Графічне зображення синусоїдних величин

1. за допомогою хвильових діаграм

2. за допомогою векторних діаграм

Лінійні послідовні кола змінного струму Коло змінного струму з активним опором

Активний опір - це опір провідників (резисторів) зростаючий внаслідок поверхневого ефекту та ефекту близькості і зв’язаний з необоротним перетворенням електричної енергії.

Рис.23

Нехай на затискачі кола (рис.23) подана змінна напруга , тоді по колу буде протікати змінний струм:

Властивості кола з активним опором

1. Струм та напруга збігаються за фазою і векторна діаграма має вигляд (рис.24)

Рис.24

2. Активний опір провідників більше ніж омічний опір постійного струму

3. Діюче значення змінного струму прямо пропорційно діючому значенню напруги та обернено пропорційно активному опору

4. Енергія, що надходить від генератора до споживача імпульсами за обидва півперіоди буде додатна і необоротно перетворюється в інші види енергії на активному опорі (рис.25).

, звідки активна потужність P=I²R

Рис.25

Коло з індуктивністю ( ідеальна котушка )

Ідеальна котушка- це котушка без феромагнітного осердя та активний опір якої дорівнює нулю. Якщо котушку підключити до джерела змінної напруги, тоді по ній буде протікати змінний струм, який створює змінний магнітний потік (рис.8).

Змінний магнітний потік індукує в котушці ЕРС самоіндукції, яка за законом Ленца протидіє зміні струму, отже чинить опір струму, який називається індуктивним опором.

Рис. 8

Властивості кола

Напруга на затискачах кола випереджає по фазі струм на 90⁰ (завжди).

Рис.26

Векторна діаграма має вигляд (рис.26)

1. Індуктивний (реактивний) опір – опір, який чинить котушка змінному струму, тобто протидія ЕРС самоіндукції змінному струму

, [Ом]

2. Д іюче значення струму

3. Потужність кола

Рис.27

Енергія магнітного поля котушки , [Дж]

В котушці виникає обмін енергією між джерелом і магнітним полем котушки

в 1 і 3 четверті енергія накопичується в магнітному полі котушки (рис.27)

в 2 і 4 четверті енергія віддається джерелу.

Потужність в колі з індуктивністю називається реактивною потужністю, яка характеризує швидкість обміну енергії між магнітним полем та джерелом енергії

, [ вар ]

Поверхневий ефект – це явище при якому густина зростає від мінімального значення на осі проводу до максимального на його поверхні, оскільки густина змінного струму неоднакова. Можна вважати, що змінний струм проходить не по всьому перерізу провідника S,а тільки по його частині S’, так як то опір провідника змінного струму більше опору цього ж провідника постійного струму

Рис.28

Поверхневий ефект виникає внаслідок різної індуктивності шарів провідника. Центральний шар провідника L зчіплюється з повним потоком Ф₁, а поверхневий шар – тільки з зовнішнім потоком Ф₂. Тому центральний шар в порівняні з поверхневим має більшу індуктивність і опір (рис.28) Поверхневий ефект збільшується з ростом частоти, площі поперечного перерізу проводу, електричної провідності, магнітної проникності матеріалу.

На активний опір діє й ефект близькості, який заключається в взаємному впливі декількох близько розташованих проводів з змінним струмом, на розподіл густини стуму по перерізу. Якщо струми в двох паралельних проводах мають однакові напрями, то їх густина збільшується в найбільш віддалених шарах. Якщо ж струми направлені протилежно, то їх густина збільшується в найбільш близьких шарах обох проводів.