I. Активное сопротивление –R: обычное электрическое сопротивление проводника, в котором происходит превращение электрической энергии во внутреннюю.
- длина проводника, площадь поперечного сечения, -удельное сопротивление.
- активное сопротивление проводника.
R i u
T t
|
Рассмотрим электрическую цепь переменного тока с активным сопротивлением. Закон колебания напряжения на резисторе: . Мгновенное значение силы тока можно найти из закона Ома: . |
Выводы:
Колебания силы тока и напряжения на активном сопротивлении совпадают по фазе.
Амплитудные и действующие значения связаны формулой: и .
При низких частотах активное сопротивление не зависит от частоты.
На активном сопротивлении происходят безвозвратные превращения электрической энергии во внутреннюю.
II. Емкостное сопротивление –XC: сопротивление, которым цепь обладает вследствие наличия в ней емкости.
С
i u
T t 0 1/4 т
- емкостное сопротивление.
|
Рассмотрим электрическую цепь переменного тока с емкостью С. В цепи переменного тока конденсатор периодически заряжается и разряжается, поэтому переменный ток проходит через конденсатор. Закон колебания напряжения на емкости: . Мгновенное значение силы тока можно найти через первую производную заряда по времени: . Из формулы емкости: . Получаем: . Из выражения . |
Выводы:
Колебания силы тока опережают колебания напряжения на емкости по фазе/2 или на ¼ T.
Емкостное сопротивление обратно пропорционально емкости и частоте переменного тока.
Амплитудные и действующие значения связаны формулой: и .
Потребляемая энергия за период равна нулю: половину периода конденсатор запасает энергию, вторую половину периода отдает энергию в цепь.
III. Индуктивное сопротивление- XL: сопротивление, которым обладает цепь вследствие наличия в ней индуктивности.
L
i u
0 ¼ T T t
- индуктивное сопротивление. |
В цепи переменного тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая противодействует изменениям силы тока. Это приводит к появлению дополнительного сопротивления – индуктивного. Рассмотрим электрическую цепь переменного тока с индуктивностью L. Закон колебания силы тока в цепи: . Из закона Ома для участка цепи с ЭДС получаем:. Рассмотрим идеальную катушку, для которой R=0. Из закона э-м индукции - среднее значение ЭДС самоиндукции , что мгновенное значение ЭДС самоиндукции пропорционально первой производной силы тока: . Получаем: Из выражения . |
Выводы:
Колебания силы тока отстают от колебаний напряжения по фазе на
или на ¼ периода.
Индуктивное сопротивление пропорционально круговой частоте и индуктивности.
Амплитудные и действующие значения связаны формулами: и .
Потребляемая энергия за период равна нулю: половину периода энергия накапливается в магнитном поле катушки, вторую половину периода катушка отдает энергию в цепь.