АКТИВНОЕ И РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Электрического сопротивле­ние - величина, характеризующая противодействие элемента электрической цепи электрическому току. Сопро­тивление обусловлено преобразованием электрической энергии в другие виды энергии. В цепях переменного тока различают необратимое преобразование энергии и обмен энергией

между элементами электрической цепи. При необратимо преобразовании электрической энер­гии в другие виды энергии сопротивление элемента, на котором эти преобразования происходят, называется активным, а в случае обмена энергией между источ­ником и элементом цепи — реактивным сопротив­лением.

В электроплитке электроэнергия преобразуется в теп­ловую энергию необратимо, поэтому электроплитка обла­дает активным сопротивлением R. Активное сопротивле­ние имеют также элементы, в которых происходит пре­образование электроэнергии в световую (электролампы), механическую (электродвигатели) энергию и т. д.

В катушке индуктивности переменный ток периоди­чески образует магнитное поле. В момент времени, когда i = Im, энергия магнитного поля Wм = LI2m/2 максималь­на, а когда i= 0, Wм = 0.

Под действием переменного тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС, направлена встречно току при его возра­стании и в одну сторону с током при его убывании. Таким образом, ЭДС самоиндукции противодействует измене­нию тока, обусловливая индуктивное сопротив­ление XL катушки. За счет ЭДС самоиндукции про­исходит возврат энергии магнитного поля катушки в электрическую цепь. В результате источник и катушка обмениваются энергией, подобно маятнику, при колебани­ях которого происходит взаимное преобразование кинети­ческой и потенциальной энергии. Значит, индуктивное сопротивление катушки является реактивным сопротивлением.

При постоянном токе ЭДС самоиндукции не возни­кает, поэтому индуктивное сопротивление равно нулю. В конденсаторе, подключенном к источнику перемен­ного напряжения (см. рис. 4.14), изменяется заряд q = Си, и, следовательно, в элементах цепи между источником и конденсатором проходит переменный ток. При этом в момент времени, когда конденсатор полностью заряжен, u—Um и энергия электрического поля конденсатора

Wb = CU2m/2 максимальна.

Току цепи оказывает противодействие напряжение конденсатора, обусловливающее емкостное сопротивление Хс. Это сопротивление ввиду обмена энергией между источ­ником и конденсатором является реактивным.

После зарядки конденсатора в цепи постоянного тока напряжение электрического поля конденсатора уравно­вешивает напряжение источника

(Uc = U) и ток отсут­ствует, т. е. сопротивление конденсатора в цепи постоян­ного тока равно бесконечности.

Сравнивая энергию магнитного поля WM = LI2/2 и электрического поля

Wэ = CU2/2 с кинетической энер­гией WK = mv2/2 в механике, делаем вывод, что подобно тому как масса т является мерой инерции при энер­гетических преобразованиях в маятнике, индуктивность L и емкость С являются мерой инерции (мерой сопро­тивляемости) при энергетических преобразованиях в электрической цепи переменного тока.

Это отражается в формулах XL = ωL и Хс = 1/(ωС)

Отметим также, что катушка и конденсатор при пере­менном токе в течение периода работают то в режиме потребителя, когда запасают энергию магнитного или электрического поля, то в режиме генератора, когда возвращают эту энергию назад в электрическую цепь.

Можно сказать обобщенно, что физическим смыслом как активного, так и реактивного сопротивления является противодействие току падения напряжения на элементе цепи. При этом мгновенное значение падения напряже­ния на активном сопротивлении направлено всегда встреч­но току, а на реактивном сопротивлении — согласно или встречно току, в обоих случаях противодействуя изме­нению тока.

Реальные элементы цепи обладают активным, индук­тивным и емкостным сопротивлением одновременно. Однако в ряде случаев одним или двумя из этих сопро­тивлений можно пренебречь из-за их малых значений.

Так, как конденсатор обладает только емкостным сопротивлением (если пренебречь потерями энергии в нем), лампы накаливания – только активным, а обмотки двигателя и трансформатора – активным и индуктивным.






Дата добавления: 2016-09-06; просмотров: 2798; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.022 сек.