xảy ra cùng lúc với đỉnh của dòng điện.
Trong ví dụ này, giá trị tức thời của dòng điện đạt giá trị lớn nhất trong một phần tư chu kỳ (90 el.deg.) Trước khi điện áp đạt. Trong trường hợp này, họ nói rằng "dòng điện dẫn điện áp bằng 90◦".
Không giống như trường hợp trong mạch DC, giá trị V / I ở đây không phải là hằng số. Tuy nhiên, tỷ số V max / I max là một giá trị rất hữu ích và được gọi là điện dung trong kỹ thuật điện.(Xc) thành phần. Vì giá trị này vẫn đại diện cho tỷ lệ điện áp trên dòng điện, tức là theo nghĩa vật lý, nó là điện trở, đơn vị đo của nó là ohm. Giá trị Xc của tụ điện phụ thuộc vào điện dung (C) và tần số xoay chiều (f) của nó.
Vì điện áp rms đặt vào tụ điện trong đoạn mạch xoay chiều nên dòng điện xoay chiều giống nhau chạy trong đoạn mạch đó bị giới hạn bởi tụ điện. Hạn chế này là do điện trở của tụ điện.
Do đó, giá trị của dòng điện trong đoạn mạch không chứa thành phần nào khác ngoài tụ điện được xác định bằng một phiên bản thay thế của Định luật Ohm
IRMS=URMS/ XC
Trong đó URMSlà giá trị điện áp rms (rms). Lưu ý rằng Xcthay thế R trong phiên bản DC của Định luật Ohm.
Bây giờ chúng ta thấy rằng một tụ điện trong mạch xoay chiều hoạt động rất khác với một điện trở cố định, và tình huống ở đây tương ứng là phức tạp hơn. Để hiểu rõ hơn về các quá trình xảy ra trong một chuỗi như vậy, rất hữu ích khi đưa ra một khái niệm như một vectơ.
Ý tưởng cơ bản của vectơ là khái niệm rằng giá trị phức của một tín hiệu thay đổi theo thời gian có thể được biểu diễn dưới dạng tích của một số phức (không phụ thuộc vào thời gian) và một số tín hiệu phức là chức năng của thời gian.
Ví dụ, chúng ta có thể biểu diễn hàm Acos (2πνt + θ) giống như một hằng số phức A ∙ ejΘ.
Vì vectơ được biểu thị bằng độ lớn (hoặc môđun) và góc, chúng được biểu diễn bằng đồ thị bằng một mũi tên (hoặc vectơ) quay trong mặt phẳng XY.
Cho rằng điện áp trên tụ điện là "trễ" so với dòng điện, các vectơ biểu diễn chúng nằm trong mặt phẳng phức như trong hình trên. Trong hình này, các vectơ dòng điện và điện áp quay theo hướng ngược lại với chiều kim đồng hồ.
Trong ví dụ của chúng tôi, dòng điện trên tụ điện là do nó được sạc lại định kỳ. Vì tụ điện trong mạch điện xoay chiều có khả năng tích tụ và phóng điện theo chu kỳ, nên năng lượng trao đổi không đổi giữa nó và nguồn điện, trong kỹ thuật điện được gọi là điện kháng.
