Закон Ома для Цепи Переменного Тока
Закон Ома для цепи
переменного тока связывает действующие
значения напряжения (
)
и тока (
)
через полное сопротивление цепи,
называемое импедансом (
).
Импеданс (Полное Сопротивление, )
В цепи, содержащей активное
(
),
индуктивное (
),
и ёмкостное (
)
сопротивления (последовательная
RLC-цепь), импеданс определяется:
Активное сопротивление ( ): Обусловлено рассеянием энергии (тепловыми потерями).
Индуктивное сопротивление ( ): Сопротивление, создаваемое катушкой индуктивности: (Растет с частотой ).
Ёмкостное сопротивление ( ): Сопротивление, создаваемое конденсатором:
(Падает с частотой
).
Сдвиг Фаз ( )
Наличие реактивных элементов ( и ) приводит к сдвигу фаз между током и напряжением.
Индуктивный характер (
):
.
Напряжение опережает ток.Ёмкостный характер (
):
.
Ток опережает напряжение.Резонанс ( ):
.
Ток и напряжение совпадают по фазе.
Мощность в Цепи Переменного Тока
Мгновенная мощность в
цепи
.
В цепях AC различают три вида мощности:
1. Активная Мощность (
)
Активная (потребляемая) мощность — это средняя за период мощность, которая необратимо преобразуется в другие виды энергии (тепло, свет, механическая работа). Она тратится только на активном сопротивлении .
Формула:
— действующие значения.
— Коэффициент мощности.
Единица измерения: Ватт (Вт).
2. Реактивная Мощность ( )
Реактивная мощность — мощность, которая циркулирует между источником и реактивными элементами ( и ), запасаясь и возвращаясь обратно в сеть. Она не совершает полезной работы, но необходима для создания магнитных и электрических полей.
Формула:
Единица измерения: Вар (вольт-ампер реактивный).
3. Полная Мощность ( )
Полная мощность — это произведение действующих значений напряжения и тока, численно равное максимальной мощности, которую может отдать источник.
Формула:
Связь: Три вида мощности связаны через треугольник мощностей:
Единица измерения: Вольт-ампер (В·А).
Коэффициент мощности
(
):
Является важнейшей характеристикой,
показывающей, какая доля полной мощности
преобразуется в полезную активную
мощность (
).
В энергетике стремятся к
.
Вот конспект по резонансу напряжений и резонансу токов в цепях переменного тока:
43. Резонанс Напряжений. Резонанс Токов ⚡️
Резонанс в цепях переменного тока — это явление, при котором происходит резкое изменение амплитуды тока или напряжения при совпадении частоты внешнего источника с собственной частотой контура. Различают два основных типа резонанса: резонанс напряжений (последовательный контур) и резонанс токов (параллельный контур).
1. Резонанс Напряжений (Последовательный rlc-контур) 📈
Резонанс напряжений возникает в последовательной цепи, содержащей активное сопротивление ( ), катушку индуктивности ( ) и конденсатор ( ).
Условия и Суть
Цепь: Элементы
соединены последовательно с источником
переменного напряжения.Условие резонанса: Наступает, когда индуктивное сопротивление ( ) равно ёмкостному сопротивлению ( ).
Резонансная частота ( ):
Полное сопротивление (Импеданс ): В резонансе реактивные сопротивления взаимно компенсируются, и импеданс становится минимальным и чисто активным:
Ток: Амплитуда тока ( ) в цепи становится максимальной:
.Напряжения: Напряжение на катушке ( ) и на конденсаторе ( ) могут во много раз превышать напряжение источника ( ), так как
.