Элементы в цепи переменного тока

В электротехнике наиболее распространены три вида элементов:

1) резистивный; 2) индуктивный; 3) емкостный.

Резистивный элемент.

Резистивный элемент условно обозначается на схемах следующим

	R

образом:. R – активное сопротивление резистивного элемента. Единица измерения сопротивления – Ом; кОм. Важное свойство резистивного элемента: разность фаз тока и напряжения на резистивном элементе равна нулю: φ = 0. Это иллюстрируется векторной диаграммой:

Резистивный элемент является активным элементом цепи: на нем происходят необратимые преобразования энергии электрического тока в другие виды энергии (например, механическую, тепловую, энергию излучения). В электрические цепи эта энергия не возвращается.

Рис.2.4. Графики тока и напряжения при φ = 0

2.3.2. Емкостный элемент.

Емкостный элемент условно обозначается на схемах

Конструктивно емкостный элемент (конденсатор) представляет собой две пластины, выполненные из проводящего материала, разделенные тонким слоем диэлектрика. Основная характеристика емкостного элемента С – электроемкость конденсатора. Единица измерения электроемкости – Ф (фарада). На практике чаще используются 1мкФ (микрофарада, равная 10 Ф) и пикофарада (10 Ф).

Несмотря на то, что пластины конденсатора разделены диэлектриком, при переменном напряжении ток в цепи с конденсатором существует. Емкостный элемент оказывает сопротивление переменному току. Это сопротивление обозначается Х_с и называется емкостным сопротивлением. Это сопротивление зависит от частоты переменного тока f (обратно пропорционально частоте):

(2.11)

Из формулы (2.11) видно, что когда f , то есть при постоянном напряжении, , поэтому в цепях постоянного тока наличие конденсатора вызывает разрыв цепи, т. е. ток отсутствует.

На емкостном элементе разность фаз тока и напряжения φ_C = -90⁰, то есть напряжение отстает от тока на четверть периода.

Рис.2.5 Графики тока и напряжения при φ = -90⁰

Векторная диаграмма для емкостного элемента выглядит так:

Индуктивный элемент.

Индуктивностью L теоретически обладают все проводники с током. Но во многих случаях эта индуктивность так мала, что ею можно пренебречь. У катушек и обмоток, состоящих из большого количества витков провода, индуктивность достигает значительной величины.