9 Резистор, катушка индуктивности и конденсатор в цепи переменного тока.

Резистор в цепи постоянного и переменного тока в любой момент времени обладает одним и тем же значением сопротивления R = U/I. Ток и напряжение совпадают по фазе. На векторной диаграмме направления этих векторов совпадают.

Всякое изменение тока в катушке вызывает появление в ней ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению тока. Величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна величине индуктивности катушки и скорости изменения тока в ней. Но так как переменный токнепрерывно изменяется, то непрерывно возникающая в катушке ЭДС самоиндукции создает сопротивление переменному току.

Сопротивление, оказываемое конденсатором переменному току, зависит от величины емкости конденсатора и от частоты тока. При включении конденсатора в цепь переменного тока процесс его зарядки длится четверть периода. После достижения амплитудного значения напряжение между обкладками конденсатора уменьшается и конденсатор в течение четверти периода разряжается. В следующую четверть периода конденсатор вновь заряжается, но полярность напряжения на его обкладках изменяется на противоположную и т.д. Процессы зарядки и разрядки конденсатора чередуются с периодом, равным периоду колебаний приложенного переменного напряжения.Чем больше емкость конденсатора, тем больший заряд переносится по цепи за время заряда и разряда конденсатора, а следовательно, и тем больший будет ток в цепи. Увеличение же тока в цепи свидетельствует о том, что уменьшилось ее сопротивление. Следовательно, с увеличением емкости уменьшается сопротивление цепи переменному току.

10 Последовательное соединение элементов я.Ь.С в цепи переменного тока.

Последовательным называют такое соединение элементов цепи, при котором во всех включенных в цепь элементах возникает один и тот же ток I (рис. 1.4).

На основании второго закона Кирхгофа (1.5) общее напряжение U всей цепи равно сумме напряжений на отдельных участках:

U = U1 + U2 + U3 или IRэкв = IR1 + IR2 + IR3,

откуда следует

Rэкв = R1 + R2 + R3.

Таким образом, при последовательном соединении элементов цепи общее эквивалентное сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков. Следовательно, цепь с любым числом последовательно включенных сопротивлений можно заменить простой цепью с одним эквивалентным сопротивлением Rэкв (рис. 1.5). После этого расчет цепи сводится к определению тока I всей цепи по закону Ома

и по вышеприведенным формулам рассчитывают падение напряжений U1, U2, U3 на соответствующих участках электрической цепи (рис. 1.4).

Недостаток последовательного включения элементов заключается в том, что при выходе из строя хотя бы одного элемента, прекращается работа всех остальных элементов цепи.

Электрическая цепь с параллельным соединением элементов

11. Параллельное соединение элементов КХ.С в цепи переменного тока. Понятие проводимости.

Параллельным называют такое соединение, при котором все включенные в цепь потребители электрической энергии, находятся под одним и тем же напряжением

В этом случае они присоединены к двум узлам цепи а и b, и на основании первого закона Кирхгофа можно записать, что общий ток I всей цепи равен алгебраической сумме токов отдельных ветвей:

I = I1 + I2 + I3, т.е. ,

откуда следует, что

В том случае, когда параллельно включены два сопротивления R1 и R2, они заменяются одним эквивалентным сопротивлением

ПРОВОДИМОСТЬ, этот термин имеет несколько значений. Способность материала проводить электрический ток В цепи постоянного тока это свойство является противоположным электрическому сопротивлению.

12) Мощность в цепи переменного тока. Мошность в цепях переменного тока. В большинсте случаев электрические цепи содержат как активное, так и реактивное сопротивление. К такого рода цепям, в частности, двигатели переменного тока, трансформаторы. В этих цепях между напряжением U и током I существует здвиг фаз. Если к цепи приложено синусоидальное напряжение ток в цепи . Среднее значение мгновенной мощности за период UL cosφ, так как средние значение cos (2ωt-Ф) за период равно 0. Следовательно, активная мошность цепи переменного тока в общем случае – Активная мощность. Реактивная мощность . Реактивная мощность обусловлена наличием магнитных и электрических полей в электрических цепях. Полная мощность .

Резонанс токов. Мощность в цепи переменного тока при резонансе Резонанс— явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам). Явление при котором в цепи с параленльным соидинением конденсатора и катушки ток и напряжение совпадают по фазе. B_L=B_C В цепи переменного тока, в которой индуктивность  и   емкость соединены параллельно (рис. 60,а), может возникнуть резонанс токов при условии равенства токов в индуктивности I_L„ и емкости I_C. В результате резонанса токов общий ток в цепи может быть от­носительно мал, а в контуре индуктивности и емкости, где происходят электрические колебания, протекает переменный ток, значитель­но больший общего.Ток  будет возрастать постепенно и достигнет наибольшей величины в тот  момент, когда конденсатор разрядится. К этому времени энергия  электрического поля конденсатора превращается в энергию магнитного поля катушки индуктивности.Увеличение амплитуды - это лишь следствие резонанса, а причина - совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. . В большинсте случаев электрические цепи содержат как активное, так и реактивное сопротивление. К такого рода цепям, в частности, двигатели переменного тока, трансформаторы. В этих цепях между напряжением U и током I существует здвиг фаз. Если к цепи приложено синусоидальное напряжение ток в цепи . Среднее значение мгновенной мощности за период UL cosφ, так как средние значение cos (2ωt-Ф) за период равно 0. Следовательно, активная мошность цепи переменного тока в общем случае – Активная мощность. Реактивная мощность . Реактивная мощность обусловлена наличием магнитных и электрических полей в электрических цепях. Полная мощность

14 Резонанс напряжений. Мощность в цепи переменного тока при резонансе. Резонанс— явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам). Явление при котором в цепи с последовательным соидинением катушки и конденсатора токи и напряжения совпадают по фазе. Х_L=X_C. Увеличение амплитуды - это лишь следствие резонанса, а причина - совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания.

Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Если в последовательной цепи, содержащей индуктивность и емкость Х_L=X_C, то X= Х_L-X_C=0, cosФ=1. т. е. цепь будет вести себя так, как будто она содержит только одно активное    сопротивление. При этом ток и напряжение сети совпадают по фазе. Этот случай называется резонансом напряжений.

Резонанс напряжений может наступить в случаях: 1)   если   при   постоянной   индуктивности   емкость   меняется   и становится равно ; 2)   если   при   постоянной  емкости  меняется   индуктивность  и становится равнои ; 3) если изменение   обеих величин L и C приводит к равенству ; 4) если, наконец, угловая частота сети, изменяясь, становится равной , учитывая что ω=2πf, получаем - эту частоту называют резонансной. Мошность в цепях переменного тока. В большинсте случаев электрические цепи содержат как активное, так и реактивное сопротивление. К такого рода цепям, в частности, двигатели переменного тока, трансформаторы. В этих цепях между напряжением U и током I существует здвиг фаз. Если к цепи приложено синусоидальное напряжение ток в цепи

. Среднее значение мгновенной мощности за период UL cosφ, так как средние значение cos (2ωt-Ф) за период равно 0. Следовательно, активная мошность цепи переменного тока в общем случае

– Активная мощность. Реактивная мощность . Реактивная мощность обусловлена наличием магнитных и электрических полей в электрических цепях. Полная мощность

.