Елементи електричного кола змінного струму

Основні елементи кола змінного струму – це резистор, котушка індуктивності та конденсатор. Їх графічні зображення показані на рис. 2.

а б в

Рис. 2. Графічне зображення активного опору (резистора) (а);

котушки індуктивності (б); конденсатора (в)

Властивості кожного з цих елементів наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Основні властивості елементів кола змінного струму

Найменування елемента	Властивість елемента	Опір змінному струму	Комплексний опір	Провідність елемента	Комплексна провідність
Активний опір R	Нагрівання (виділення тепла)	R	R	G = 1/R	G = 1/R
Ідеальна котушка індуктивності L	Створення власного магнітного поля	XL = ωL	ZL =j XL = j ωL	BL = 1/ XL =1/ ωL	BL = 1/ ZL = = –j BL
Ідеальний конденсатор С	Створення власного електричного поля	XC = =1/ωC	ZC =–j XC = = –j(1/ ωC)	BC = 1/Xc = ωC	BC = 1/ ZC = = j BC

Кут φ = ψ_u – ψ_і називають кутом зсуву фаз між напругою та струмом. Для активного опору φ = 0, тобто, напруга і струм співпадають по фазі; для ідеальної індуктивності φ = 90⁰, це означає, що напруга випереджає струм на 90⁰. Для ідеального конденсатора φ = –90⁰, в цьому випадку напруга на 90⁰ відстає від струму. На рис. 3 показані векторні діаграми та трикутники опорів для послідовного з’єднання R–L- та R–С-елементів кола.

а б

Рис. 3. Векторні діаграми та трикутники опорів для послідовного з’єднання:

а – R–L-елементів; б – R–С-елементів

Рис. 4 Послідовне з'єднання R–L–С

Векторна діаграма для послідовного кола (R–L–С) показана на рис. 5.

Рис. 5. Векторна діаграма для послідовного R–L–С кола (X_L> X_С)

Повні комплексні опори гілок кола

Для послідовного з’єднання R–L-елементів (рис. 3,а)

Z_RL = R + jX_L, (10)

для послідовного з’єднання R–C-елементів (рис. 3,б)

Z_RC = R – jX_С . (11)

Якщо в гілці послідовно з’єднані R–L–С-елементи,

Z_RLС = R + j(X_L – Х_С) = ze^jφ (12)

тут , φ = arctg [(X_L– Х_С)/ R].

Види потужностей в колах змінного струму

Активна потужність, Вт:

Р = І²R = UІcosφ; (15)

реактивна потужність, вар:

Q = І²Х = UІsinφ; (16)

повна потужність, ВА:

S = І²z = UІ. (17)