2.3. Действующие значения тока и напряжения

2. 3. Действующие значения тока и напряжения

Для описания характеристик переменного тока необходимо избрать определенные физические вели­чины. Мгновенные и амплитудные значения для этих целей неудобны, а средние значения за период равны нулю. Поэтому вводят понятие действующих значе­ний тока и напряжения. Они основаны на тепловом действии тока, не зависящем от его направления.

Действующими значениями тока и напряжения называют соответствующие параметры такого посто­янного тока, при котором в данном проводнике за данный промежуток времени выделяется столько же теплоты, что и при переменном токе.

Электроизмерительные приборы переменного тока проградуированы в действующих значениях измеря­емых величин. В некоторых книгах действующие значения называют эффективными значениями. Это – синонимы.

2. 4. Метод векторных диаграмм

Метод векторных диаграмм – это изобра­жение величин, характеризующих переменный ток векторами.

При описании электрической цепи переменного тока с помощью векторных диаграмм каждому току и напряжению сопоставляется вектор на плоскости в полярных координатах, длина которого равна ампли­туде тока или напряжения, а полярный угол равен соответствующей фазе. Поскольку фаза переменного тока зависит от времени, то считается, что все векто­ры вращаются против часовой стрелки с частотой переменного тока. Векторная диаграмма строится для фиксированного момента времени.

Более подробно построение и использование век­торных диаграмм будет изложено ниже на примерах конкретных цепей.

 

2. 5. Цепь переменного тока с активным и реактивным сопротивлением

Активным называют сопротивление резистора. Условное обозначение резистора представлено на рис. 2. 4.

Рис. 2. 4

Единицей измерения сопротивления является Ом. Сопротивление резистора не зависит от частоты.

В разделе реактивные выделяют три вида сопротивлений: индуктивное X_L, емкостное X_C или общее название реактивные. Для индуктивного сопротивления формула X_L = ω L. Единицей измерения индуктивного сопротивления также является Ом. Величина X_L линейно зависит от частоты.

Для емкостного сопротивления была получена формула X_C = 1/ω C. Единицей измерения емкостного сопротивления является Ом. Величина X_C зависит от частоты по обратно-пропорциональному закону. Просто реактивным сопротивлением цепи называют величину X = X_L - X_C.

U(t) = U₀ sin ω t            2. 2

 

Рис. 2. 5

 

Рассмотрим цепь (рис. 2. 5), в которой к актив­ному сопротивлению R (резистору) приложено синусо­идальное напряжение ~U.

Векторная диаграмма для этой цепи приведе­на на рис. 2. 6 из неё очевидно векторы и имеют единое направление:        

                                                                                  Рис. 2. 6

 

 

Рис. 2. 7

 

Кривые на рис. 2. 7. показывают, что синусоиды тока и напряжения имеют одинаковую начальную фазу. В этом случае гово­рят, что ток и напряжение совпадают по фазе. Мгновенное значение мощности равно произведению мгновенных значений тока и напряжения. Это означает, что электрическая энергия необра­тимо превращается в теплоту независимо от направ­ления тока в цепи.

Те элементы цепи, на которых происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии (не только в теплоту), называ­ются активными сопротивлениями. Поэтому резис­тор представляет собой активное сопротивление.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: