Свойства активного и реактивного сопротивления
Когда электрический ток проходит через элементы с активным сопротивлением, происходят необратимые потери выделяемой мощности. Типичным примером служит электрическая плита, где в процессе работы происходят необратимые превращения электричества в тепловую энергию. То же самое происходит с резистором, в котором тепло выделяется, но обратно в электроэнергию не превращается.
Помимо резисторов, свойствами активного сопротивления обладают приборы освещения, электродвигатели, трансформаторные обмотки, провода и кабели и т.д.
Характерной особенностью элементов с активным сопротивлением являются напряжение и ток, совпадающие по фазе. Рассчитать этот параметр можно по формуле: r = U/I. На показатели активного сопротивления оказывают влияние физические свойства проводника – сечение, длина, материал, температура. Эти качества позволяют различать реактивное и активное сопротивление и применять их на практике.
Полное Сопротивление Цепи Переменного Тока Вывод Формулы
- Z — импеданс, измеряемый в омах;
- R — сопротивление, измеряемый в омах. Это также реальная часть импеданса: R = ℜ ( Z ) >>
- X — реактанс, измеряемый в омах. Это также мнимая часть импеданса: X = ℑ ( Z ) >>
- j — мнимая единица, чтобы отличать от тока, который обозначается обычно i .
Индуктивное сопротивление
Реактивное сопротивление подразделяется на два основных вида – индуктивное и емкостное.
Под влиянием ЭДС самоиндукции энергия магнитного поля обмотки возвращается в электрическую цепь. То есть, между источником питания и обмоткой происходит своеобразный обмен энергией. Это дает основание полагать, что катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением.
В качестве типичного примера можно рассмотреть действие реактивного сопротивления в трансформаторе. Данное устройство имеет общий магнитопровод, с расположенными на нем двумя обмотками или более, имеющими общую зависимость. На одну из них поступает электроэнергия из внешнего источника, а из другой выходит уже трансформированный ток.
Вывести формулу для емкостного сопротивления.
2. Определить неизвестную индуктивность резонансным методом.
Что называется активным, реактивным и полным сопротивлением цепи.
Сопротивление, возникающее в связи с тем, что в проводнике происходит преобразование энергии электрического тока в теплоту, называют омическим или активным сопротивлением. Величина активного сопротивления определяется только свойствами проводника.
Кроме активных сопротивлений в цепях переменного тока встречаются реактивные сопротивления Х. Они отличаются от активного сопротивления тем, что не преобразуют электрическую энергию в тепло.
Геометрическая сумма активного и реактивного сопротивлений называется полным сопротивлением или импедансом Z цепи переменного тока:
Как выглядит закон Ома для цепи переменного тока.
где U, I – действующее напряжение и сила тока, Z – полное сопротивление, определяемое по формуле (1).
Что называется действующим значением напряжения и силы тока.
Действующие (эффективнее) значения напряжения и силы тока определяется по следующим формулам:
где U0, I0 – амплитудное значение напряжения и силы тока.
Вывести формулу для индуктивного сопротивления.
Индуктивность L в электрической цепи вызывает запаздывание тока. Поэтому сила тока в колебательном контуре будет определяться следующим соотношением:
где I0 – амплитудное значение силы тока, w — циклическая частота.
Индуктивное напряжение UL равно по модулю и противоположно по знаку ЭДС самоиндукции:
Между напряжением на катушке с индуктивностью и током возникает разность фаз , поэтому . Следовательно, индуктивное напряжение будет определяться следующим соотношением:
Сопоставляя последнее выражение с законом Ома для участка цепи, видим что величина wL играет роль сопротивления. Цепь переменного тока, содержащая катушку индуктивностью L, обладает сопротивлением переменного тока, которое называется индуктивным сопротивлением:
Вывести формулу для емкостного сопротивления.
Если к конденсатору приложить переменное напряжение, то конденсатор буде периодически перезаряжаться, и в цепи потечет ток. Напряжение на конденсаторе достигнет максимального значения в те моменты, когда ток равен нулю. Напряжение на конденсаторе:
Между напряжением Uc и током имеется разность фаз p/2, т.е. ток опережает напряжение на конденсаторе на p/2.
Сравнение последнего выражения с законом Ома для участка цепи показывает, что величина играет роль сопротивления.
Таким образом, цепь содержащая емкость С, обладает сопротивлением переменного тока, которое называется емкостным сопротивлением:
Группы красителей для волос: В индустрии красоты колористами все красители для волос принято разделять на четыре группы.<
Активное и реактивное сопротивление, треугольник сопротивлений. аев Электротехника
Полное Сопротивление Цепи Переменного Тока Вывод Формулы
ЭКСПЕРИМЕНТ 18 Катушки индуктивности и переменный ток
После проведения данного эксперимента Вы сможете объяснить эффект индуктивности в схеме переменного тока и рассчитать значения индуктивности и реактивного сопротивления по результатам измерении.
Индуктивное сопротивление катушки или дросселя зависит от частоты приложенного переменного напряжения (f) и значения индуктивности (L) в генри. Для вычисления индуктивного сопротивления, выражаемого в омах, служит простая формула:
Индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте и индуктивности. Если известно индуктивное сопротивление, путем преобразования основной формулы может быть найдена или частота, или индуктивность, как показано ниже:
Вспомните, что индуктивность приводит к запаздыванию тока относительно напряжения. По
этой причине напряжения на катушке индуктивности и на резисторе сдвинуты по фазе на 90 градусов друг относительно друга. Это как раз и не позволяет нам просто сложить вместе индуктивное сопротивление и активное, сопротивление, чтобы получить величину импеданса.
Если известно полное сопротивление, а индуктивное сопротивление или активное сопротивление неизвестно, предыдущая формула может быть преобразована для их нахождения следующим образом:
Если известно полное сопротивление индуктивной схемы, Вы можете рассчитать ток в схеме, если Вы знаете приложенное напряжение. Это осуществляется применением закона Ома:
Естественно, эта формула также может быть преобразована для вычисления двух других переменных, если это потребуется:
В данном эксперименте Вы познакомитесь с эффектом индуктивности в схеме переменного тока.
1. Измерьте сопротивление обмотки катушки индуктивности при помощи мультиметра.
2. Присоедините катушку индуктивности 100 мГн к сигнал-генератору, формирующему напряжение размаха 4 Vpp с частотой 400 Гц.
3. Теперь измерьте фактическое значение тока первичной обмотки. Вспомните, что амперметр должен включаться последовательно со схемой для выполнения измерения. Подключите мультиметр для измерения переменного тока. Убедитесь, что генератор продолжает формировать 4 Vpp.
в предыдущих шагах, и формулы, приведенные в вводной части, рассчитайте полное сопротивление схемы.
5. Используя информацию, которую Вы собрали в предыдущих шагах, и формулы, приведенные в вводной части, рассчитайте индуктивность (L) катушки. L = _____ мГн
