Активные и реактивные элементы цепей переменного тока

А) Активное сопротивление. Те элементы цепи, на которых происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии (не только в теплоту), называют активными сопротивлениями. Резистор представляет собой активное сопротивление, обозначают R, измеряют в Ом. Определяют сопротивление по формуле (9):

R = , [Ом].

R – сопротивление проводника, [Ом];

с – удельное сопротивление, [Ом∙м];

l – длина проводника, [м];

S – площадь сечения проводника, [мм²].

В цепях переменного тока при больших частотах ток «отжимается» к поверхности проводника, тем самым уменьшается площадь сечения проводника, по которой проходит ток. Таким образом, в высокочастотных линиях сопротивление проводника зависит от частоты тока. Поэтому в высокочастотных установках вместо обычных проводников возможно применять трубчатые проводники.

На электрических схемах активное сопротивление обозначают:

R

Ток и напряжение на активных элементах совпадают по фазе (см. формулы (21) и (22)): I = I_max ∙ sin (юt + ц)

U = U_max ∙ sin (юt + ц)

U I

Б) Реактивные элементы. На реактивных элементах происходит обмен энергией между реактивным элементом (катушкой индуктивности, конденсатором) и источником электрической энергии.

Индуктивность в цепях переменного тока. Протекающий через катушку переменный ток создает в ней ЭДС самоиндукции, которая в соответствии с правилом Ленца направлена таким образом, чтобы препятствовать изменению тока.

Помимо активного сопротивления на катушке индуктивности действует еще и индуктивное сопротивление, которое обозначают X_L и рассчитывают по формуле:

X_L = юL = 2рнL, [Ом] (26)

L – индуктивность катушки, т.е. способность создавать электромагнитное поле.

ю - угловая частота;

н - частота переменного тока, [ Гц.]

На электрических схемах катушку индуктивности обозначают:

Ток на катушке индуктивности отстает по фазе от напряжения на угол р / 2:

U

I

Формулы для расчета силы тока и напряжения: I = I_m·sinщt (27)

U = U_m·sin(щt + 90⁰) (28)

Емкостное сопротивление. Емкость - это способность тела накопить электрическую энергию. В электротехнике созданы специальные устройства, способные накапливать энергию, их называют конденсаторы. За единицу емкости принимают емкость такого тела, потенциал которого изменяется на 1В при сообщении ему заряда в 1 Кл. Эта единица называется фарад [Ф]. 1Ф – это очень большая емкость. На практике используют такие единицы измерения:

1 мФ = 10^-3 Ф – милифарады;

1 мкФ = 10^-6 Ф – микрофарады;

1 нФ = 10^-9 Ф – нанофарады;

1 пФ = 10^-12 Ф – пикофарады.

Помимо активного сопротивления, конденсаторы обладают еще и емкостным сопротивлением, которое обозначают и рассчитывают по формуле:

X_C = , [Oм]. (29)

На электрических схемах емкость (конденсатор) обозначают:

Ток на коденсаторе опережает напряжение на угол р/2:

I

U

Формулы для расчета силы тока и напряжения: I = I_m∙sin (щt + 90⁰) (30)

U = U_m∙sinщt (31)

Дата добавления: 2014-12-17