Материал: 1824

Рис. 16. Электрическая схема, графики изменения напряжения, тока

и векторная диаграмма для цепи с активным сопротивлением

Так как цепь обладает только активным сопротивлением, то согласно закону Ома для участка цепи

Как видно из рис. 17, мощность в цепи с активным сопротивлением изменяется по величине, но не изменяется по направлению.

u, i, p

p

u

i

ωt

Рис. 17. Графики изменения мгновенных значений тока,

напряжения и мощности в цепи с активным сопротивлением

То есть электрическая мощность каждые полпериода забирается в виде импульса из сети и превращается в другие виды мощности. Такая мощность называется активной.

Величина активной мощности определяется по формуле

Активная мощность измеряется в ваттах (Вт).

2.2.2. Цепь переменного тока с индуктивным элементом

Рассмотрим цепь переменного тока с идеальной катушкой с индуктивностью L (рис. 18). Активное сопротивление катушки равно нулю

(R=0).

I

90°

Рис. 18. Электрическая схема, графики изменения напряжения, тока, ЭДС

самоиндукции и векторная диаграмма для цепи с индуктивным элементом

Под действием синусоидального напряжения в цепи с индуктивным элементом протекает синусоидальный ток

В результате этого вокруг катушки возникает переменное магнитное поле и в катушке наводится ЭДС самоиндукции. При R=0 напряжение источника U целиком идет на уравновешивание этой ЭДС:

выражению (67) ЭДС находится в противофазе с приложенным напряжением (см. рис. 18).

Катушка в цепи переменного тока оказывает этому току

Это сопротивление имеет размерность Ом.

Мгновенная мощность для цепи с индуктивным сопротивлением

u, i, p

p

u

Рис. 19. Графики изменения напряжения, тока и мощности в цепи с индуктивным сопротивлением

Из рис. 19 видно, что при одинаковых знаках напряжения и тока мгновенная мощность положительна, а при разных знаках – отрицательна. Это означает, что мощность в первую четверть периода забирается из сети и запасается в магнитном поле катушки, а в следующую четверть периода возвращается в сеть, т.е. происходит перекачивание энергии от источника к потребителю и обратно. Для количественной характеристики интенсивности обмена энергией между источником и катушкой служит реактивная мощность

Размерностью этой мощности является вольт-ампер реактивный (ВАр).

2.2.3. Цепь переменного тока с емкостным элементом

На рис. 20 приведена схема цепи переменного тока с емкостным элементом (конденсатором).

Под действием синусоидального напряжения

или

где С – емкость; q – заряд на электродах емкостного элемента.

Из выражений (74) и (76) видно, что в цепи с емкостным элементом ток опережает по фазе напряжение на угол 90º ( ) (см. рис. 20).

I

U 90º

Рис. 20. Электрическая схема, графики изменения напряжения, тока

и векторная диаграмма для цепи с емкостным элементом

В цепи переменного тока емкостный элемент обладает сопротивлением, которое называется емкостным и обозначается ХС.

Мгновенная мощность в цепи с емкостным сопротивлением будет в противофазе с мгновенной мощностью в цепи с индуктивным элементом