Зміна струму в котушці, замкнутої на розрядне опір

Перехідний процес в замкнутому контурі котушка - розрядне опір відрізняється від процесу в ланцюзі рис. 25.7, а тим, що швидкість зміни струму залежить від параметрів ланцюга R=R_k+R_p i L

і Ь. Відповідним підбором розрядного опору величина її може бути обмежена.

При включенні котушки на постійну напругу за схемами рис. 25.1 або 25.7, б котушка є наступником енергії. Струм I і е. р. с. самоіндукції ю ь мають протилежні напрямки, що відповідає накопичення енергії в магнітному полі котушки за рахунок енергії джерела.

Після відключення ланцюга від джерела енергії (мал. 25.7, б) в утвореному короткозамкнутим контурі струм не може зменшитися миттєво до нуля, а підтримується протягом перехідного періоду, поки є енергія в магнітному полі котушки.

Запас енергії в магнітному полі безперервно зменшується, оскільки в активному опорі ланцюга R здійснюється незворотний процес перетворення електричної енергії в теплову.

Таким чином, під час перехідного процесу котушка є джерелом електричної енергії з електрорушійної силою самоіндукції , яка виникає і підтримується в зв'язку зі зменшенням струму. Це підтверджується і зміною напрямку е. р. с. самоіндукції, яке тепер збігається з напрямом струму.

Закон зміни струму при вимиканні котушки (як і при її включенні) визначається параметрами R i L. Ще до докладного аналізу рівняння струму, який наведено нижче, можна відзначити обставини, що дозволяють судити про характер зменшення струму в котушці.

У початковий момент . перехідного періоду величина струму i=I=U/Rk в котушці зберігається у відповідності з першим законом комутації. Надалі після відключення джерела енергії принужденная складова перехідного струму відсутність-відповідає, тому перехідний струм є вільним струмом. Виникнення вільного струму пов'язано зі зміною запасу енергії в магнітному полі, подібно тому як при уве-личении струму в котушці зміною енергії в магнітному полі визначається вільна складова струму (див. мал. 25.3). Відмінність полягає лише в тому, що при включенні котушки енергія в магнітному полі накопичувалася, а тепер вона витрачається.

Розрядка конденсатора на опір

П ерехідний процес при розрядці конденсатора розглянемо,схемі рис. 25.16, припускаючи, що заряджений до напруги U_су = U конденсатор ємністю З відключається від джерела енергії і його обкладки замикаються на опір T (перемикач у положенні 2).

Перехідний процес при розрядці конденсатора

Після перемикання за схемою рис. 25.16 конденсатор не може покращитись миттєво, тобто напруга іс не може зменшитися стрибком до нуля, а підтримується протягом перехідного періоду за рахунок енергії, накопиченої в електричному полі конденсатора.

При цьому в активному опорі І? здійснюється незворотний процес перетворення електричної енергії в теплову. Запас енергії в електричному полі постійно скорочується, а разом з цим зменшується і напруга на кон-

денсаторе. Під час перехідного періоду конденсатор є джерелом енергії.

Характер зміни напруги на конденсаторі при його розрядки можна встановити поки без математичного аналізу нескладними міркуваннями, припустивши, що конденсатор замкнутий на той же опір через яке він заряджається .

У початковий момент перехідного періоду величина напруги на конденсаторі зберігається, як і слід з другого закону комутації. Надалі закон зменшення напруги ів буде визначатися зміною енергії в електричному полі конденсатора, подібно тому як при зарядці зміною енергії

електричного поля визначається вільна складова напруги на конденсаторі (див. мал. 25.12).

Відмінність полягає лише в тому, що при зарядці енергія в електричному полі накопичувалася, а при розрядці вона витрачається. Виразом цього відмінності є зміна напряму розрядного струму в конденсаторі порівняно з зарядним струмом (на мал. 25.1Є напряму струму, напруги на конденсаторі і резистори при розрядці показані суцільними, а при зарядці - пунктирними стрілками).

Графік розрядного струму можна отримати, повернувши графік зарядного струму на 180° навколо осі часу (рис. 25.17).

Так само можна отримати графік напруги на конденсаторі, який за формою повторює графік вільної складової напруги на конденсаторі при зарядці (на мал. 25.17 графіки, що відносяться до процесу зарядки, показані пунктиром, а графіки при розрядці - чистими лініями). Дотична до графіку іс в точці з координатами t = 0, ів = U відріже на осі відрізок часу т, що виражає постійну часу ланцюга, яка і при розрядці алгебраїчний визначається формулою (25.17).