mozok.click » Фізика » Електричне коло змінного струму із активним та реактивним навантаженнями
Інформація про новину
  • Переглядів: 4
  • Автор: admin
  • Дата: 12-02-2018, 21:22
12-02-2018, 21:22

Електричне коло змінного струму із активним та реактивним навантаженнями

Категорія: Фізика

Послідовне коло змінного струму з активним, ємнісним та індуктивним опорами. Будь-яке реальне електричне коло змінного струму містить активний опір (опір провідників, нагрівальних приладів і т. ін.), ємнісний опір (ємність провідників, конденсаторів) та індуктивний опір (обмотки електродвигунів, котушки електромагнітних приладів).

Розглянемо електричне коло з активним, ємнісним та індуктивним навантаженнями, які з’єднані послідовно (мал. 157) (таке коло ще називають послідовним колом змінного струму).

Якщо до такого кола під’єднати двопроменевий осцилограф, то ми будемо спостерігати осцилограми коливань сили струму і напруги, які не збігаються за фазою. Змінюючи індуктивність котушки (вносячи залізне осердя) або ємність батареї конденсаторів, будемо спостерігати, що змінюється і різниця фаз. Отже, різниця фаз ф між коливаннями сили струму і напруги залежить від співвідношення між ємнісним та індуктивним опорами. Якщо и = £/_simof, то

Врахувавши зсув фаз між струмом і напругою в колі з мішаним опором, можна аналітично вивести формулу повного опору. Нехай до кола підведено змінну напругу

В електричному колі проходитиме струм

повний опір кола. Миттєві значення напруг на кожному з навантажень:

Оскільки у випадку послідовного з’єднання елементів миттєве значення прикладеної напруги дорівнює сумі миттєвих значень її на окремих ділянках, то

або

Після простих перетворень дістанемо

Прирівнявши коефіцієнти при

матимемо,



Піднісши до квадрата й додавши ці вирази, дістанемо вираз для обчислення повного опору у колі змінного струму з активним та реактивним

навантаженнями,

Формулу для опору повного кола можна вивести і за допомогою векторних діаграм (мал. 158). Оскільки коливання напруги на активному навантаженні збігається з коливаннями сили струму, то спад напруги на активному опорі UR відкладаємо вздовж осі струму. Коливання напруги на котушці

UL випереджають коливання сили струму на

тому вектор UL поверну-

тий на кут +90°, коливання напруги Uc на конденсаторі відстають від коливань сили струму на

тому вектор Uc повернутий на -90°.


Векторна

сума векторів UR, UL та Uc дорівнює напрузі генератора. З мал. 158, а видно, що

де спади напруг на відповідних опорах можна виразити як

Тоді повний опір кола обчислюється за формулою

За діаграмою опорів (мал. 158, б) легко визначити зсув фаз між напругою джерела струму і струмом у колі:


Паралельне коло змінного струму з активним, ємнісним та індуктивним опорами. При паралельному з’єднанні резистора, котушки та кон

денситора (мал. 159) повний опір визначається формулою

тобто

Сила струму в колі

струми, що проходять через активний та реактивні елементи відповідно.

На мал. 160 показано векторну діаграму сил струмів у колі з паралельним з’єднанням активного та реактивного навантажень.

Зсув фаз

Закон Ома для ділянки кола змінного струму, як для послідовного, так і для паралельного з’єднання, має вигляд

Дайте відповіді на запитання

1. Чи може повний опір кола з послідовно з'єднаними резистором, котушкою індуктивності та конденсатором бути меншим від активного опору? Відповідь обґрунтуйте.

2. Замкнене коло складене із батарейки, резистора і котушки індуктивності. Чи може напруга на котушці індуктивності перевищити ЕРС джерела?



^