Резистор в цепи переменного тока

Переменный ток

Лекция 2

Как известно, сила тока в любой момент времени пропорциональна ЭДС источника тока (закон Ома для полной цепи). Если ЭДС источника не изменяется со временем и остаются неизменными параметры цепи, то через некоторое время после замыкания цепи изменения силы тока прекращаются, в цепи течет постоянный ток.

Переменный ток - это периодические изменения силы тока и напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от внешнего источника. Форма переменного тока или напряжения может принимать самые раз­личные виды. Наиболее распространенной является синусоидальная форма переменного напряжения или тока,

U = U_msin ωt или U = U_mcos ωt,

где U – мгновенное значение напряжения, U_m - амплитуда напряжения, ω - циклическая частота колебаний. Если напряжение меняется с частотой ω, то и сила тока в цепи будет меняться с той же частотой, но колебания силы тока могут не совпадать по фазе с колебаниями напряжения. Поэтому в общем случае

I = sin (ωt = φ),

где φ - разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения. Частота колебаний напряжения в сети равна 50 Гц. Такую же частоту колебаний имеет и сила переменного тока. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз поменяет свое направление. Частота 50 Гц принята для промышленного тока во многих странах мира. В США частота промышленного тока 60 Гц.

Пусть цепь состоит из проводников с малой индуктивностью и большим сопротивлением R (из резисторов). Величина R называется активным сопротивлением. Сопротивление R в котором происходит превращение электрической энергии во внутреннюю энергию, называют активным сопротивлением.

Итак, в цепи имеется резистор, активное сопротивление которого R, а катушка индуктивности и конденсатор отсутствуют (рис. 1).

Рис. 1

Пусть напряжение на концах цепи меняется по гармоническому закону

U = U_msin ωt.

Как и в случае постоянного тока, мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения. Поэтому можно считать, что мгновенное значение силы тока определяется законом Ома:

I = U/R = U_msin ωt /R = I_m/R.

Следовательно, в проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения (рис. 2), а амплитуда силы тока равна амплитуде напряжения, деленной на сопротивление.

Рис. 2

При небольших значениях частоты переменного тока активное сопротивление проводника не зависит от частоты и практически совпадает с его электрическим сопротивлением в цепи постоянного тока.

Дата добавления: 2014-01-06