Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Змінний струм

Читайте также:
  1. E. создания инструментальных программных средств информационных технологий
  2. II. Инструмент и оснастка
  3. II. Инструмент и оснастка
  4. II. Инструмент и оснастка
  5. II. Инструментальная диагностика.
  6. Internet як інструмент для комунікацій
  7. Абразивные материалы и инструмент на их основе
  8. Агенты и инструменты социального контроля
  9. АНАЛИЗ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗАЦИИ КАК ОТКРЫТОЙ СИСТЕМЫ. МАТРИЦА STEP-АНАЛИЗА И ДРУГИЕ ИНСТРУМЕНТЫ.
  10. Анализ финансового состояния предприятия как инструмента оценки его инвестиционной привлекательности и поиска резервов финансового оздоровления

Вимушені електромагнетні коливання, які виникають в ланцюзі, що містить резистор, котушку індуктивності і конденсатор, можна розглядати як змінний струм. В той же час змінний струм вважають квазістаціонарним, так як миттєві значення сили струму в усіх перетинах ланцюга практично однакові. У порівнянні із швидкістю світла будь які зміни в ланцюзі відбуваються досить повільно. Для миттєвих значень квазістаціонарних струмів виконуються закон Ома і правила Кирхгофа.

Розглянемо послідовно процеси, які відбуваються в ланцюзі, який містить резистор, котушку індуктивності і конденсатор при вмиканні його до джерела змінної напруги

 

(19)

 

де — амплітуда напруги.

1. Розглянемо ланцюг, в який ввімкнули лише резистор R , а індуктивність L і ємність С ─ відсутні (рис.5,а).

 

 

 

Рис.5, а,б

 

При виконанні умови квазістаціонарності струм через резистор R визначається законом Ома:

 

 

де амплітуда сили струму дорівнює

 

 

На векторній діаграмі (рис. 5,б) показано, що зсув фаз між напругою і струмом в ланцюзі, в якому є лише резистор R, дорівнює нулю.

2. Розглянемо випадок, коли змінний струм тече через котушку індуктивностіL, в цьому випадку резистор R і ємність С в ланцюзі відсутні (рис. 6,а ).

Якщо до ланцюга прикладена змінна напруга (19), то через котушку потече змінний струм, в результаті чого в ній виникне е.р.с. самоіндукції E = .

Тоді закон Ома для даної ділянки ланцюга буде мати вигляд

 

звідки

(20)

Рис. 6,а,б

 

Оскільки зовнішня напруга прикладена до котушки індуктивності, то

(21)

 

визначає спад напруги на котушці. З рівняння (20) випливає, що

 

 

або після інтегрування, з урахуванням того, що постійна інтегрування дорівнює нулю, одержимо

 

(22)

де

Величина

(23)

 

називається реактивним індуктивним опором (або індуктивним опором).

З виразу (22) випливає, що для постійного струму, коли котушка індуктивності не чинить опору. Підстановка значення у вираз (20) з врахуванням (21) приводить до наступного значення спаду напруги на котушці індуктивності:

 

(24)

 



Порівнюючи вирази (22) і (24) приходимо до висновку, що спад напруги UL випереджає по фазі струм I, який тече через котушку, на π/2, що й показано на векторній діаграмі (рис. 6, б).

3. Нехай змінний струм в ланцюзі тече через конденсатор ємністю С, в цьому випадку активний опір R і котушка індуктивності L відсутні. (рис. 7,а).

Рис.7, а,б

 

Якщо змінна напруга (19) прикладена до конденсатора то, в результаті постійного його перезарядження, у ланцюзі потече змінний струм. Так як вся зовнішня напруга прикладена до конденсатора, а опором підвідних проводів можна знехтувати, то

 

Сила струму.

 

(25)

де

Величина називається реактивним або ємнісним опором. Для постійного струму (ω = 0) Rc = , тобто постійний струм через конденсатор текти не може. Спад напруги на конденсаторі у нашому випадку буде дорівнювати

(26)

 

Порівнюючи вирази (25) і (26) приходимо до висновку, що спад напруги відстає по фазі від струму, який тече через конденсатор на π/2. Це показано на векторній діаграмі (рис. 7, б).

4. Розглянемо ланцюг змінного струму, що містить послідовно ввімкнуті резистор, котушку індуктивності і конденсатор. На рис. 8, а показаний ланцюг, що містить резистор опором R, котушку індуктивністю L і конденсатор ємністю С, на кінці якого подається зміннанапруга (19).



У ланцюзі виникне змінний струм, який викличе на всіх елементах ланцюга відповідні спади напруг UR, UL і Uc. На рис. 8,б показана векторна діаграма амплітуд спадів напруг на резисторі UR, котушці і конденсаторі Uc.

 

Рис. 8,а,б

 

Результуюча амплітуда Um прикладеної напруги повинна бути рівною геометричній сумі амплітуд всіх спадів напруг. Як видно з рис. 8,б, кут φ визначає різницю фаз між напругою і силою струму. З рисунка випливає, що

(27)

 

З прямокутного трикутника одержуємо, що

 

,

 

звідки амплітуда сили струму буде дорівнювати

 

(28)

 

Отже, якщо напруга в ланцюзі змінюється за законом

 

 

то в ланцюзі тече струм

 

(29)

 

де φ і Im визначаються відповідно формулами (3.27) і (3.28). Величина

 

(30)

називається повним опором ланцюга, а величина

 

 

називається реактивним опором.

Розглянемо окремий випадок, коли в ланцюзі відсутній конденсатор. У цьому випадку спад напруг UR і UL в сумі дорівнює прикладеній напрузі U. Векторна діаграма для даного випадку показана на рис. 9, з якої видно, що

 

(31)

 

 

Отже, відсутність конденсатора в ланцюзі означає що , а не С =0.

 

Рис. 9,а,б

Даний висновок можна трактувати так: зближаючи обкладки конденсатора до їх повного зіткнення, прийдемо до ланцюга, у якому конденсатор відсутній (відстань між обкладками прямує до нуля, а ємність – до безмежності.


Дата добавления: 2014-12-03; просмотров: 50; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Амплітуда і фаза вимушених коливань (механічних і електромагнетних). Резонанс. Резонансні криві. Парамет-ричний резонанс | Резонанс напруг. Якщо в ланцюзі змінного струму, що містить послідовно ввімкнуті конденсатор, котушку індуктивності і резистор (рис
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2018 год. (0.013 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты