Стислі теоретичні відомості. Елемент кола, в якому здійснюється необоротний процес перетворення електроенергії в теплову називається електричним активним опором.

Елемент кола, в якому здійснюється необоротний процес перетворення електроенергії в теплову називається електричним активним опором.

Розглянемо ділянку кола.

Коефіцієнт пропорційності g називається електричною провідністю.

Величина, зворотна провідності R = 1/g, кількісно визначає значення опору ділянки кола. Опір вимірюється в омах – «Ом», а провідність в сименсах – «См» або «1/Ом».

З закону Ома випливають формули: .

В електричному колі кожний елемент – і джерело, і провід, і приймачі мають певний електричний опір.

Зобразимо схему найпростішого електричного кола з врахуванням опорів всіх його елементів.

Через всі послідовно з’єднані елементи кола протікає один і той же струм І. Величина цього струму прямо пропорційна електрорушійній силі джерела і зворотно пропорційна загальному опору кола

, де

R _дж – опір джерела;

R _п – опір проводів;

R _н – опір навантаження (приймача);

R _зовн = R _п + R _н – загальний опір зовнішнього кола.

Ця формула є виразом закону Ома для замкнутого електричного кола. Її можна записати в іншому вигляді:

E = IR _дж + IR _п + IR _н = IR _дж + IR _зовн.

Частина електрорушійної сили, що витрачається на здолання внутрішнього опору джерела називається падінням (втратою) напруги в джерелі DU _дж = IR _дж.

Друга частина ЕРС витрачається на подолання опору зовнішнього кола і називається напругою на клемах джерела(генератора) U _дж = E – IR _дж = E – DU _дж.

При зменшенні зовнішнього опору R _зовн струм І в колі збільшується, падіння напруги в джерелі збільшується і тому напруга на клемах джерела зменшується.

Залежність U _дж(І) називається зовнішньою характеристикою джерела.

Вигляд зовнішньої характеристики джерела:

Як правило R _дж << R _зовн і, тому допустимо вважати U _дж » Е.

Якщо джерело з’єднане з навантаженням лінією передачі (проводами), то при проходженні струму в ній втрачається частина напруги DU _п = IR _п. Тому напруга U _н на клемах навантаження менша за напругу на клемах джерела на величину DU _п

U _н = U _дж– DU _п = Е – І (R _дж + R _п).

Лінії електропередачі, як правило, виконують мідними алюмінієвими і рідше сталевими проводами.

Опір металевого провідника залежить від його довжини l, площі поперечного перетину S і електропровідних можливостей металу – , де

l – довжина провідника [м];

S – площа поперечного перетину[мм²]

r – питомий опір [ ].

Наприклад: r міді = 0,0175 ; r алюмінію = 0,029 ;

r сталі = 0,13 – 0,25 .

Опір металевого провідника залежить також від температури. При підвищені температури опір збільшується. Приблизно ця залежність визначається формулою

R _q2 = R _q1 [1 + a(q₂° – q₁°)], де

R _q1 і R _q2 – опір відповідно при температурах q₁°С і q₂°С;

a – температурний коефіцієнт для інтервалу 0° ¸ 100°.

Наприклад: a _міді = 0,004 град^–1; a _{алюмінію} = 0,004 град^–1; a _сталі = 0,006 град^–1.

На практиці площу перетину проводів вибирають так, щоб втрати напруги в них не перевищували 5 – 10% від напруги джерела.