KWALIFIKACJA ELM3 - TEST WIEDZY NR 2

PYTANIE NR 15.
Załóżmy, że mamy obwód RLC z rezystorem o oporze 10 Ω, cewką o indukcyjności 5 H i kondensatorem o pojemności 20 μF. Jeżeli częstotliwość prądu przemiennego wynosi 60 Hz, oblicz wartość reaktancji kondensatora (XC).
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Reaktancję kondensatora liczymy ze wzoru: Xc = 1/(2πfC). Dla f=60 Hz i C=20 µF = 20·10-6 F otrzymujemy Xc ≈ 1/(2π·60·20·10-6) ≈ 132,6 Ω, czyli po zaokrągleniu 133 Ω.

Pełne wyjaśnienie:

Reaktancja pojemnościowa (oznaczana często jako Xc) opisuje "opór" kondensatora dla prądu przemiennego i zależy od częstotliwości oraz pojemności. Jej wartość oblicza się ze wzoru:

Xc = 1/(2πfC)

gdzie: f to częstotliwość w hercach (Hz), a C to pojemność w faradach (F).

Krok 1: konwersja jednostek
Podano C = 20 µF, czyli:
C = 20 · 10-6 F

Krok 2: podstawienie do wzoru

Xc = 1 / (2π · 60 · 20 · 10-6)

Krok 3: obliczenie mianownika
2π · 60 ≈ 376,99
376,99 · 20 · 10-6 ≈ 0,0075398

Krok 4: odwrócenie
Xc ≈ 1 / 0,0075398 ≈ 132,6 Ω
Po zaokrągleniu do pełnych omów: 133 Ω.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • 150 Ω – wynik zbyt duży; często pojawia się po błędnym przybliżeniu 2π lub po zaokrągleniach "w trakcie".
  • 166 Ω – odpowiadałby mniejszej pojemności (bo Xc rośnie, gdy C maleje) albo pomyłce w przeliczaniu µF.
  • 200 Ω – znacznie zawyżone; typowy skutek pominięcia czynnika 2π lub błędu w notacji naukowej (10-6).

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw zamień µF na F i dopiero wtedy licz. Pamiętaj też o zależności: większa częstotliwość lub większa pojemność → mniejsza Xc.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Reaktancja pojemnościowa Xc to miara "przeciwstawiania się" kondensatora prądowi przemiennemu. Zależy od częstotliwości i pojemności: im większa f lub C, tym mniejsza Xc. Jednostką jest om (Ω).
Użyj wzoru Xc = 1/(2πfC). Najpierw zamień pojemność na farady (np. µF → F), potem podstaw częstotliwość w Hz. Na końcu zaokrąglij wynik zgodnie z poleceniem (np. do pełnych omów).
W prądzie przemiennym wygodnie opisuje się zjawiska przez częstotliwość kątową ω, gdzie ω = 2πf. Reaktancja kondensatora wynika z zależności impedancji od ω, stąd w praktycznym wzorze pojawia się czynnik 2π.
Przedrostek µ (mikro) oznacza 10-6. Zatem 20 µF = 20·10-6 F = 0,000020 F. Ten krok jest kluczowy, bo błędne przedrostki dają wyniki nawet milion razy inne.
Nie. Reaktancja kondensatora Xc zależy tylko od f i C. Dane o R i L były częścią opisu obwodu RLC, ale w tym konkretnym pytaniu nie wpływają na obliczenie samej Xc (bez liczenia całej impedancji).
Najczęściej pojawia się: (1) pomylenie µF z mF lub F, (2) pominięcie 2π, (3) użycie wzoru dla cewki Xl=2πfL, (4) zaokrąglanie zbyt wcześnie. Pomaga zapis w notacji naukowej.
Z zależności Xc = 1/(2πfC) wynika, że Xc jest odwrotnie proporcjonalna do f. Jeśli częstotliwość wzrośnie 2×, to reaktancja spadnie 2×. To szybki test kontrolny wyniku.
Reaktancja pojemnościowa jest odwrotnie proporcjonalna do pojemności: Xc ∝ 1/C. Gdy C spadnie o połowę, Xc wzrośnie dwukrotnie. Ta zależność jest często wykorzystywana przy doborze elementów filtrów.
Duża Xc oznacza, że kondensator "słabo przewodzi" prąd przemienny przy danej częstotliwości (prąd jest mniejszy). Dzieje się tak np. przy niskich częstotliwościach lub małej pojemności. W praktyce wpływa to na tłumienie sygnałów i przesunięcie fazy.
Możesz wykonać oszacowanie: policz 2πf ≈ 6,28·60 ≈ 377, następnie 377·20·10-6 ≈ 7,54·10-3, a na końcu 1/(7,54·10-3) ≈ 133. Taki "rachunek zgrubny" dobrze kontroluje pomyłki.
info

Statystycznie 52% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Reaktancję kondensatora liczymy ze wzoru: Xc = 1/(2πfC)."

Źródła:

  • Wikipedia: "Reactance" (zależność reaktancji pojemnościowej od f i C), https://en.wikipedia.org/wiki/Reactance - accessed 2026-02-26
  • Wikipedia: "Capacitor" (pojęcie pojemności i jednostki, przedrostki), https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor - accessed 2026-02-26
  • All About Circuits: "Capacitive Reactance", https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-3/capacitive-reactance/ - accessed 2026-02-26

Materiały:

  • Podręcznik do podstaw elektrotechniki (obwody prądu przemiennego, reaktancja i impedancja)
  • Zadania rachunkowe z obwodów RC/RL/RLC dla różnych częstotliwości
  • Karty wzorów: wielkości AC, reaktancje, impedancja, zależności częstotliwościowe

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego