1 Sumber elektrik yang sebenar dan ideal. tenaga. Litar setara. Sebarang sumber tenaga elektrik menukarkan jenis tenaga lain (mekanikal, cahaya, kimia, dll.) kepada tenaga elektrik. Arus dalam sumber tenaga elektrik diarahkan daripada terminal negatif kepada positif disebabkan oleh daya luaran yang ditentukan oleh jenis tenaga yang ditukarkan oleh sumber kepada tenaga elektrik. Sumber sebenar tenaga elektrik semasa menganalisis litar elektrik boleh diwakili sama ada sebagai sumber voltan atau sebagai sumber arus. Ini ditunjukkan di bawah menggunakan contoh bateri biasa.
Kaedah mewakili sumber sebenar tenaga elektrik berbeza antara satu sama lain dalam litar setara (litar pengiraan). Dalam Rajah. 15 sumber sebenar diwakili (digantikan) oleh litar punca voltan, dan dalam Rajah. 16, sumber sebenar diwakili (digantikan) oleh litar sumber semasa.
|
|
|
||
|
|
|||
|
| |||
Tempoh(T) ialah masa (s) semasa pembolehubah membuat ayunan lengkap. Kekerapan- bilangan tempoh sesaat. Unit frekuensi ialah Hertz (disingkat Hz), 1 Hz bersamaan dengan satu getaran sesaat. Tempoh dan kekerapan adalah berkaitan T = 1/f. Berubah dari semasa ke semasa, kuantiti sinusoidal (voltan, arus, emf) mengambil nilai yang berbeza. Nilai kuantiti pada masa tertentu dipanggil serta-merta. Amplitud- nilai terbesar kuantiti sinusoidal. Amplitud arus, voltan dan EMF dilambangkan dalam huruf besar dengan indeks: I m, U m, E m, dan nilai serta-merta mereka ditunjukkan dalam huruf kecil i, u, e. Nilai serta-merta bagi kuantiti sinusoidal, contohnya arus, ditentukan oleh formula i = I m sin(ωt + ψ), di mana ωt + ψ ialah sudut fasa yang menentukan nilai kuantiti sinusoidal pada masa tertentu; ψ ialah fasa awal, iaitu sudut yang menentukan nilai kuantiti pada saat permulaan masa. Kuantiti sinusoidal yang mempunyai frekuensi yang sama tetapi fasa awal yang berbeza dipanggil fasa-anjakan.
3 Dalam Rajah. Rajah 2 menunjukkan graf kuantiti sinusoidal (arus, voltan) yang dianjak dalam fasa. Apabila fasa awal dua kuantiti adalah sama ψ i = ψ u, maka perbezaan ψ i − ψ u = 0 dan, oleh itu, tiada anjakan fasa φ = 0 (Rajah 3). Keberkesanan tindakan mekanikal dan haba arus ulang alik dinilai oleh nilai berkesannya. Nilai berkesan arus ulang-alik adalah sama dengan nilai arus terus, yang, dalam masa yang sama dengan satu tempoh arus ulang-alik, akan melepaskan dalam rintangan yang sama jumlah haba yang sama seperti arus ulang-alik. Nilai berkesan ditunjukkan dalam huruf besar tanpa indeks: Saya, U, E. nasi. 2 Graf arus dan voltan sinusoidal, fasa beralih. nasi. 3 Graf arus sinusoidal dan voltan yang berada dalam fasa
Untuk kuantiti sinusoidal, nilai berkesan dan amplitud dikaitkan dengan hubungan:
I=I M /√2; U=U M /√2; E=E M √2. Nilai berkesan arus dan voltan diukur dengan ammeter dan voltmeter arus ulang alik, dan nilai kuasa purata diukur dengan wattmeter.
4 Nilai RMS (berkesan).kekuatanarus ulang alik Mereka memanggil jumlah arus terus, tindakan yang akan menghasilkan kerja yang sama (kesan terma atau elektrodinamik) sebagai arus ulang alik yang dipersoalkan dalam satu tempoh. Dalam kesusasteraan moden, takrifan matematik kuantiti ini lebih kerap digunakan - nilai purata kuasa dua punca arus ulang-alik. Dengan kata lain, nilai semasa berkesan boleh ditentukan dengan formula:
.
Untuk ayunan arus harmonik
5Formula tindak balas induktif:
di mana L ialah kearuhan.
Formula kapasiti:
di mana C ialah kapasiti.
Kami mencadangkan untuk mempertimbangkan litar arus ulang-alik, yang merangkumi satu rintangan aktif, dan lukiskannya dalam buku nota anda. Selepas menyemak angka itu, saya memberitahu anda bahawa dalam litar elektrik (Rajah 1, a) di bawah pengaruh voltan ulang-alik, arus ulang-alik mengalir, perubahannya bergantung kepada perubahan voltan. Jika voltan meningkat, arus dalam litar meningkat, dan apabila voltan sifar, tiada arus dalam litar. Perubahan arahnya juga akan bertepatan dengan perubahan arah voltan
(Rajah 1, c).
Rajah 1. Litar AC dengan rintangan aktif: a – gambar rajah; b – gambarajah vektor; c – gambar rajah gelombang
Saya secara grafik menggambarkan pada papan sinusoid arus dan voltan yang berada dalam fasa, menjelaskan bahawa walaupun adalah mungkin untuk menentukan tempoh dan kekerapan ayunan, serta nilai maksimum dan berkesan dari sinusoid, ia adalah agak sukar. untuk membina sinusoid. Cara yang lebih mudah untuk mewakili nilai arus dan voltan ialah vektor. Untuk ini, vektor voltan (mengikut skala) harus diplot ke kanan dari titik yang dipilih secara sewenang-wenangnya. Guru menjemput pelajar untuk memplot sendiri vektor semasa, mengingatkan mereka bahawa voltan dan arus berada dalam fasa. Selepas membina gambar rajah vektor (Rajah 1, b), ia harus ditunjukkan bahawa sudut antara voltan dan vektor arus adalah sifar, i.e. = 0. Kekuatan semasa dalam litar sedemikian akan ditentukan oleh hukum Ohm: Soalan 2. Litar AC dengan reaktans induktif Mari kita pertimbangkan litar elektrik arus ulang alik (Rajah 2, a), yang termasuk reaktans induktif. Rintangan sedemikian ialah gegelung dengan sebilangan kecil lilitan wayar keratan rentas besar, di mana rintangan aktif biasanya dianggap sama dengan 0.
nasi. 2. Litar AC dengan tindak balas induktif
Di sekeliling lilitan gegelung, apabila arus berlalu, medan magnet berselang-seli akan tercipta, mendorong emf aruhan diri dalam lilitan. Mengikut peraturan Lenz, kesan induksi sentiasa menentang punca yang menyebabkannya. Dan kerana aruhan kendiri disebabkan oleh perubahan arus ulang alik, ia menghalang laluannya. Rintangan yang disebabkan oleh aruhan diri dipanggil induktif dan dilambangkan dengan huruf x L. Reaktans induktif gegelung bergantung kepada kadar perubahan arus dalam gegelung dan kearuhannya L: di mana X L ialah tindak balas induktif, Ohm; – frekuensi sudut arus ulang alik, rad/s; L ialah kearuhan gegelung, G.
Kekerapan sudut == ,
oleh itu, .
Kapasitan dalam litar arus ulang alik. Sebelum memulakan penjelasan, perlu diingatkan bahawa terdapat beberapa kes apabila dalam litar elektrik, sebagai tambahan kepada rintangan aktif dan induktif, terdapat juga rintangan kapasitif. Peranti yang direka untuk menyimpan cas elektrik dipanggil kapasitor. Kapasitor paling mudah ialah dua wayar yang dipisahkan oleh lapisan penebat. Oleh itu, wayar berbilang teras, kabel, belitan motor elektrik, dll. mempunyai kapasitansi. Penjelasan itu disertakan dengan demonstrasi pelbagai jenis kapasitor dan kapasitansi dan sambungannya dalam litar elektrik. Saya mencadangkan untuk mempertimbangkan kes apabila satu reaktans kapasitif mendominasi dalam litar elektrik, dan reaktans aktif dan induktif boleh diabaikan kerana nilainya yang kecil (Rajah 6, a). Jika kapasitor disambungkan ke litar DC, maka tiada arus akan mengalir melalui litar, kerana terdapat dielektrik antara plat kapasitor. Jika kapasitansi disambungkan kepada litar arus ulang alik, maka arus / akan mengalir melalui litar, disebabkan oleh mengecas semula kapasitor. Pengecasan berlebihan berlaku kerana voltan ulang-alik mengubah arahnya dan oleh itu jika kita menyambungkan ammeter dalam litar ini, maka ia akan menunjukkan arus pengecasan dan nyahcas kapasitor. Tiada arus yang melalui kapasitor dalam kes ini sama ada. Kekuatan arus yang mengalir dalam litar dengan reaktans kapasitif bergantung pada kemuatan kapasitor Xc dan ditentukan oleh hukum Ohm. 
di mana U ialah voltan sumber emf, V; Xc – kemuatan, Ohm; / – kekuatan semasa, A.
nasi. 3. Litar AC dengan kemuatan
Kapasitan, seterusnya, ditentukan oleh formula 
di mana C ialah kemuatan pemuat, F. Saya menjemput pelajar membina gambar rajah vektor arus dan voltan dalam litar dengan kemuatan. Izinkan saya mengingatkan anda bahawa apabila mengkaji proses dalam litar elektrik dengan reaktans kapasitif, didapati bahawa arus membawa voltan dengan sudut φ = 90°. Anjakan fasa arus dan voltan ini hendaklah ditunjukkan pada gambar rajah gelombang. Saya secara grafik menggambarkan sinusoid voltan pada papan (Rajah 3, b) dan mengarahkan pelajar untuk melukis secara bebas sinusoid arus yang mendahului voltan dengan sudut 90°.
§ 54. Kearuhan dalam litar arus ulang alik
Laluan arus elektrik melalui konduktor atau gegelung disertai dengan penampilan medan magnet. Mari kita pertimbangkan litar elektrik arus ulang-alik (Rajah 57, a), yang termasuk induktor dengan sebilangan kecil lilitan wayar keratan rentas yang agak besar, rintangan aktif yang boleh dianggap hampir sama dengan sifar.
Di bawah pengaruh e. d.s. penjana, arus ulang alik mengalir dalam litar, mengujakan fluks magnet ulang alik. Aliran ini melintasi lilitan "sendiri" gegelung dan daya gerak elektrik aruhan diri timbul di dalamnya
di mana L- kearuhan gegelung;
- kadar perubahan arus di dalamnya.
Daya gerak elektrik induksi diri, mengikut peraturan Lenz, sentiasa menentang punca yang menyebabkannya. Sejak e. d.s. aruhan kendiri sentiasa menentang perubahan arus ulang alik yang disebabkan oleh e. d.s. penjana, ia menghalang laluan arus ulang alik. Dalam pengiraan, ini diambil kira oleh reaktans induktif, yang dilambangkan XL dan diukur dalam ohm.
Oleh itu, tindak balas induktif gegelung XL, bergantung kepada nilai e. d.s. induksi diri, dan oleh itu ia, seperti e. d.s. aruhan sendiri, bergantung pada kadar perubahan arus dalam gegelung (pada frekuensi ω) dan pada kearuhan gegelung L
XL = ω L, (58)
di mana XL- tindak balas induktif, ohm;
ω - frekuensi sudut arus ulang alik, rad/sec;
L- kearuhan gegelung, gn.
Oleh kerana frekuensi sudut arus ulang alik ialah ω = 2π f, maka tindak balas induktif
XL= 2π f L, (59)
di mana f- Kekerapan AC, Hz.
Contoh. Gegelung dengan kearuhan L = 0,5 gn, disambungkan kepada sumber arus ulang alik yang frekuensinya f = 50 Hz. takrifkan:
1) tindak balas induktif gegelung pada frekuensi f = 50 Hz;
2) rintangan induktif gegelung ini kepada arus ulang alik, frekuensinya f = 800 Hz.
Penyelesaian . Reaktans induktif kepada arus ulang alik pada f = 50 Hz
XL= 2π f L= 2 · 3.14 · 50 · 0.5 = 157 ohm.
Pada frekuensi semasa f = 800 Hz
XL= 2π f L= 2 · 3.14 · 800 · 0.5 = 2512 ohm.
Contoh di atas menunjukkan bahawa tindak balas induktif gegelung meningkat dengan peningkatan kekerapan arus ulang-alik yang mengalir melaluinya. Apabila kekerapan arus berkurangan, tindak balas induktif berkurangan. Untuk arus terus, apabila arus dalam gegelung tidak berubah dan fluks magnet tidak melintasi lilitannya, cth. d.s. aruhan diri tidak berlaku, tindak balas induktif gegelung XL sama dengan sifar. Induktor untuk arus terus hanyalah rintangan
Mari kita ketahui bagaimana z berubah. d.s. aruhan sendiri, apabila arus ulang alik mengalir melalui induktor.
Adalah diketahui bahawa dengan kearuhan gegelung malar e. d.s. aruhan kendiri bergantung kepada kadar perubahan kekuatan semasa dan ia sentiasa terarah kepada punca yang menyebabkannya.
Pada graf (Rajah 57, c) arus ulang alik ditunjukkan dalam bentuk sinusoid (garis pepejal). Pada suku pertama tempoh, arus meningkat daripada sifar kepada nilai maksimum. Daya elektromotif aruhan diri e c, mengikut peraturan Lenz, menghalang peningkatan arus dalam litar. Oleh itu, graf (garis putus-putus) menunjukkan bahawa ec pada masa ini mempunyai nilai negatif. Pada suku kedua tempoh, arus dalam gegelung berkurangan kepada sifar. Pada masa ini e. d.s. aruhan diri mengubah arahnya dan meningkat, menghalang arus daripada berkurangan. Pada suku ketiga tempoh, arus menukar arahnya dan secara beransur-ansur meningkat kepada nilai maksimumnya; e. d.s. aruhan kendiri mempunyai nilai positif lagi, apabila kekuatan semasa berkurangan, e. d.s. aruhan kendiri sekali lagi mengubah arahnya dan sekali lagi menghalang arus daripada berkurangan dalam litar.
Daripada perkara di atas ia mengikuti bahawa arus dalam litar dan e. d.s. induksi kendiri berada di luar fasa. Arus mendahului e. d.s. aruhan kendiri dalam fasa dengan suku tempoh atau dengan sudut φ = 90°. Ia juga perlu diingat bahawa dalam litar dengan kearuhan tidak mengandungi r, pada setiap saat daya gerak elektrik aruhan kendiri diarahkan ke arah voltan penjana. U. Dalam hal ini, voltan dan e. d.s. induksi kendiri e c juga dianjakkan dalam fasa relatif antara satu sama lain sebanyak 180°.
Daripada perkara di atas, ia mengikuti bahawa dalam litar arus ulang-alik yang mengandungi hanya induktansi, arus ketinggalan di belakang voltan yang dihasilkan oleh penjana dengan sudut φ = 90° (suku tempoh) dan mendahului e. d.s. aruhan kendiri sebanyak 90°. Kita juga boleh mengatakan bahawa dalam litar induktif voltan adalah 90° lebih awal daripada arus dalam fasa.
Mari bina gambarajah vektor arus dan voltan untuk litar arus ulang-alik dengan reaktans induktif. Untuk melakukan ini, mari kita ketepikan vektor semasa saya secara mendatar pada skala yang telah kami pilih (Rajah 57, b.)
Untuk menunjukkan pada gambar rajah vektor bahawa voltan mendahului arus dalam fasa dengan sudut φ = 90°, kami memplotkan vektor voltan U ke atas pada sudut 90°. Hukum Ohm untuk litar dengan kearuhan boleh dinyatakan seperti berikut:
Perlu ditekankan bahawa terdapat perbezaan yang ketara antara rintangan induktif dan aktif kepada arus ulang-alik.
Apabila beban perintang disambungkan kepada alternator, tenaga tidak dapat diperoleh semula oleh rintangan rintangan.
Jika tindak balas induktif disambungkan kepada sumber arus ulang-alik r= 0, maka tenaganya, manakala kekuatan semasa meningkat, dibelanjakan untuk pengujaan medan magnet. Mengubah medan ini menyebabkan e. d.s. induksi kendiri. Apabila arus berkurangan, tenaga yang disimpan dalam medan magnet disebabkan oleh e. d.s. aruhan kendiri dikembalikan semula kepada penjana.
Pada suku pertama tempoh, kekuatan semasa dalam litar dengan induktansi meningkat dan tenaga sumber arus terkumpul dalam medan magnet. Pada masa ini e. d.s. aruhan kendiri diarahkan terhadap voltan.
Apabila arus mencapai nilai maksimumnya dan mula berkurangan pada suku kedua tempoh tersebut, maka mis. d.s. aruhan diri, mengubah arahnya, cenderung untuk mengekalkan arus dalam litar. Di bawah pengaruh e. d.s. Induksi diri, tenaga medan magnet kembali kepada sumber tenaga - penjana. Pada masa ini, penjana beroperasi dalam mod enjin, menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal.
Pada suku ketiga tempoh itu, kekuatan semasa dalam litar di bawah pengaruh e. d.s. penjana meningkat, dan pada masa yang sama arus mengalir ke arah yang bertentangan. Pada masa ini, tenaga penjana sekali lagi terkumpul dalam medan magnet induktansi.
Pada suku keempat tempoh itu, kekuatan semasa dalam litar berkurangan, dan tenaga terkumpul dalam medan magnet di bawah pengaruh e. d.s. aruhan kendiri dikembalikan kepada penjana semula.
Oleh itu, pada suku pertama dan ketiga setiap tempoh, alternator menghabiskan tenaganya dalam litar dengan kearuhan untuk mencipta medan magnet, dan pada suku kedua dan keempat setiap tempoh, tenaga yang disimpan dalam medan magnet gegelung sebagai hasil daripada e. d.s. aruhan kendiri, kembali semula ke penjana.
Ia berikutan daripada ini bahawa beban induktif, tidak seperti beban aktif, secara purata tidak menggunakan tenaga yang dihasilkan oleh penjana, dan dalam litar dengan induktansi, tenaga "dipam" dari penjana ke beban induktif dan belakang, iaitu, turun naik tenaga berlaku.
Daripada perkara di atas, tindak balas induktif adalah reaktif. Dalam litar yang mengandungi reaktans, tenaga berayun dari penjana ke beban dan belakang.
Terdapat dua jenis - aktif dan reaktif. Yang aktif diwakili oleh perintang, lampu pijar, gegelung pemanasan, dll. Dalam erti kata lain, semua elemen di mana arus yang mengalir secara langsung melakukan kerja yang berguna atau, dalam kes tertentu, menyebabkan pemanasan konduktor yang dikehendaki. Sebaliknya, reaktif ialah istilah umum. Ia merujuk kepada reaktansi kapasitif dan induktif. Dalam elemen litar yang mempunyai reaktansi, pelbagai transformasi tenaga perantaraan berlaku semasa laluan arus elektrik. Sebuah kapasitor (kapasiti) mengumpul cas dan kemudian melepaskannya ke dalam litar. Contoh lain ialah tindak balas induktif bagi gegelung, di mana sebahagian daripada tenaga elektrik ditukar kepada medan magnet.
Malah, tiada rintangan aktif atau reaktif "tulen". Selalu ada komponen yang bertentangan. Sebagai contoh, apabila mengira wayar untuk talian kuasa jarak jauh, bukan sahaja kapasitansi diambil kira. Dan apabila mempertimbangkan reaktans induktif, anda perlu ingat bahawa kedua-dua konduktor dan sumber kuasa membuat pelarasan mereka sendiri kepada pengiraan.
Apabila menentukan jumlah rintangan bahagian litar, adalah perlu untuk menambah komponen aktif dan reaktif. Selain itu, adalah mustahil untuk mendapatkan jumlah langsung menggunakan operasi matematik biasa, jadi mereka menggunakan kaedah penambahan geometri (vektor). Segi tiga tepat dibina, dua kaki daripadanya mewakili rintangan aktif dan induktif, dan hipotenus adalah jumlah. Panjang segmen sepadan dengan nilai semasa.
Mari kita pertimbangkan reaktans induktif dalam litar arus ulang alik. Mari kita bayangkan litar ringkas yang terdiri daripada sumber kuasa (EMF, E), perintang (komponen aktif, R) dan gegelung (aruhan, L). Oleh kerana tindak balas induktif timbul disebabkan oleh emf induktif diri (Esi) dalam lilitan gegelung, jelas bahawa ia meningkat dengan peningkatan dalam kearuhan litar dan peningkatan dalam nilai arus yang mengalir melalui litar. .
Hukum Ohm untuk litar sedemikian kelihatan seperti:
E + E si = I*R.
Setelah menentukan derivatif arus dengan masa (I pr), kita boleh mengira aruhan diri:
E si = -L*I pr.
Tanda "-" dalam persamaan menunjukkan bahawa tindakan Esi diarahkan terhadap perubahan dalam nilai semasa. Peraturan Lenz menyatakan bahawa dengan sebarang perubahan dalam arus, emf induktif kendiri berlaku. Dan kerana perubahan dalam litar sedemikian adalah semula jadi (dan sentiasa berlaku), maka E si membentuk tindak balas yang ketara atau, yang juga benar, rintangan. Dalam kes sumber kuasa, pergantungan ini tidak berlaku dan jika anda cuba menyambungkan gegelung (aruhan) ke litar sedemikian, litar pintas klasik akan berlaku.
Untuk mengatasi Esi, sumber kuasa mesti mencipta perbezaan potensi sedemikian pada terminal gegelung yang cukup, sekurang-kurangnya, untuk mengimbangi rintangan Esi. Ini bermakna:
U kucing = -E si.
Dalam erti kata lain, voltan merentasi induktansi adalah sama secara berangka dengan daya gerak elektrik aruhan diri.
Memandangkan apabila arus dalam litar meningkat, medan vorteks penjanaan pula meningkat, menyebabkan peningkatan arus balas dalam induktansi, kita boleh mengatakan bahawa terdapat peralihan fasa antara voltan dan arus. Satu ciri berikut daripada ini: kerana EMF aruhan sendiri menghalang sebarang perubahan dalam arus, apabila ia meningkat (suku pertama tempoh pada sinusoid), arus berlawanan dijana oleh medan, tetapi apabila ia jatuh (suku kedua ), sebaliknya, arus teraruh diarahkan bersama dengan yang utama. Iaitu, jika kita secara teorinya menganggap kewujudan sumber kuasa yang ideal tanpa rintangan dalaman dan induktansi tanpa komponen aktif, maka turun naik tenaga "gegelung sumber" boleh berlaku selama-lamanya.
Kita tahu bahawa arus aruhan kendiri gegelung memenuhi peningkatan arus penjana. ini penentangan arus aruhan kendiri gegelung kepada arus yang semakin meningkat penjana dipanggil tindak balas aruhan.
Sebahagian daripada tenaga arus ulang alik penjana dibelanjakan untuk mengatasi tindak balas ini. Semua bahagian tenaga ini ditukar sepenuhnya kepada tenaga medan magnet gegelung. Apabila arus penjana berkurangan, medan magnet gegelung juga akan berkurangan, memotong gegelung dan mendorong arus aruhan kendiri dalam litar. Sekarang arus aruhan sendiri akan mengalir ke arah yang sama dengan arus penjana yang semakin berkurangan.
Oleh itu, semua tenaga yang dibelanjakan oleh arus penjana untuk mengatasi daya balas arus aruhan kendiri gegelung dikembalikan sepenuhnya ke litar dalam bentuk tenaga arus elektrik. Oleh itu, tindak balas induktif adalah reaktif, iaitu, ia tidak menyebabkan kehilangan tenaga tidak dapat dipulihkan.
Unit tindak balas induktif ialah Ohm
Reaktans induktif dilambangkan dengan X L.
Huruf X- bermaksud tindak balas, dan L bermaksud tindak balas ini adalah induktif.
f - frekuensi Hz, L - kearuhan gegelung H, X L - reaktans induktif Ohm
Hubungan antara fasa U dan I pada X L
Oleh kerana rintangan aktif gegelung adalah sama dengan sifar (rintangan induktif semata-mata), maka semua voltan yang digunakan oleh penjana kepada gegelung digunakan untuk mengatasi e. d.s. kearuhan kendiri gegelung. Ini bermakna graf voltan yang digunakan oleh penjana kepada gegelung adalah sama dalam amplitud dengan graf e. d.s. aruhan kendiri gegelung dan berada dalam antifasa dengannya.
Voltan yang digunakan oleh penjana kepada tindak balas aruhan tulen dan arus yang mengalir dari penjana melalui tindak balas aruhan tulen dialihkan dalam fasa sebanyak 90 0, i.e. iaitu voltan membawa arus sebanyak 90 0.
Sebagai tambahan kepada reaktans induktif, gegelung sebenar juga mempunyai rintangan aktif. Rintangan ini harus dianggap bersambung secara bersiri.
Pada rintangan aktif gegelung, voltan yang digunakan oleh penjana dan arus yang datang dari penjana adalah dalam fasa.
Pada reaktans induktif semata-mata, voltan yang dikenakan oleh penjana dan arus yang datang daripada penjana dianjak mengikut fasa sebanyak 90 0. Voltan membawa arus sebanyak 90 0. Voltan yang terhasil digunakan oleh penjana kepada gegelung ditentukan oleh peraturan selari.
klik pada gambar untuk besarkan
Voltan terhasil yang digunakan oleh penjana kepada gegelung sentiasa membawa arus dengan sudut kurang daripada 90 0.
Magnitud sudut φ bergantung pada nilai rintangan aktif dan induktif gegelung.
Mengenai rintangan gegelung yang terhasil
Rintangan gegelung yang terhasil tidak boleh didapati dengan menjumlahkan nilai rintangan aktif dan reaktifnya.
Rintangan gegelung Z yang terhasil ialah
), kami menganggap rintangan aktif litar ini adalah sifar.
Walau bagaimanapun, pada hakikatnya, kedua-dua wayar gegelung itu sendiri dan wayar penyambung mempunyai, walaupun kecil, rintangan aktif, jadi litar tidak dapat tidak menggunakan tenaga sumber semasa.
Oleh itu, apabila menentukan jumlah rintangan litar luaran, anda perlu menambah rintangan reaktif dan aktifnya. Tetapi adalah mustahil untuk menambah kedua-dua rintangan ini, yang berbeza sifatnya.
Dalam kes ini, jumlah rintangan litar kepada arus ulang alik didapati dengan penambahan geometri.
Segi tiga tegak dibina (lihat Rajah 1), satu sisi ialah nilai reaktans induktif, dan satu lagi ialah nilai rintangan aktif. Jumlah rintangan litar yang diperlukan ditentukan oleh sisi ketiga segi tiga.
Rajah 1. Penentuan impedans litar yang mengandungi rintangan induktif dan aktif
Jumlah rintangan litar dilambangkan dengan huruf Latin Z dan diukur dalam ohm. Daripada pembinaan jelas bahawa jumlah rintangan sentiasa lebih besar daripada rintangan induktif dan aktif yang diambil secara berasingan.
Ungkapan algebra untuk jumlah rintangan litar ialah:
di mana Z - rintangan jumlah, R - rintangan aktif, XL - rintangan induktif litar.
Oleh itu, Jumlah rintangan litar arus ulang-alik, yang terdiri daripada rintangan aktif dan induktif, adalah sama dengan punca kuasa dua jumlah kuasa dua rintangan aktif dan aruhan litar ini.
Untuk litar sedemikian ia akan dinyatakan dengan formula I = U / Z, di mana Z ialah jumlah rintangan litar.
Marilah kita menganalisis apakah voltan jika litar, sebagai tambahan kepada dan dan peralihan fasa antara arus dan induktansi, juga mempunyai rintangan aktif yang agak besar. Dalam amalan, litar sedemikian boleh, sebagai contoh, litar yang mengandungi induktor tanpa teras besi, luka dari wayar nipis (cekik frekuensi tinggi).
Dalam kes ini, peralihan fasa antara arus dan voltan tidak lagi menjadi suku tempoh (seperti yang berlaku dalam litar dengan hanya reaktans induktif), tetapi lebih kurang; Lebih-lebih lagi, semakin besar rintangan aktif, semakin kecil anjakan fasa.
Rajah 2. Arus dan voltan dalam litar yang mengandungi R dan L
Sekarang ia sendiri tidak dalam antifasa dengan voltan sumber semasa, kerana ia tidak lagi beralih berbanding voltan dengan separuh tempoh, tetapi kurang. Di samping itu, voltan yang dicipta oleh sumber semasa di terminal gegelung tidak sama dengan emf induktif diri, tetapi lebih besar daripadanya dengan jumlah penurunan voltan dalam rintangan aktif wayar gegelung. Dengan kata lain, voltan pada gegelung terdiri daripada dua komponen:
u L - komponen reaktif voltan, mengimbangi tindakan EMF aruhan diri,
u R ialah komponen aktif voltan yang digunakan untuk mengatasi rintangan aktif litar.
Jika kita memasukkan rintangan aktif yang besar secara bersiri dengan gegelung, anjakan fasa akan berkurangan sehingga sinusoid semasa hampir akan mengejar sinusoid voltan dan perbezaan fasa di antara mereka hampir tidak dapat dilihat. Dalam kes ini, amplitud komponen dan akan lebih besar daripada amplitud komponen.
Dengan cara yang sama, anda boleh mengurangkan anjakan fasa malah mengurangkannya sepenuhnya kepada sifar jika anda mengurangkan kekerapan penjana dalam beberapa cara. Pengurangan dalam kekerapan akan membawa kepada penurunan dalam EMF aruhan diri, dan akibatnya kepada penurunan dalam peralihan fasa antara arus dan voltan dalam litar yang disebabkan olehnya.
Kuasa litar AC yang mengandungi induktor
Litar AC yang mengandungi gegelung tidak menggunakan tenaga daripada sumber arus dan litar tersebut mengalami proses pertukaran tenaga antara penjana dan litar.
Sekarang mari kita periksa bagaimana keadaan akan bertahan dengan kuasa yang digunakan oleh litar sedemikian.
Kuasa yang digunakan dalam litar AC adalah sama dengan produk arus dan voltan, tetapi oleh kerana arus dan voltan adalah kuantiti berubah, kuasa juga akan berubah. Dalam kes ini, kita boleh menentukan nilai kuasa untuk setiap saat dalam masa jika kita mendarabkan nilai semasa dengan nilai voltan yang sepadan dengan momen tertentu dalam masa.
Yang berikut digunakan untuk membina lengkung ini: peraturan pendaraban algebra: Apabila anda mendarab nilai positif dengan nilai negatif, anda mendapat nilai negatif, dan apabila anda mendarab dua nilai negatif atau dua positif, anda mendapat nilai positif.
Dalam Rajah. Rajah 4 menunjukkan graf kuasa untuk litar yang mengandungi kedua-dua rintangan induktif dan aktif. Dalam kes ini, pemindahan tenaga terbalik dari litar ke sumber semasa juga berlaku, tetapi pada tahap yang lebih rendah daripada dalam litar dengan satu reaktans induktif.
Setelah melihat graf kuasa di atas, kami sampai pada kesimpulan bahawa hanya peralihan fasa antara arus dan voltan dalam litar menghasilkan kuasa "negatif". Dalam kes ini, semakin besar peralihan fasa antara arus dan voltan dalam litar, semakin kurang kuasa yang digunakan oleh litar, dan, sebaliknya, semakin kecil peralihan fasa, semakin besar kuasa yang digunakan oleh litar.
