1.1.1. Приемники электрической энергии

Рис. 1. 4. Условно графическое обозначение сопротивления

Сопротивление. Условно графическое изображение сопротивления (также называемого резистором) приведено на рис. 1. 4. На схеме обозначается буквой R, единица измерения – ом [Ом].

Величина, обратная сопротивлению q=1/R называется проводимостью, единица измерения – сименс [См].

Свойства пассивных элементов электрических цепей определяются характером связи между протекающим через них током и действующим на них напряжением.

Для сопротивления эта связь выражается законом Ома

. (1.3)

В соответствии с законом Ома напряжение и ток имеют одинаковый знак, и поэтому мгновенная мощность, рассеиваемая на сопротивлении, всегда положительная:

. (1.4)

Это означает, что в сопротивлении происходит преобразование электрической энергии в тепловую. За время от 0 до Т в сопротивлении выделяется энергия

. (1.5)

Для постоянного тока i=I=const, поэтому из (1.5) имеем

Рис. 1. 5. Условно графическое обозначение индуктивности

. (1.6)

Индуктивность. Условно графическое изображение индуктивности приведено на рис. 1. 5. На схеме обозначается буквой L, единица измерения – генри [Гн].

Связь между мгновенными значениями тока и напряжения для индуктивности устанавливается законом Фарадея

или . (1.7)

Для i=const напряжение на индуктивности u_L=0, а ее сопротивление равно нулю. Случай, когда сопротивление электрической цепи равно нулю, называется режимом короткого замыкания (величина протекающего тока ничем не ограничена).

Мгновенная мощность, поступающая в индуктивность, определяется выражением

. (1.8)

Так как ток и его производная могут иметь одинаковые или разные знаки, мгновенная мощность p_L может быть как положительной, так и отрицательной. При p_L>0 происходит накопление энергии в магнитном поле индуктивности, при p_L<0 энергия возвращается источнику. Энергия магнитного поля в момент времени Т определяется по формуле

. (1.9)

Емкость. Условно графическое изображение емкости (также называемой конденсатором) приведено на рис. 1. 6. На схеме обозначается буквой С, единица измерения – фарад [Ф].

Д

Рис. 1. 6. Условно графическое обозначение емкости

ля емкости связь между током и напряжением устанавливается через выражение

, (1.10)

где – запасенный в конденсаторе заряд за время протекания через него тока i_С(t). Отсюда

или . (1.11)

Мгновенная мощность, поступающая в емкость, равна

. (1.12)

При p_C>0 в электрическом поле конденсатора запасается энергия, а при p_C<0 энергия возвращается источнику. Энергия конденсатора рассчитывается по формуле

. (1.13)

Для u_C=const ток через емкость i_C=0, а ее сопротивление равно . Случай, когда сопротивление электрической цепи равно , называется режимом холостого хода (разрыв цепи).

Так как в индуктивности и емкости энергия не расходуется, эти элементы называют реактивными. Индуктивность и емкость в качестве нагрузок для цепей постоянного тока не используются