Омическое сопротивление, индуктивность, емкость цепи переменного тока

Цепь переменного тока, содержащая омическое сопротивление R не представляет особенностей. В ней выполняется закон Ома, который может быть применен как к мгновенным, так и эффективным значениям напряжения и тока: .

Сопротивление R в цепи переменного тока называется активным, так как при прохождении тока в нем происходит необратимая потеря энергии, которая переходит в теплоту. Колебания напряжения и тока в цепи с чисто активным сопротивлением находятся в фазе. Рассмотрим явления, происходящие в цепи переменного тока с индуктивностью. Подключим к переменному напряжению U = U_m sinwt катушку с индуктивностью "L", активным сопротивлением которой за малостью можно пренебречь. В цепи образуется переменный ток и в катушке возникает э.д.с. самоиндукции, равная .

Сила тока "I" в цепи определяется из условия: ,

(так как сопротивлением "R" пренебрегаем) или .

Преобразуем

или .

Интегрируем это уравнение ,

где .

Постоянная интегрирования принимается С = 0, так как не имеет постоянной составляющей. Уравнение показывает, что ток в цепи, подобно напряжению, имеет синусоидальный характер, но по фазе запаздывает на угол . Сопоставляя максимальное значение тока с формулой закона Ома, видим, что в цепи с индуктивностью значение сопротивления имеет величина "wL", которая обозначается X_L.

Величина X_L = wL = 2pnL называется индуктивным сопротивлением цепи и измеряется в Омах, при подстановке L - в Генри и n - в Герцах. Физический смысл индуктивного сопротивления состоит в том, что оно учитывает влияние на силу тока в цепи э.д.с. самоиндукции, противодействующей приложенному напряжению, и поэтому зависит от тех же величин, что и э.д.с. самоиндукции: индуктивности "L" и частоты w = 2pn, обусловливающей скорость изменения мгновенных значений тока.
Величина называется емкостным cопротивлени-ем цепи и измеряется в Омах, если с - в Фарадах и n - в Герцах. Физический смысл емкостного сопротивления можно объяснить так: ток "I" в цепи конденсатора пропорционален заряду "q" и частоте "n" смены процессов заряда и разряда конденсатора. Заряд "q" при данном приложенном напряжении "U" пропорционален емкости "с" конденсатора, а w = 2pn. Поэтому ток "I" в цепи пропорционален произведению "wc", которое, следовательно, имеет значение проводимости цепи. Величина, ей обратная, то есть , имеет значение сопротивления цепи.

В цепи, содержащей емкость и активное сопротивление, угол сдвига фазы тока будет меньше и в зависимости от соотношения между ними может иметь значения от 0 до 90⁰.

В чисто емкостном сопротивлении потерь энергии не происхо-дит, в связи с чем оно называется реактивным.

Поиск по сайту: