Цепь с индуктивным сопротивлением

Цепь тока с активным сопротивлением.

Переменный ток и его физические хар-ки.

Вообще, перем. ток — любой ток, изм-ся со временем (или: по величине и направле­нию. Чаще термин перемен. ток прим. к квазистац. токам. Зав-щим от времени по гармонич. закону. Квазистационарный- ток, для кот. время устан-ния одинак. знач-ия по всей цепи зна­ч-но меньше периода колебаний. Перем. ток можно рассм-ть как вы­нужденные электромагн. кол-я, кот. возникают при подключении какого либо прибора в сеть переменного напряжения: ( Обычно начало отсчета времени выбирают так, чтобы для напряжения электрич. сети начальная фаза равнялась 0. => в формуле нет).

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:.

R

U

I

UR

IR

t

U

I

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

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.

U

I

L

t

UL

IL

U

I

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.Э.д.с. самоиндукции, противодействующая изменению тока в цепи, вызывает запаздывание колебаний тока, по отношению к колебаниям напряжения. При чисто индуктивной цепи запаздывание происходит на угол, равный.Графики напряжения и тока в цепи с индуктивностью показаны на рисунке. На векторной диаграмме показано фазовое соотношение векторов амплитуд тока I_L и напряжения U_L: ток отстает на угол (углы отсчитываются по направлению против часовой стрелки).В цепи, содержащей индуктивное и активное сопротивление, угол запаздывания тока по фазе будет меньше и в зависимости от соотношения между ними может иметь значения в пределах от 0 до.В чисто индуктивном сопротивлении потерь энергии не происходит, в связи с чем оно называется реактивным.