- •1 3.Достоинства синусоидальных токов и области применения.
- •14.Изображение синусоидальных токов на комплексной плоскости.
- •15.Нагрузка в цепи переменного синусоидального тока.
- •16.Цепь синусоидального тока с активным сопротивлением.
- •17.Цепь синусоидального тока с индуктивностью.
- •18.Цепь синусоидального тока с емкостным сопротивлением.
- •19.Последовательное соединение цепи переменного тока.
16.Цепь синусоидального тока с активным сопротивлением.
Резистивный(активный)
элемент учитывает выделение теплоты в
том или ином месте электрич цепи. Его
характеризуют зависимостью напряжения
на нем u
от протекающего по нему току i(вольт-амперная
характеристика) или сопротивлением
R=u/i.
Если к резистивному элементу приложено
напряжение u=Umsin(t+u)
, то по зак Ома для мгновенных значений
i=u/R=
Umsin(t+u)/R;
ток изменяется так же по синусоидальному
закону i=Imsin(t+i),
где Im=Um/R,
разделив обе части на
получим
соотношение для действительных значений
I=U/R.
Начальная фаза i=u,
т.е. напряжение и ток совпадают по фазе.
Заменив мгновенные значения i
и u
комплексными выражениями в показательной
форме
;
и
разделив
на
получим
,
т.к.
i=u,
то
(по закону Ома). В комплексной форме с
активным сопротивлением
; падение напряжения на участке
с активным сопротивлением ;
Мгновенная мощность равна p=UmImsin2(t).
17.Цепь синусоидального тока с индуктивностью.
Индуктивный
элемент позволяет учитывать явление
наведения ЭДС и явление накопления
энергии в магнитном поле реальных
элементов электрич цепей. Его характеризуют
вебер-амперной характеристикой
(зависимость Ф от i)
или индуктивностью L=Ф/i.
На схеме замещения индуктивную катушку
можно представить в виде последовательно
соединенных индуктвного и резистивного
элементов. Приложим к индукт эл-ту
синуоидальное напряжение u=Umsin(t+u),
тогда ток di=(1/L)udt,
Синусоидальный ток в индуктивном эл-те: i=Imsin(t+i), Im=Um/(L); действующее значение I=U/(L); где L=XL – индуктивное сопротивление, =2f (f-частота тока). Ток по фазе отстает от напряжения на /2. =u-I=/2.
Заменим
мгновенные значения напряжения и тока
их комплексными выражениями:
,
то по зак Ома
падение
напряжения
; мгновенное значение мощности
p=
UIsin(2t).
18.Цепь синусоидального тока с емкостным сопротивлением.
Емкостной
элемент – это идеализированный элемент
цепи, по своим физич св-вам приближается
к конденсаторам, он позволяет учесть
протекание токов смещения и явление
накопления энергии в электрическом
поле реальных эл-тов электрической
цепи. Его характеризует зависимость
заряда q
от напряжения u
(кулон-вольтная характеристика) или
ёмкость C=q/u.
Если к емкостному эл-ту приложено
синусоид напряжение uC=Umsin(t+u),
то ток зарядки-разрядки емк
ток
синусоидальный i=Imsin(t+i);
угол сдвига фаз м/у напряж и током
=u+I=-/2.
Амплитуда тока Im=CUm,
а его действующее значение I=CU;
1/(С)=XC
– емкостное сопротивление.
XC=1/(C)=1/(2fC).
Заменив
мгновенные значения напряжения и тока
комплексными выражен в показ-ной форме:
-
по зак Ома .
Падение
напряжения на участке цепи с емкостным
эл-том в комплексной форме:
.
В цепи содержащей емкость происходит
преобразов эл-ой энергии в энергию
электрич поля. p=UIsin(2t).
Качественно мощность на емкости
характеризуется QC=I2/(C)
. Энергия электрич поля: W=CU2/2.
Если проинтегрировать по времени обе
части равенства
,
то получим
.
Это равенство позволяет определить напряжение на конденсаторе через ток.
