ГЛАВА 5. ОДНОФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

§ 5.1. Особенность электрических цепей

При изучении электрических цепей необходимо помнить, что электрический ток неразрывно связан с магнитным полем. Таким образом, при возникновении тока в электрической цепи и в окружающей среде имеются магнитное и электрическое поля. Кроме того, в электрической цепи происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.

В реальных цепях электрическое и магнитное поля распределены вдоль всей цепи. Но такое равномерное распределение полей встречается редко, например в линиях передачи энергии. Как правило, магнитное и электрическое поля распределяются вдоль цепи неравномерно, причем на одних участках резко выражены магнитные поля (индуктивные катушки), на других — электрические (конденсаторы). Имеются также участки цепей, где происходит в основном преобразование электромагнитной энергии в тепловую (резисторы). Указанные цепи, называемые цепями с сосредоточенными параметрами, позволяют изучить свойства отдельных участков, а затем рассмотреть работу цепи в целом. Это и является задачей данной главы.

§ 5.2. Цепь с активным сопротивлением

На зажимах цепи переменного тока действует напряжение u=Umsinwt. Так как цепь обладает только активным сопротивлением (рис. 5.1), то, согласно закону Ома для участка цепи,

Сопоставляя выражения для мгновенных значений тока и напряжения, приходим к выводу, что токи и напряжения в цепи с активным сопротивлением совпадают по фазе (рис. 5.2 и 5.3).

Мгновенная мощность.

Как известно, мощность определяет скорость расхода энергии и, следовательно, для цепей переменного тока является переменной величиной. По определению, мощность

p=ui=UmImsin2wt.

Учитывая, что sin2wt=(l—cos2wt)/2 и UmIm/2=UmIm/ 2 × 2 =UI, окончательно получим

р=UI-UIcos2wt. (5.3)