Логин:   Пароль:  

Соцсети






Автор:
Написал: Amro Дата: 24-Мар-2010
В § 46 мы установили основной закон постоянного тока — закон Ома I=U/R.

Сила тока I, проходящего по некоторому участку цепи, пропорциональна напряжению U между концами этого участка, т. е. отношение U/I сохраняет постоянное значение (не зависит от U или I). Этот закон сохраняет силу и для переменного тока. И в этом случае, если мы будем увеличивать напряжение между двумя точками цепи в 2, 3, 4, ... раза, то во столько же раз будет возрастать и ток в цепи.

Как и в случае постоянного тока, отношение U/I (где U и I — действующие значения напряжения и тока) мы будем называть сопротивлением данного участка цепи, но для отличия от сопротивления при постоянном токе мы будем называть его «полным сопротивлением» данного участка и обозначать буквой Z. Таким образом, Z=U/I. Запишем закон Ома для переменного тока в виде
[img]FORMULA 159-1[/img](159.1)
причем Z есть постоянная для данной цепи величина, не зависящая от I и U.

Мы видели в предыдущем параграфе, что сила переменного тока определяется при заданном напряжении не только тем сопротивлением R, которым обладает данная цепь при постоянном токе, но и наличием в этой цепи конденсаторов или катушек индуктивности. Поэтому, вообще говоря, величины R и Z различны, т. е. одна и та же цепь будет иметь различное сопротивление для постоянного и для переменного тока.

Поясним сказанное на примере. Если мы включим конденсатор в цепь постоянного тока, то цепь будет разомкнута, ток в ней будет равен нулю и, следовательно, сопротивление этой цепи при постоянном токе бесконечно велико: R=¥. Включим теперь конденсатор емкости, скажем, 10 мкФ последовательно с амперметром в городскую сеть переменного тока с частотой v=50 Гц и напряжением 220 В. Амперметр обнаружит, что в цепи протекает переменный ток 0,69 А. Следовательно, полное сопротивление цепи переменному току, обусловленное в нашем примере емкостью конденсатора,
[img]FORMULA 159(1)[/img]
Другой пример. Положим, что в цепь включена катушка из 1000 витков медной проволоки диаметра 0,4 мм, навитых на цилиндрический железный сердечник диаметра 10 см и длины 50 см. Индуктивность такой катушки L=2,5 Гн. Нетрудно вычислить, что длина проволоки в обмотке катушки равна 314 м и сопротивление ее при постоянном токе R=38 Ом (табл. 2, § 47). Поэтому, если бы мы включили эту катушку в сеть постоянного тока с напряжением 220 В, то ток через нее был бы равен /=220 В/38 Ом=5,8 А. Но если ту же катушку включить последовательно с амперметром в цепь переменного тока с напряжением 220 В, то сила тока окажется равной всего лишь 0,279 А. Таким образом, полное сопротивление катушки переменному току с частотой 50 Гц будет равно
[img]FORMULA 159(2)[/img]
Сопротивление R, которое данная цепь оказывает постоянному току, называется активным. Сопротивление, которое оказывает переменному току конденсатор (емкость) или катушка (индуктивность), называют реактивным — соответственно емкостным или индуктивным и обозначают ХC и XL.

Емкостное сопротивление конденсатора тем меньше, чем больше его емкость и чем больше частота переменного тока, т. е. чем короче период. Действительно, чем больше емкость конденсатора, тем больший электрический заряд накапливается на его обкладках в процессе зарядки, а чем больше частота (меньше период), тем за более короткое время этот заряд будет проходить по проводам, т. е. тем больший средний ток будет пропускать конденсатор. Итак, при увеличении С и со ток возрастает, а сопротивление уменьшается.

Расчет и опыт показывают, что для синусоидального переменного тока
[img]FORMULA 159-2[/img](159.2)

159.1. В сеть переменного тока с частотой 50 Гц включен конденсатор емкости 20 мкФ. Напряжение сети равно 220 В. Какой ток пройдет через конденсатор?

Индуктивное
909
сопротивление катушки, напротив, возрастает с увеличением частоты тока и индуктивности катушки. Действительно, э. д. с. самоиндукции, уменьшающая ток в цепи, равна LDi/Dt. Чем больше частота тока, тем быстрее происходят его изменения, т. е. тем больше отношение Di/Dt. Таким образом, с ростом частоты тока и индуктивности катушки увеличивается и индуцируемая в ней э. д. с, стремящаяся противодействовать изменениям первичного поля. Ток при этом уменьшается, т. е. сопротивление цепи переменному току возрастает.

Расчет и опыт дают для синусоидального переменного тока
[img]FORMULA 159-3[/img](159.3)
159.2. Какой ток пройдет через катушку с индуктивностью 4 Гн, если ее включить в сеть с напряжением U=220 В и частотой n=50 Гц?

Полное сопротивление цепи Z переменному току в случае, когда цепь содержит и активное сопротивление R и индуктивное сопротивление XL (или емкостное сопротивление ХC или и то и другое), составляется из этих величин, но, вообще говоря, оно не равно простой сумме этих сопротивлений.






Похожие страницы :

Комментарии: (0) Рейтинг:
Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.036 секунды