1. Резистивный элемент (резистор) –это пассивный элемент,характеризующийся резистивным сопротивлением.Сопротивление измеряется в Омах (Ом). Величина, обратная сопротивлению называется обратной проводимостью и измеряется в Сименсах (См). Основной характеристикой резистивного элемента является вольт-амперная характеристика. Резисторы могут быть линейными или нелинейными. Мощность на активном сопротивлении всегда положительна.
2. Индуктивный элемент (катушка индуктивности) –это пассивный элемент,в котором электромагнитная энергияпреобразуется в энергию магнитного поля, которую можно подсчитать по формулам:
, где – потокосцепление, – индуктивность (коэффициент пропорциональности между током и
потокосцеплением), – ток в катушке.
Основной характеристикой катушки индуктивности является зависимость ψ(i), называемая вебер-амперной характеристикой. Катушки могут быть линейными и нелинейными. Мощность на индуктивности может быть как положительной, так и отрицательной.
3. Емкостной элемент (конденсатор) –это пассивный элемент,характеризующийся емкостью.Для расчета емкостинеобходимо рассчитать электрическое поле в конденсаторе. Емкость определяется отношением заряда q на обкладках
конденсатора к напряжению U между ними . Заряд измеряется в кулонах, емкость в фарадах. Мощность
конденсатора положительна при его заряде и отрицательна при разряде.
Сопротивление R, индуктивность L и емкость С зависят от свойств самого элемента электрической цепи и свойств окружающей среды.
Анализ цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединениями. Векторные диаграммы на комплексной плоскости. Топографическая диаграмма
Последовательное соединение R, L, C -элементов.
u = Um sin ωt
Согласно 2-му закону Кирхгофа: u = uR + uL + uC, где
uR = i·R, uL = ωL·i = xL·i, uC= -1/(ω C) = -xC·i.
Полное
сопротивление для
последовательной RLC-цепи равно:
√
. Сдвиг фаз:
.
Входной ток цепи:
;
.
2). Параллельное соединение R, L, C -элементов.
Ток в каждой ветви определяется по закону Ома:
I1=
U
; I2 =
U
; I3 =
U
(xL3 > xC3).
+ xC2
+ (xL3- xC3)
√r1
+ xL1
√r2
√r3
Угол сдвига φ между током каждой ветви и напряжением определяют с помощью
cos φ:
;
;
√
√
√
Общий ток в цепи: Ī = Ī1 + Ī2 + Ī3; активная мощность: Р = Р1+ P2+ P3; реактивная мощность: Q = QL1 - QC2 + QL3 - QC3; полная мощность: S = √P2 + Q2.