Омическое или активное сопротивление зависит от: Электрическое сопротивление ~ Электро мастер

Электрическое сопротивление ~ Электро мастер

Электрическое сопротивление


Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает току  сопротивление – это явление называется электрическим сопротивлением.
Сопротивление обозначается латинскими буквами R, X, Z. Используются также прописные буквы r, x, z.
R – активное сопротивление (омическое)
X – реактивное сопротивление (индуктивное, емкостное)
Z – полное сопротивление (активное)
Размерность сопротивления Ом, размерность записывается так – Ом.
Сопротивление рассчитывается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать по формуле:

R=U/I

где
R – сопротивление
U – разность электрических потенциалов на концах проводника (напряжение)
I – сила тока, протекающая между концами проводника под действием разности потенциалов (напряжения).
Сопротивление различных проводников зависит от материала и называется удельным сопротивление, единица измерения удельного сопротивления Ом*м, а величина удельного сопротивления обозначается символом ρ (ро).

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление проводника может быть рассчитано по формуле:

R= (ρ *l)/S

где
ρ – удельное сопротивление проводника
l – длинна проводника
S – площадь сечения проводника

Удельное сопротивление некоторых веществ (при t 20° C)

Вещество

Удельное сопротивление,  ρ
Ом*мм2

Алюминий

0,028

Вольфрам

0,055

Железо

0,098

Золото

0,023

Константан

0,44-0,52

Латунь

0,025-0,06

Манганин

0,42-0,48

Медь

0,0175

Молибден

0,057

Никелин

0,39-0,45

Никель

0,100

Олово

0,115

Ртуть

0,958

Свинец

0,221

Серебро

0,016

Тантал

0,155

Фехраль

1,1-1,3

Хром

0,027

Цинк

0,059





Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток.
Удельное сопротивление обратно пропорционально электрической проводимости.
Электрическая проводимость – это способность материала пропускать через себя электрический ток.
Из выше изложенного следует – чем меньше сопротивление проводника, тем больше его электрическая проводимость, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.

Виды электрического сопротивления:

Существует четыре вида электрического сопротивления:

1. Омическое сопротивление (активное сопротивление постоянному току)
2. Активное сопротивление (сопротивление переменному току)
3. Индуктивное сопротивление (реактивное сопротивление)
4. Емкостное сопротивление (реактивное сопротивление)

Рассмотрим каждое подробно:

Омическое сопротивление – сопротивление цепи постоянному току вызывающие безвозвратные потери энергии постоянного тока.
Величина омического сопротивления не зависит от величины  тока, это сопротивление материала (удельное сопротивление) и рассчитывается по формуле:

R=U/I

где
R – сопротивление
U – разность электрических потенциалов на концах проводника (напряжение)
I – сила тока, протекающая между концами проводника под действием разности потенциалов (напряжения).

Причиной потерь постоянного тока при омическом сопротивление является преодоление противодействия материала (его удельного сопротивления), энергия затраченная на преодоления противодействия материала превращается в тепловую.

Активное сопротивление – это сопротивление цепи переменному току вызывающие безвозвратные потери энергии переменного тока. Активное сопротивление обозначается латинской буквой Z и рассчитывается по формуле:

Z=R+jX

где
Z – импеданс
R — величина активного сопротивления
X — величина реактивного сопротивления
j — мнимая единица

Основной причиной вызывающей потери при активном сопротивление остается тоже, что и при омическом сопротивление – преодоление противодействия материала. Есть и другие причины, такие как
— поверхностный эффект
— вихревые токи
— потери за счет излучения электромагнитной энергии и др.

Абстрактно омическое и активное сопротивление можно представить как передвижение человека по узкому захламленному (препятствиями) коридору, который основную часть своей энергии будет безвозвратно тратить на преодоление этих препятствий, и чем больше удельное сопротивление проводника, тем захламленнее будет коридор.

Индуктивное сопротивление — обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в элементе электрической цепи. Изменение тока и, как следствие, изменение его магнитного поля вызывает препятствующее изменению этого тока ЭДС самоиндукции. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности  элемента и частоты  протекающего тока. Не вызывает безвозвратных потерь энергии.
Индуктивное сопротивление рассчитывается по формуле:

XL=ωL=2πfL

где
XL — индуктивное сопротивление проводника переменному току
ω — циклическая частота переменного тока
L — индуктивность проводника (катушки)
f- частота


На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии переменного тока генератора. Вся эта часть энергии полностью превращается в энергию магнитного поля катушки. Когда ток генератора будет убывать, магнитное поле катушки тоже будет убывать, пересекая витки катушки и индуктируя в цепи ток самоиндукции. Теперь ток самоиндукции будет идти в одном направлении с убывающим током генератора. Таким образом, вся энергия затраченная током генератора на преодоление противодействия тока самоиндукции катушки полностью вернулась в цепь в виде энергии электрического тока. Поэтому индуктивное сопротивление является реактивным, что значит не вызывающим безвозвратных потерь энергии.

Абстрактно индуктивное сопротивление можно представить как воду, текущую по трубе в которой установлена крыльчатка (водомер (счетчик воды) который установлен почти в каждой квартире), крыльчатка создает индуктивное сопротивление, чем больше ток (в нашем случае напор воды), тем больше сопротивление, при убывании напора воды крыльчатка пропустить всю оставшуюся воду, так как она крутиться в том же направлении, в которой течет вода. Из этого примера видно что такое индуктивное сопротивление и почему оно не вызывает безвозвратных потерь.

Индуктивную нагрузку (сопротивление) вызывают – индукционные печи и плиты, асинхронные двигатели (пылесосы, миксеры, фены) и т.д.
При индуктивной нагрузке в сеть генеруется реактивная мощность (ток по фазе отстает от напряжения), которая является паразитной и приводит к перегрузке электрический сетей и требует компенсации. Подробнее об этом будет написано в следующих статьях.

Емкостное сопротивление  — величина, характеризующая сопротивление, оказываемое переменному току электрической емкостью цепи (или ее участка).
Емкостное сопротивление рассчитывается по формуле:

Xc=1/ωC=1/2πfC

где
Xc  — емкостное сопротивление проводника переменному току
C — емкости элемента

Вся энергия затрачиваемая источником тока на преодоление емкостного сопротивления превращается в энергию электрического поля конденсатора. Когда конденсатор будет разряжаться вся энергия электрического поля вернется обратно в цепь в виде энергии электрического тока. Таким образом, емкостное сопротивление является реактивным.

 Абстрактно емкостное сопротивление можно представить как кастрюлю объемом 5 литров, в нашем случае объем кастрюли это не что иное, как ее емкость. При ее наполнении водой до краев, она будет переворачиваться, и вода из неё выливаться, после чего кастрюля будет снова наполняться (так же как и конденсатор при полном заряде будет разряжаться в сеть, после чего вновь заряжаться).

При емкостной нагрузке (конденсаторы) в сеть генерируется активная мощность (ток по фазе опережает напряжение). Активная мощность (конденсаторные батареи) используется для компенсации реактивной мощности.

Омическое сопротивление зависит от

Так как самоиндукция препятствует всякому резкому изменению силы тока в цепи, то, следовательно, она представляет собой для переменного тока особого рода сопротивление, называемое индуктивным сопротивлением. Чисто индуктивное сопротивление отличается от обычного омического сопротивления тем, что при прохождении через него переменного тока в нем не происходит потери мощности. Под чисто индуктивным сопротивлением мы понимаем сопротивление, оказываемое переменному току катушкой, проводник которой не обладает вовсе омическим сопротивлением. В действительности же всякая катушка обладает некоторым омическим сопротивлением. При этом наблюдается следующее явление: в течение одной четверти периода, когда ток возрастает, магнитное поле потребляет энергию из цепи, а в течение следующей четверти периода, когда ток убывает, возвращает ее в цепь.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ [РадиолюбительTV 25]

Виды сопротивлений


Омические сопротивления первичной и вторичной обмоток определяются измерением на постоянном токе. Омическое сопротивление в цепи протектор — сооружение складывается из сопротивления растеканию тока протектора, сопротивления растеканию тока сооружения и переходного сопротивления изоляции.

Омическое сопротивление каждой секции индукционных катушек при измерении мостом постоянного тока должно быть в пределах от 20 8 до 21 8 ом. Разность этих сопротивлений между секциями одной катушки не должна превышать 0 1 ом. Омическое сопротивление определяется сопротивлением толщины базы и зависит от геометрических размеров и удельного сопротивления базы. Для сплавного триода рис. Омическое сопротивление каждой электролитической ячейки зависит от концентрации раствора NaOH в потоке жидкости, протекающей в данный момент через данную точку поперечного сечения трубы.

Сигнал от каждой электролитической ячейки пооче-редко поступал в двухполупериод-ный выпрямитель и затем в виде постоянного тока, сила которого пропорциональна входному сигналу — на гальванометр магнитоэлектрического осциллографа и фиксировался на его диаграмме. Омическое сопротивление и реакция якоря уменьшают скорость нарастания напряжения возбудителя, особенно возбудителя с самовозбуждением.

Омическое сопротивление проявляется главным образом во время разрядов при больших плотностях тока. Чем выше плот-ноеть тока, тем больше падение напряжения при прохождении тока по внутренней цепи через сепараторы, тем большая часть общей разности потенциалов теряется бесполезно. Общий запас кислоты в аккумуляторе, обычно, ограничивает емкость только при разрядах малыми плотностями тока, так как в таких условиях удается достаточно полно использовать кислоту в электролите.

У положительных пластин кислоты расходуется больше, поэтому для облегчения ее доступа к ним пользуются ребристыми сепараторами, обращенными ребрами к положительным пластинам. Омическое сопротивление зависит от природы веществ, через которые проходит ток, и от температуры, а полное внутреннее сопротивление — еще и от силы тока и характера электродных процессов. Поэтому полное внутреннее сопротивление химического источника тока не является постоянной величиной.

Например, полное внутреннее сопротивление разряженного аккумулятора значительно больше, чем заряженного; у гальванических элементов оно колеблется от нескольких десятых ома до пяти и больше ом, а у аккумуляторов — от десятитысячных до десятых ома. С увеличением размеров источника тока сопротивление падает.

Уменьшение сопротивления при увеличении размеров-источника тока вызывается тем, что вследствие увеличения площади соприкосновения растворов электролита с электродами сопротивление раствора электролита падает. Чем выше плотность тока, тем больше падение напряжения при прохождении тока по внутренней цепи через сепараторы, тем большая часть общей разности потенциалов теряется бесполезно. Общий запас кислоты в аккумуляторе ограничивает емкость главным образом при разрядах токами малой плотности, так как в таких условиях возможен более глубокий разряд.

Омическое сопротивление этой катушки очень мало по сравнению с ее индуктивным сопротивлением. Если вторичное напряжение трансформатора постоянно, а для горения дуги нужно вполне определенное напряжение, то ток цепи будет определяться лишь величиной индуктивного сопротивления реактивной катушки.

Известно, что индуктивное сопротивление катушки зависит от магнитного сопротивления ее маг-нитопровода и количества витков. Омическое сопротивление и индуктивность соединений удобно выразить в относительной форме в виде отношения этих величин соответственно к омическому сопротивлению и к индуктивности пазового рассеяния обмотки. Омическое сопротивление Cтраница 1. Поделиться ссылкой:. Сплавной транзистор. Схема расположения датчиков в сечении трубы. Электрическая схема пряжения на реактивной аппарата СТЭ.

Падение напря.


Зависимость сопротивления проводника от температуры

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением резистором также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления. Сопротивление часто обозначается буквой R или r считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как. В г. Георг Ом экспериментальным путем открыл основной закон электрической цепи, научился вычислять сопротивление металлических проводников и вывел закон Ома.

От чего зависит сопротивление. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на нем. Это значит, что с увеличением напряжения.

Емкостное и индуктивное сопротивление в цепи переменного тока.

Обозначается буквой R. Элементы цепей подразделяются на активные и пассивные. Основной признак активного элемента — его способность отдавать электрическую энергию. Типичными примерами активных элементов являются источники электрической энергии, усилители электрических сигналов и генераторы. Графические изображения. Для частоты 50 гц, применяющейся в промышленной электротехнике, это увеличение незначительно, а для частот более высоких активное сопротивление проводника может весьма заметно превышать омическое. Кроме того, неравномерное распределение тока обусловливает уменьшение магнитного потока внутри самого провода, вследствие чего уменьшается его индуктивность тем резче, чем выше частота переменного тока, передаваемого по проводу. Например, стальной провод диаметром 5 мм и длиной 1 км имеет при постоянном токе сопротивление, равное 20 омам, а при переменном токе с частотой 20 герц — 75 омам. Для частоты переменного тока в 50 герц, применяемого обычно в электрических установках, увеличение сопротивления незначительно. Когда нужно знать действительное значение сопротивления проводников, пользуются мостами постоянного тока или методом амперметра-вольтметра.

Энциклопедия по машиностроению XXL

В этой статье мы поведем речь о таких параметрах, как активное и реактивное сопротивление. Еще иногда его называют омическим. Активист готов всегда рвать и метать даже ночью. То же самое можно сказать и про другие нагрузки, обладающие активным сопротивлением.

В цепи постоянного тока конденсатор представляет собой бесконечно большее сопротивление: постоянный ток не проходит через диэлектрик, разделяющий обкладки конденсатора.

Справочник химика 21

Здесь вы найдете подходящего репетитора быстро, удобно и бесплатно. Мы всегда рады проконсультировать Вас по вопросам образования. Задайте свои вопросы профессионалам. Совет 1. Чтобы значительно упростить процесс поиска, достаточно лишь позвонить нам, и оператор найдет репетитора, который максимально подходит под ваши требования.

Расчёт сопротивления проводников

Предложить термин Сообщить об ошибке Отправить страницу Добавить в избранное. Омическое сопротивление изоляции, значение которого по существу определяет ток утечки, должно быть более 40 МОм при номинальном напряжении прибора до 1 кВ плюс 20 МОм на каждые полные или неполные В номинального напряжения. Омическое сопротивление изоляции работающей сети может быть измерено только во всей сети в целом. Повреждение изоляции на любом участке сети приводит к изменению входной величины — оперативного тока. Поэтому устройства защитного отключения, осуществляющие автоматический контроль изоляции постоян — ным оперативным током, неселективны. Перед измерением омического сопротивления изоляции электрических проводок измерительные приборы, исполнительные механизмы и прочую электрическую аппаратуру отключают.

Температура нитей, а следовательно, и сопротивление зависят от природы газа Из формулы () следует, что величина омического сопротивления.

Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

Омические сопротивления первичной и вторичной обмоток определяются измерением на постоянном токе. Омическое сопротивление в цепи протектор — сооружение складывается из сопротивления растеканию тока протектора, сопротивления растеканию тока сооружения и переходного сопротивления изоляции. Омическое сопротивление каждой секции индукционных катушек при измерении мостом постоянного тока должно быть в пределах от 20 8 до 21 8 ом. Разность этих сопротивлений между секциями одной катушки не должна превышать 0 1 ом.

Емкостное сопротивление в цепи переменного тока. Мгновенное значение напряжения равно. Мгновенное значение силы тока равно:. Емкостное сопротивление не является характеристикой проводника, так как зависит от параметров цепи частоты. Чем больше частота переменного тока, тем лучше пропускает конденсатор ток тем меньше сопротивление конденсатора переменному току. Такая нагрузка наз.

Оно всегда направлено в сторону, противоположную скорости движения тела, и является одной из составляющих аэродинамической силы; 2 С. В отличие от проводников в изолирующих электроизоляционных материалах ток проходит не только через их толщу, но и по их поверхности ток утечки.

Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости. Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением. Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению.

Московский энергетический институт ТУ. Кафедра инженерной экологии и охраны труда. Учебно-методический комплекс. Действие электрического тока на человека.


Что такое активное сопротивление переменного тока?

Активное и реактивное сопротивление — сопротивлением в электротехнике называется величина, которая характеризует противодействие части цепи электрическому току. Это сопротивление образовано путем изменения электрической энергии в другие типы энергии. В сетях переменного тока имеется необратимое изменение энергии и передача энергии между участниками электрической цепи.

При необратимом изменении электроэнергии компонента цепи в другие типы энергии, сопротивление элемента является активным. При осуществлении обменного процесса электроэнергией между компонентом цепи и источником, то сопротивление реактивное.

В электрической плите электроэнергия необратимо преобразуется в тепло, вследствие этого электроплита имеет активное сопротивление, так же как и элементы, преобразующие электричество в свет, механическое движение и т.д.

В индуктивной обмотке переменный ток образует магнитное поле. Под воздействием переменного тока в обмотке образуется ЭДС самоиндукции, которая направлена навстречу току при его увеличении, и по ходу тока при его уменьшении. Поэтому, ЭДС оказывает противоположное действие изменению тока, создавая индуктивное сопротивление катушки.

С помощью ЭДС самоиндукции осуществляется возвращение энергии магнитного поля обмотки в электрическую цепь.

В итоге обмотка индуктивности и источник питания производят обмен энергией. Это можно сравнить с маятником, который при колебаниях преобразует потенциальную и кинетическую энергию. Отсюда следует, что сопротивление индуктивной катушки имеет реактивное сопротивление.

Самоиндукция не образуется в цепи постоянного тока, и индуктивное сопротивление отсутствует. В цепи емкости и источника переменного тока изменяется заряд, значит между емкостью и источником тока протекает переменный ток. При полном заряде конденсатора его энергия наибольшая.

В цепи напряжение емкости создает противодействие течению тока своим сопротивлением, и называется реактивным. Между конденсатором и источником происходит обмен энергией.

После полной зарядки емкости постоянным током напряжение его поля выравнивает напряжение источника, поэтому ток равен нулю.

Конденсаторикатушкав цепи переменного тока работают некоторое время в качестве потребителя энергии, когда накапливают заряд. И также работают в качестве генератора при возвращении энергии обратно в цепь.

Если сказать простыми словами, то активное и реактивное сопротивление – это противодействие току снижения напряжения на элементе схемы. Величина снижения напряжения на активном сопротивлении имеет всегда встречное направление, а на реактивной составляющей – попутно току или навстречу, создавая сопротивление изменению тока.

Настоящие элементы цепи на практике имеют все три вида сопротивления сразу. Но иногда можно пренебречь некоторыми из них ввиду незначительных величин. Например, емкость имеет только емкостное сопротивление (при пренебрежении потерь энергии), лампы освещения имеют только активное (омическое) сопротивление, а обмотки трансформатора и электромотора – индуктивное и активное.

Содержание

  • 1 Активное сопротивление
  • 2 Реактивное сопротивление
  • 3 Тип сопротивления, определяющий соотношение напряжения и тока на емкостной и индуктивной нагрузке, не обусловленное количеством израсходованной электроэнергии, называется реактивным сопротивлением. Оно имеет место только при переменном токе, и может иметь отрицательное и положительное значение, в зависимости от направления сдвига фаз тока и напряжения. При отставании тока от напряжения величина реактивной составляющей сопротивления имеет положительное значение, а если отстает напряжение от тока, то реактивное сопротивление имеет знак минус.
  • 4 Активное и реактивное сопротивление, свойства и разновидности
  • 5 Треугольник сопротивлений
  • 6 Если изобразить это выражение в виде графика, то получится треугольник сопротивлений. Он образуется, если рассчитать последовательную цепь всех трех видов сопротивлений. По этому треугольному графику можно увидеть, что катеты представляют собой активное и реактивное сопротивление, а гипотенуза является полным сопротивлением.
  • 7 Похожие темы:
  • 8 Активное сопротивление
  • 9 Реактивное сопротивление
  • 10 Конденсатор обладает реактивным сопротивлением благодаря своей ёмкости. Его сопротивление с увеличением частоты тока уменьшается, что позволяет его активно использовать в электронике в качестве шунта переменной составляющей тока. Сопротивление конденсатора можно рассчитать по формуле
  • 11 Треугольник сопротивлений

Активное сопротивление

В цепи действия напряжения и тока, создает противодействие, снижения напряжения на активном сопротивлении. Падение напряжения, созданное током и оказывающее противодействие ему, равно активному сопротивлению.

При протекании тока по компонентам с активным сопротивлением, снижение мощности становится необратимым. Можно рассмотреть резистор, на котором выделяется тепло.Выделенное тепло не превращается обратно в электроэнергию.

Активное сопротивление, также может иметь линия передачи электроэнергии, соединительные кабели, проводники, катушки трансформаторов, обмотки электромотора и т. д.Отличительным признаком элементов цепи, которые обладают только активной составляющей сопротивления, является совпадение напряжения и тока по фазе. Это сопротивление вычисляется по формуле:R = U/I, где R– сопротивление элемента,U– напряжение на нем, I– сила тока, протекающего через элемент цепи.На активное сопротивление влияют свойства и параметры проводника: температура, поперечное сечение, материал, длина.

Реактивное сопротивление

Тип сопротивления, определяющий соотношение напряжения и тока на емкостной и индуктивной нагрузке, не обусловленное количеством израсходованной электроэнергии, называется реактивным сопротивлением. Оно имеет место только при переменном токе, и может иметь отрицательное и положительное значение, в зависимости от направления сдвига фаз тока и напряжения. При отставании тока от напряжения величина реактивной составляющей сопротивления имеет положительное значение, а если отстает напряжение от тока, то реактивное сопротивление имеет знак минус.

Активное и реактивное сопротивление, свойства и разновидности

Рассмотрим два вида этого сопротивления: емкостное и индуктивное.

Для трансформаторов, соленоидов, обмоток генераторов и моторов характерно индуктивное сопротивление. Емкостный вид сопротивления имеют конденсаторы. Чтобы определить соотношение напряжения и тока, нужно знать значение обоих видов сопротивления, которое оказывает проводник.

Реактивное сопротивление образуется при помощи снижения реактивной мощности, затраченной на образование магнитного поля в цепи. Снижение реактивной мощности создается путем подключения к трансформатору прибора с активным сопротивлением.

Конденсатор, подключенный в цепь, успевает накопить только ограниченную часть заряда перед изменением полярности напряжения на противоположный. Поэтому ток не снижается до нуля, так как при постоянном токе. Чем ниже частота тока, тем меньше заряда накопит конденсатор, и будет меньше создавать противодействие току, что образует реактивное сопротивление.

Иногда цепь имеет реактивные компоненты, но в результате реактивная составляющая равна нулю. Это подразумевает равенство фазного напряжения и тока. В случае отличия от нуля реактивного сопротивления, между током и напряжением образуется разность фаз.

Катушка имеет индуктивное сопротивлением в схеме цепи переменного тока.

В идеальном виде ее активное сопротивление не учитывают. Индуктивное сопротивление образуется с помощью ЭДС самоиндукции. При повышении частоты тока возрастает и индуктивное сопротивление.

На индуктивное сопротивление катушки оказывает влияние индуктивность обмотки и частота в сети.

Конденсатор образует реактивное сопротивление из-за наличия емкости. При возрастании частоты в сети его емкостное противодействие (сопротивление) снижается. Это дает возможность активно его применять в электронной промышленности в виде шунта с изменяемой величиной.

Треугольник сопротивлений

Схема цепи, подключенной к переменному току, имеет полное сопротивление, которое можно определить в виде суммы квадратов реактивного и активного сопротивлений.

Если изобразить это выражение в виде графика, то получится треугольник сопротивлений. Он образуется, если рассчитать последовательную цепь всех трех видов сопротивлений.

По этому треугольному графику можно увидеть, что катеты представляют собой активное и реактивное сопротивление, а гипотенуза является полным сопротивлением.

Похожие темы:

[ads-pc-1]

Ток и напряжение.

При включении в цепь переменного тока активного сопротивления R (рис. 175, а) напряжение и источника создает в цепи ток i. Если напряжение и изменяется по синусоидальному закону u = Uтsin ?t, то ток i также изменяется синусоидально:

i = Iтsin ?t

При этом

Iт= Uт/ R

Таким образом, ток и напряжение изменяются по одному и тому же закону; они одновременно достигают своих максимальных значений и одновременно проходят через нуль (рис.

175,б). Следовательно,при включении в цепь переменного тока активного сопротивления ток и напряжение совпадают по фазе (рис. 175, в).

Если обе части равенства Iт= Uт/ Rразделить на ?2, то получим выражение закона Ома для рассматриваемой цепи для действующих значений напряжения и тока:

I = U / R

Следовательно, для цепи переменного тока, содержащей только активное сопротивление, этот закон имеет такую же математическую форму, как и для цепи постоянного тока.

Электрическая мощность.Электрическая мощность р в цепи с активным сопротивлением в любой момент времени равна произведению мгновенных значений силы тока i и напряжения и. Следовательно, мгновенная мощность р не является постоянной величиной, как при постоянном токе, а изменяется по кривой (см.

рис. 175,б). Эту кривую можно также получить графически, перемножая ординаты кривых силы тока i и напряжения и при различных углах ?t.

Изменение мощности происходит с двойной частотой ?t по отношению к изменению тока и напряжения, т. е. один период изменения мощности соответствует половине периода изменения тока и напряжения.

Все значения мощности являются положительными. Физически положительное значение мощности означает, что энергия передается от источника электрической энергии к приемнику. Максимальное значение мощности при ?t = 90° и ?t = 270°

Pmax= UтIт= 2UI

Рис. 175. Схема включения в цепь переменного тока активного сопротивления (а), кривые тока i, напряжения и, мощности р (б) и векторная диаграмма (в)

Практически об энергии W, создаваемой электрическим током, судят не по максимальной мощности, а по средней мощности Рср= Р, так как эта энергия может быть выражена как произведение среднего значения мощности Р на время протекания тока:

W = Pt.

Кривая мгновенной мощности симметрична относительно линии АБ, которая соответствует среднему значению мощности Р. Поэтому

P = Pmax/ 2 = UI

Используя формулу (67) закона Ома, активную мощность можно выразить также в виде P = I2R или P=U2/R.

В электротехнике среднюю мощность, потребляемую активным сопротивлением, обычно называют активной мощностью, или просто мощностью, и обозначают буквой Р.

Поверхностный эффект. Следует отметить, что активное сопротивление проводников в цепи переменного тока всегда больше их сопротивления в цепи постоянного тока.

Переменный ток i не протекает равномерно по всему поперечному сечению проводника, как постоянный ток i, а вытесняется на его поверхность (рис. 176, а). Поэтому полезное сечение проводника как бы уменьшается и сопротивление его при переменном токе возрастает.

Это явление носит название поверхностного эффекта. Неравномерное распределение переменного тока по поперечному сечению проводника объясняется действием э. д.

с. самоиндукции, индуцированной в проводнике магнитным полем, которое создается проходящим по проводнику током I. Это магнитное поле действует не только в пространстве, окружающем проводник (внешний поток Ф2), но и внутри самого проводника (внутренний поток Ф2) (рис.

176,б). Поэтому слои проводника, расположенные ближе к его центру, будут охватываться большим магнитным потоком, чем слои, расположенные ближе к его поверхности, и э. д.

с. самоиндукции, индуцированная во внутренних слоях, будет большей, чем во внешних. Поскольку э.

д. с. самоиндукции препятствует изменению

Рис. 176. Схема протекания постоянного I и переменного i токов по проводнику (а) и возникновение поверхностного эффекта (б)

Рис. 177. Схема термообработки деталей токами высокой частоты: 1 — высокочастотный индуктор; 2 — закаливаемая деталь; 3 — разогретый слой

тока, последний будет стремиться пройти там, где э. д.

с. самоиндукции имеет наименьшее значение, т. е.

пройдет преимущественно по поверхностным слоям проводника. В результате этого плотность тока У в поверхностных слоях будет больше, чем во внутренних. Чем больше частота тока, тем больше э.

д. с. самоиндукции индуцируется во внутренних слоях проводника и тем в большей степени ток вытесняется на поверхность.

При частоте 50 Гц увеличение сопротивления медных и алюминиевых проводников при малом их диаметре практически ничтожно, и сопротивление таких проводников в цепях переменного и постоянного тока можно считать одинаковым. Но для медных и алюминиевых проводников диаметром свыше 10 мм, а для стальных проводников при еще меньших диаметрах необходимо при расчетах учитывать влияние поверхностного эффекта на их активное сопротивление.

При токах высокой частоты, принятых в радиотехнике, телевидении и различных высокочастотных установках, с целью лучшего использования металла проводников их обычно изготовляют полыми.

На свойстве переменного тока высокой частоты протекать, главным образом, по поверхности проводников основаны различные методы высокочастотной закалки и термообработки.

Например, при высокочастотной термообработке деталей вихревыми токами (рис. 177) эти токи индуцируются в основном в поверхностном слое металла. Они быстро разогревают поверхностные слои обрабатываемой детали, раньше, чем ее внутренняя часть успеет заметно нагреться за счет теплопроводности металла.

[ads-pc-2]

В электрической цепи переменного токасуществует два вида сопротивлений:активноеи реактивное. Это является существенным отличием от цепей постоянного тока.

Активное сопротивление

При прохождении тока через элементы, имеющие активное сопротивление, потери выделяющейся мощности необратимы. Примером может служить резистор, выделяющееся на нем тепло, обратно в электрическую энергию не превращается. Кроме резистора активным сопротивлением может обладать линии электропередач, соединительные провода, обмотки трансформатора или электродвигателя.

Отличительной чертой элементов имеющих чисто активное сопротивление – это совпадение по фазе тока и напряжения, поэтому вычислить его можно по формуле

Активное сопротивление зависит от физических параметров проводника, таких как материал, площадь сечения, длина, температура.

Реактивное сопротивление

При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивноесопротивление. Оно обусловлено в первую очередь ёмкостями и индуктивностями.

Индуктивностью в цепи переменного тока обладает катушка индуктивности, причём в идеальном случае, активным сопротивлением её обмотки пренебрегают. Реактивное сопротивление катушки переменному току создаётся благодаря её ЭДС самоиндукции. Причем с ростом частоты тока, сопротивление также растёт.

Реактивное сопротивление катушки зависит от частоты тока и индуктивности катушки

Конденсатор обладает реактивным сопротивлением благодаря своей ёмкости. Его сопротивление с увеличением частоты тока уменьшается, что позволяет его активно использовать в электронике в качестве шунта переменной составляющей тока.

Сопротивление конденсатора можно рассчитать по формуле

Треугольник сопротивлений

Цепи переменного тока обладают полным сопротивлением. Полное сопротивление цепи определяется как сумма квадратов активного и реактивного сопротивлений

Графическим изображением этого выражения служит треугольник сопротивлений, который можно получить в результате расчёта последовательной RLC-цепи. Выглядит он следующим образом:На треугольнике видно, что катетами являются активное и реактивное сопротивление, а полной сопротивление гипотенуза.Величина и начальная фаза переменного тока, создаваемого переменным напряжением, зависят не только от величины сопротивлений, образующих электрическую цепь, но и от индуктивности и емкости этой цепи.Активное сопротивление в цепи переменного тока.Строго говоря, любая электрическая цепь обладает, кроме сопротивления, также индуктивностью и емкостью. Если по проводнику проходит ток, то вокруг него возбуждается магнитное поле, т.

е. имеют место явления индуктивности. Ток возникает под действием электрического поля на заряды, следовательно, проводник должен обладать емкостью, так как в диэлектрической среде вокруг него возникает поток смещения.Однако в ряде случаев относительная роль двух из трех параметров  R, L, С в электрической цепи практически незначительна.

Это позволяет рассматривать подобную цепь как обладающую только сопротивлением, или только индуктивностью, или только емкостью.Мы рассмотрим поочередно условия в трех таких простейших цепях переменного тока.В цепи, содержащей только сопротивление г, синусоидальное напряжени u = Um sin ?t источника электроэнергии создает ток:i = u : r = (Um: r ) sin ?tТак как сопротивление r от времени не зависит, то в этой цепи ток совпадает по фазе с напряжением (рис. 1) и изменяется также синусоидально:i = Imsin ?tздесь:Im= Um: rРисунок 1 Кривые мгновенных значений напряжения и тока в цепи,содержащей только сопротивление r.Разделив последнее выражение на , получим формулу закона Омадля действующих значений напряжения и тока:I = U : rКак видно из формулы, этот закон для цепей переменного тока, содержащих только сопротивление r, имеет такой же вид, как и закон Ома для цепи постоянного тока.В цепи переменного тока сопротивление r называется активным сопротивлением. Это сопротивление, в котором электроэнергия преобразуется в другую форму (в теплоту и др.).Оно может существенно отличаться от сопротивления rпри постоянном токе.

Сопротивление для постоянного тока называют омическим, чтобы отличить его от активного сопротивления для переменного тока.Различие между активным и омическим сопротивлениями обуславливается рядом причин. Одна из них – поверхностный эффект, частичное вытеснение переменного тока в поверхностные слои проводника.Чем больше частота переменного тока, тем это вытеснение значительнее. Из-за поверхностного эффекта сопротивлениеrоказывается уже существенно большим, чем вычисленное по формуле:r = ?

(l : S)Поверхностный эффект создается тем, что переменное магнитное поле индуктирует во внешних слоях проводника меньшую ЭДС самоиндукции, чем во внутренней его части.Особенно сильно поверхностный эффект увеличивает активное сопротивление стальных проводов. На активное сопротивление медных и алюминиевых проводов при промышленной частоте поверхностный эффект существенно влияет только при больших сечениях проводов (свыше 25 кв. мм).Кроме поверхностного эффекта, большое увеличение активного сопротивления электрической цепи могут вызывать потери энергии в переменном электромагнитном поле цепи от гистерезиса и вихревых токов.Поделитесь полезной статьей:

Источники:

  • electrosam.ru
  • electrono.ru
  • electroandi.ru
  • fazaa.ru

Какое сопротивление называется активным. Активное сопротивление

Сопротивление, оказываемое проводником проходящему на нему переменному току, называется активным сопротивлением .

Если какой-либо потребитель не содержит в себе индуктивности и емкости (лампочка накаливания, нагревательный прибор), то он будет являться для переменного тока также активным сопротивлением.

Активное сопротивление зависит от частоты переменного тока, возрастая с ее увеличением.

Однако многие потребители обладают индуктивными и емкостными свойствами при прохождении через них переменного тока. К таким потребителям относятся трансформаторы, дроссели, электромагниты, конденсаторы, различного рода провода и многие другие.

При прохождении через них переменного тока необходимо учитывать не только активное, но и реактивное сопротивление , обусловленное наличием, в потребителе индуктивных и емкостных свойств его.

Активное сопротивление определяет действительную часть импеданса:

Где — импеданс, — величина активного сопротивления, — величина реактивного сопротивления, — мнимая единица.

Активное сопротивление — сопротивление электрической цепи или её участка, обусловленное необратимыми превращениями электрической энергии в другие виды энергии(в тепловую энергию)

Реакти́вное сопротивле́ние — электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии переменным током электрическому или магнитному полю (и обратно).

Величина реактивного сопротивления может быть выражена через величины индуктивного и ёмкостного сопротивлений:

Величина полного реактивного сопротивления

Индуктивное сопротивление () обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в элементе электрической цепи.

Ёмкостное сопротивление ().

Здесь — циклическая частота

Полное сопротивление цепи при переменном токе:

z = r 2 + x 2 = r 2 +(x L −x C) 2

Билет №12.

1. 1) Согласование генератора с нагрузкой — обеспечение требуемой величины активного эквивалентного сопротивления нагрузки генераторной лампы, R э, при всех возможных значениях входного сопротивления антенного фидера, которое зависит от его волнового сопротивления и коэффициента бегущей волны (КБВ)

Согласование (в электронике) сводится к правильному выбору сопротивлений генератора (источника), линии передачи и приёмника (нагрузки). Идеального Согласование (в электронике) между линией и нагрузкой можно достичь при равенстве волнового сопротивления линии r полному сопротивлению нагрузки Zh = RH + j ХН, или при RH= r и XH= 0, где RH -активная часть полного сопротивления, XH — его реактивная часть. В этом случае в передающей линии устанавливается режим бегущих волн и характеризующий их коэффициент стоячей волны (КСВ) равен 1. Для линии с пренебрежимо малыми потерями электрической энергии Согласование и, благодаря ему, максимально эффективная передача энергии из генератора в нагрузку достигаются при условии, что полные сопротивления генератора Zr и нагрузки ZH являются комплексно-сопряжёнными, т. е. Zr = Z*H, или Rr = r = R Н =Xr- XH. В этом случае реактивное сопротивление цепи равно нулю, и соблюдаются условия резонанса, способствующие повышению эффективности работы радиотехнических систем (улучшается использование частотных диапазонов, повышается помехозащищенность, снижаются частотные искажения радиосигналов и т.п.). Оценку качества Согласование (в электронике) производят, измеряя коэффициент отражения и КСВ. Практически Согласование (в электронике) считают оптимальным, если в рабочей полосе частот КСВ не превышает 1,2-1,3 (в измерительных приборах 1,05). В отдельных случаях косвенными показателями Согласование (в электронике) могут служить реакции параметров генератора (частоты, мощности, уровня шумов) на изменение нагрузки, наличие электрических пробоев в линии, разогрев отдельных участков линии.

При таком режиме работы в приёмнике выделяется наибольшая мощность, равная половине мощности источника. В этом случае К.П.Д. =0,5. Такой режим используется в измерительных цепях, устройствах средств связи.

При передаче больших мощностей, например по высоковольтным линиям электропередач, работа в согласованном режиме, как правило, недопустима.

Сопротивление одного и того же проводника для переменного тока будет больше, чем для постоянного.

Это объясняется явлением так называемого поверхностного эффекта, заключающегося в том, что переменный ток вытесняется от центральной части проводника к периферийным слоям. В результате плотность тока во внутренних слоях будет меньше, чем в наружных. Таким образом, при переменном токе сечение проводника используется как бы не полностью. Однако при частоте 50 Гц различие в сопротивлениях постоянному и переменному токам незначительно и практически им можно пренебречь.

Сопротивление проводника постоянному току называют омическим, а переменному току –активным сопротивлением.

Омическое и активное сопротивление зависят от материала (внутренней структуры), геометрических размеров и температуры проводника. Кроме того, в катушках со стальным сердечником на величину активного сопротивления влияют потери в стали (далее для самоподготовки).

К активным сопротивлениям относят электрические лампы накаливания, электрические печи сопротивления, различные нагревательные приборы, реостаты и провода, где электрическая энергия практически почти целиком превращается в тепловую.

Если цепь переменного тока содержит только резистор R лампа накаливания, электронагревательный прибор и т. д.), к которому приложено переменное синусоидальное напряжение и (рис. 1-5, а):

то ток i в цепи будет определяться значением этого сопротивления:

где — амплитуда тока; при этом ток i и напряжение и совпадают по фазе. Обе эти величины, как видно, можно изобразить на временной (рис. 1-5, б) и векторной (1-5, в) диаграммах. Теперь установим, как изменяется мощность в любой момент времени — мгновенная мощность, характеризующая собой скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии в данный момент времени

где IU — произведение действующих значений тока и напряжения.

Из полученного следует, что мощность в течение периода остается положительной и пульсирует с удвоенной частотой. Графически это можно представить так, как показано на рисунке 1-6. В этом случае электрическая энергия превращается необратимо, например, в теплоту независимо от направления тока в цепи.

Кроме мгновенного значения мощности различают еще среднюю мощность за период:

но так как второй интеграл равен нулю, то окончательно имеем:

Средняя за период мощность переменного тока называется активной мощностью, а соответствующее ей сопротивление — активным.

Средняя мощность и активное сопротивление связаны с безвозвратным преобразованием электрической энергии в другие виды энергии. Активное сопротивление электрической цепи не сводится только к

сопротивлению проводников, в которых электрическая энергия превращается в теплоту. Это понятие значительно шире, так как средняя мощность электрической цепи равна сумме мощностей всех видов энергии, полученной из электрической, на всех участках цепи (теплота, механическая и др.).

Из полученных соотношений следует, что

которое является математической записью закона Ома для цепи переменного тока с активным сопротивлением.

Активное сопротивление зависит от материала, сечения и температуры. Активное сопротивление обусловливает тепловые потери проводов и кабелей. Определяется материалом токоведущих проводников и площадью их сечения.

Различают сопротивление проводника постоянному току (омическое) и переменному току (активное). Активное сопротивление больше активного (R а > R ом) из-за поверхностного эффекта. Переменное магнитное поле внутри проводника вызывает противоэлектродвижущую силу, благодаря которой происходит перераспределение тока по сечению проводника. Ток из центральной его части вытесняется к поверхности. Таким образом, ток в центральной части провода меньше, чем у поверхности, то есть сопротивление провода возрастает по сравнению с омическим. Поверхностный эффект резко проявляется при токах высокой частоты, а также в стальных проводах (из-за высокой магнитной проницаемости стали).

Для ЛЭП, выполненных из цветного металла, поверхностный эффект на промышленных частотах незначителен. Следовательно, R а ≈ R ом.

Обычно влиянием колебания температуры на R а проводника в расчётах пренебрегают. Исключение составляют тепловые расчеты проводников. Пересчет величины сопротивления выполняют по формуле:

где R 20 – активное сопротивление при температуре 20 о;

текущее значение температуры.

Активное сопротивление зависит от материала проводника и сечения:

где ρ –удельное сопротивление, Ом мм 2 /км;

l – длина проводника, км;

F – сечение проводника, мм 2 .

Сопротивление одного километра проводника называют погонным сопротивлением:

где удельная проводимость материала проводника, км См/мм 2 .

Для меди γ Cu =53×10 -3 км См/мм2 , для алюминия γ Al =31.7×10 -3 км См/мм2 .

На практике значение r 0 определяют по соответствующим таблицам, где они указаны для t 0 =20 0 С.

Величина активного сопротивления участка сети рассчитывается:

R = r 0 ×l .

Активное сопротивление стальных проводов намного больше омического из-за поверхностного эффекта и наличия дополнительных потерь на гистерезис (перемагничивание) и от вихревых токов в стали:

r 0 = r 0пост + r 0доп,

где r 0пост – омическое сопротивление одного километра провода;

r 0доп – активное сопротивление, которое определяется переменным магнитным полем внутри проводника, r 0доп = r 0поверх.эф + r 0гистер. + r 0вихр.

Изменение активного сопротивления стальных проводников показано на рисунке 4.1.

При малых величинах тока индукция прямо пропорциональна току. Следовательно, r 0 увеличивается. Затем наступает магнитное насыщение: индукция и r 0 практически не изменяются. При дальнейшем увеличении тока r 0 уменьшается из-за снижения магнитной проницаемости стали (m ).

Полное сопротивление, или импеданс, характеризует сопротивление цепи переменному электрическому току. Данная величина измеряется в омах. Для вычисления полного сопротивления цепи необходимо знать значения всех активных сопротивлений (резисторов) и импеданс всех катушек индуктивности и конденсаторов, входящих в данную цепь, причем их величины меняются в зависимости от того, как меняется проходящий через цепь ток. Импеданс можно рассчитать при помощи простой формулы.

Формулы

  1. Полное сопротивление Z = R или X L или X C (если присутствует что-то одно)
  2. Полное сопротивление (последовательное соединение) Z = √(R 2 + X 2) (если присутствуют R и один тип X)
  3. Полное сопротивление (последовательное соединение) Z = √(R 2 + (|X L — X C |) 2) (если присутствуют R, X L , X C)
  4. Полное сопротивление (любое соединение) = R + jX (j – мнимое число √(-1))
  5. Сопротивление R = I / ΔV
  6. Индуктивное сопротивление X L = 2πƒL = ωL
  7. Емкостное сопротивление X C = 1 / 2πƒL = 1 / ωL

Шаги

Часть 1

Вычисление активного и реактивного сопротивлений

    Импеданс обозначается символом Z и измеряется в омах (Ом). Вы можете измерить импеданс электрической цепи или отдельного элемента. Импеданс характеризует сопротивление цепи переменному электрическому току. Есть два типа сопротивления, которые вносят вклад в импеданс:

  • Активное сопротивление (R) зависит от материала и формы элемента. Наибольшим активным сопротивлением обладают резисторы, но и другие элементы цепи обладают небольшим активным сопротивлением.
  • Реактивное сопротивление (X) зависит от величины электромагнитного поля. Наибольшим реактивным сопротивлением обладают катушки индуктивности и конденсаторы.
  • Сопротивление – это фундаментальная физическая величина, описываемая законом Ома: ΔV = I * R. Эта формула позволит вам вычислить любую из трех величин, если вы знаете две другие. Например, чтобы вычислить сопротивление, перепишите формулу так: R = I / ΔV. Вы также можете при помощи мультиметра.

    • ΔV – это напряжение (разность потенциалов), измеряемое в вольтах (В).
    • I – сила тока, измеряемая в амперах (А).
    • R – это сопротивление, измеряемое в омах (Ом).
  • Реактивное сопротивление имеет место только в цепях переменного тока. Как и активное сопротивление, реактивное сопротивление измеряется в омах (Ом). Есть два типа реактивного сопротивления:

    Вычислите индуктивное сопротивление. Это сопротивление прямо пропорционально быстроте изменения направления тока, то есть частоты тока. Эта частота обозначается символом ƒ и измеряется в герцах (Гц). Формула для расчета индуктивного сопротивления: X L = 2πƒL , где L – индуктивность, измеряемая в генри (Гн).

  • Вычислите емкостное сопротивление. Это сопротивление обратно пропорционально быстроте изменения направления тока, то есть частоты тока. Формула для вычисления емкостного сопротивления: X C = 1 / 2πƒC . С – это емкость конденсатора, измеряемая в фарадах (Ф).

    • Вы можете .
    • Эту формулу можно переписать так: X C = 1 / ωL (объяснения см. выше).
  • Часть 2

    Вычисление полного сопротивления
    1. Если цепь состоит исключительно из резисторов, то импеданс вычисляется следующим образом. Сначала измерьте сопротивление каждого резистора или посмотрите значения сопротивления на схеме цепи.

      • Если резисторы соединены последовательно, то полное сопротивление R = R 1 + R 2 + R 3 …
      • Если резисторы соединены параллельно, то полное сопротивление R = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 …
    2. Сложите одинаковые реактивные сопротивления. Если в цепи присутствуют исключительно катушки индуктивности или исключительно конденсаторы, то полное сопротивление равно сумме реактивных сопротивлений. Вычислите его следующим образом:

    Активное сопротивление постоянному току

    Обусловливает нагрев проводов (тепловые потери) и зависит от мате­риала токоведущих проводников и их сечения. Для линий с проводами не­большого сечения, выполненных цветным металлом (алюминий, медь), ак­тивное сопротивление принимают равным омическому (сопротивлению по­стоянного тока), поскольку проявление поверхностного эффекта при про­мышленных частотах 50-60 Гц незаметно (около 1 %). Для проводов боль­шого сечения (500 мм и более) явление поверхностного эффекта при про­мышленных частотах значительное

    Активное погонное сопротивление линии определяется по формуле, Ом/км

    (4.2)

    где — удельное активное сопротивление материала провода, Ом мм /км; F — сечение фазного провода (жилы), . Для технического алюминия в за­висимости от его марки можно принять = 29,5-31,5 Ом мм /км, для меди = 18,0-19,0 Ом мм 2 /км.

    Активное сопротивление не остаётся постоянным. Оно зависит от тем­пературы провода, которая определяется температурой окружающего возду­ха (среды), скоростью ветра и значением проходящего по проводу тока.

    Омическое сопротивление упрощённо можно трактовать как препятст­вие направленному движению зарядов узлов кристаллической решётки мате­риала проводника, совершающих колебательные движения около равновесного состояния. Интенсивность колебаний и соответственно омическое со­противление возрастают с ростом температуры проводника.

    Зависимость активного сопротивления от температуры провода t опре­деляется в виде

    (4.3)

    где— нормативное значение сопротивления R , рассчитывается по формуле (4.2), при температуре проводника t=20°С; а — температурный коэф­фициент электрического сопротивления, Ом/град (для медных, алюминиевых и сталеалюминиевых проводов α = 0,00403, для стальных α = 0,00405).

    Трудность уточнения активного сопротивления линий по (4.3) заклю­чается в том, что температура провода, зависящая от токовой нагрузки и ин­тенсивности охлаждения, может заметно превышать температуру окружаю­щей среды. Необходимость такого уточнения может возникнуть при расчёте сезонных электрических режимов.

    При расщеплении фазы ВЛ на n одинаковых проводов в выражении (4.2) необходимо учитывать суммарное сечение проводов фазы:

    (4.4)

    4.2. Индуктивное сопротивление

    Обусловлено магнитным полем, возникающим вокруг и внутри про­водника при протекании по нему переменного тока. В проводнике наводится ЭДС самоиндукции, направленная в соответствии с принципом Ленца проти­воположно ЭДС источника


    Противодействие, которое оказывает ЭДС самоиндукции изменению ЭДС источника, и обусловливает индуктивное сопротивление проводника. Чем больше изменение потокосцепления,, определяемое частотой то­ка = 2nf (скоростью изменения тока di /dt), и величина индуктивности фазы L, зависящая от конструкции (разветвлённости) фазы, и трёхфазной ЛЭП в целом, тем больше индуктивное сопротивление элемента X =L. То есть для одной и той же линии (или просто электрической катушки) с ростом час­тоты питающего тока f индуктивное сопротивление увеличивается. Естественно, что при нулевой частоте =2nf=0, например в сетях постоянного тока, индуктивное сопротивление ЛЭП отсутствует.

    На индуктивное сопротивление фаз многофазных ЛЭП оказывает влияние также взаимное расположение фазных проводов (жил). Кроме ЭДС самоиндукции, в каждой фазе наводится противодействующая ей ЭДС взаи­моиндукции. Поэтому при симметричном расположении фаз, например по вершинам равностороннего треугольника, результирующая противодейст­вующая ЭДС во всех фазах одинаковая, а следовательно, одинаковы пропор­циональные ей индуктивные сопротивления фаз. При горизонтальном распо­ложении фазных проводов потокосцепление фаз неодинаковое, поэтому ин­дуктивные сопротивления фазных проводов отличаются друг от друга. Для достижения симметрии (одинаковости) параметров фаз на специальных опо­рах выполняют транспозицию (перестановку) фазных проводов.

    Индуктивное сопротивление, отнесённое к 1 км линии, определяется по эмпирической формуле, Ом/км,

    (4.5)

    Если принять частоту тока 50 Гц, то при указанной частоте = 2nf = 314 рад/с для проводов из цветных металлов (|m = 1) получим, Ом/км,

    Однако для ВЛ указанных номинальных напряжений характерны соот­ношения между параметрами R

    (4.23)

    где а — расстояние между проводами в фазе, равное 40-60 см.

    Анализ зависимости (4.23) показывает, что эквивалентный показывает, что эквивалентный радиус фазы изменяется в диапазоне от 9,3см (при n = 2) до 65 см (при n = 10) и малозависит от сечения провода. Основным фактором, определяющим изменение , является количество проводов в фазе. Так как эквивалентный радиус расщеплённой фазы намного больше действительного радиуса провода нерасщеплённой фазы , то индуктивно

    сопротивление такой ВЛ, определяемое по преобразованной формуле вида (4.24), Ом/км, уменьшается:

    (4.24)

    Снижение Х, достигаемое в основном за счёт уменьшения внешнего сопротивления X ‘ , относительно невелико. Например, при расщеплении фа­зы воздушной линии 500 кВ на три провода — до 0,29-0,30 Ом/км, т. е. при­мерно на треть. Соответственно с уменьшением сопротивления

    увеличивается пропускная способность (идеальный предел) линии:

    (4.25)

    Естественно, что с увеличением эквивалентного радиуса фазы снижается напряжённость электрического поля вокруг фазы и, следователь­но, потери мощности на коронирование. Тем не менее суммарные значения этих потерь для ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения (220 кВ и более) составляют заметные величины, учёт которых необходим при анализе режи­мов линий указанных классов напряжений (рис. 4.5).

    Расщепление фазы на несколько проводов увеличивает ёмкость ВЛ и соответственно емкостную проводимость:

    (4.26)

    Например, при расщеплении фазы ВЛ 220 кВ на два провода проводи­мость возрастает с 2,7•10 -6 до 3,5•10 -6 См/км. Тогда зарядная мощность ВЛ 220 кВ средней протяжённости, например 200 км, составляет

    что соизмеримо с передаваемыми мощностями по ВЛ данного класса напря­жения, в частности с натуральной мощностью линии

    (4.27)

    4.6. Схемы замещения линий электропередач

    Выше приведена характеристика отдельных элементов схем замещения линий. В соответствии с их физическим проявлением при моделировании электрических сетей используют схемы ВЛ, КЛ и шинопроводов, представленные на рис. 4.5, рис. 4.6, рис. 4.7. Приведём некоторые обобщающие пояснения к этим схемам.

    При расчёте симметричных установившихся режимов ЭС схему заме­щения составляют для одной фазы, т. е. продольные её параметры, сопротив­ления Z=R+JX изображают и вычисляют для одного фазного провода (жилы), а при расщеплении фазы — с учётом количества проводов в фазе и эквивалентного радиуса фазной конструкции ВЛ.

    Ёмкостная проводимость Вс, учитывает проводимости (ёмкости) между фазами, между фазами и землёй и отражает генерацию зарядной мощности всей трёхфазной конструкции линии:

    Активная проводимость линии G, изображаемая в виде шунта между фазой (жилой) и точкой нулевого потенциала схемы (землёй), включает сум­марные потери активной мощности на корону (или в изоляции) трёх фаз:

    (4.28)

    Поперечные проводимости (шунты) Y=G+jX в схемах замещения можно не изображать, а заменять мощностями этих шунтов (рис. 4.5, б; рис. 4.6, б). Например, вместо активной проводимости показывают потери активной мощности в ВЛ:

    (4.29)

    или в изоляции КЛ:

    (4.30)

    Взамен ёмкостной проводимости указывают генерацию зарядной мощ­ности

    (4.30а)

    Указанный учёт поперечных ветвей ЛЭП нагрузками упрощает оценку электрических режимов, выполняемых вручную. Такие схемы замещения ли­ний именуют расчётными (рис. 4.5, б; рис. 4.6, б).

    В ЛЭП напряжением до 220 кВ при определённых условиях можно не учитывать те или иные параметры, если их влияние на работу сети несущест­венно. В связи с этим схемы замещения линий, показанные на рис. 4.1, в ряде случаев могут быть упрощены.

    В ВЛ напряжением до 220 кВ потери мощности на корону, а в КЛ на­пряжением до 35 кВ диэлектрические потери незначительные. Поэтому в расчетах электрических режимов ими пренебрегают и соответственно при­нимают равной нулю активную проводимость (рис. 4.6). Учёт активной про­водимости необходим для ВЛ напряжением 220 кВ и для КЛ напряжением 110 кВ и выше в расчётах, требующих вычисления потерь электроэнергии, а для ВЛ напряжением 330 кВ и выше также при расчёте электрических режи­мов (рис. 4.5).

    Необходимость учёта ёмкости и зарядной мощности линии зависит от соизмеряемости зарядной и нагрузочной мощности. В местных сетях не­большой протяжённости при номинальных напряжениях до 35 кВ зарядные токи и мощности значительно меньше нагрузочных. Поэтому в КЛ ёмкост­ную проводимость учитывают только при напряжениях 20 и 35 кВ, а в ВЛ ею можно пренебречь.

    В районных сетях (110 кВ и выше) со значительными протяжённостями (40-50 км и больше) зарядные мощности могут оказаться соизмеримыми с нагрузочными и подлежат обязательному учёту либо непосредственно (рис. 4.6, б) либо введением ёмкостных проводимостей (рис. 4.6, а).

    В проводах ВЛ при малых сечениях (16-35 мм 2 ) преобладают активные сопротивления, а при больших сечениях (240 мм 2 в районных сетях напряже­нием 220 кВ и выше) свойства сетей определяются их индуктивностями. Активные и индуктивные сопротивления проводов средних сечений (50-185 мм 2 ) близки друг к другу. В КЛ напряжением до 10 кВ небольших сече­ний (50 мм 2 и менее) определяющим является активное сопротивление, и в таком случае индуктивные сопротивления могут не учитываться (рис. 4.7, б).

    Необходимость учёта индуктивных сопротивлений зависит также от доли реактивной составляющей тока в общей электрической нагрузке. При анализе электрических режимов с низкими коэффициентами мощности (cos

    Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

    Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10091 — | 7528 — или читать все.

    91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

    Отключите adBlock!
    и обновите страницу (F5)

    очень нужно

    Сопротивлением в электротехнике называют такую величину, которая характеризует противодействие отдельность части электрической сети или ее элементов электрическому току. Это основано на том, что сопротивление изменяет электрическую энергию и конвертирует ее в другие типы. Например, в сетях с переменных электротоком происходят необратимые изменения энергии и ее передача между участниками этой электроцепи.

    Сопротивление как физическую величину трудно переоценить, так как она является одной из ключевых характеристик электричества в сети и прямо или пропорционально определяет силу тока и напряжение. Этот материал познакомит с такими понятиями как: активное сопротивление и реактивное сопротивление в цепи переменного тока, как проявляется зависимость активного сопротивления от частоты.

    Какое сопротивление называется реактивным, какое активным

    Активное электросопротивление — это важный параметр электрической сети, который обуславливает превращение электрической энергии, поступающей в участок электроцепи или в отдельный элетроэлемент в любой другой тип энергии: химическую, механическую, тепловую, электромагнитную. Процесс превращения при этом считаю необратимым.

    Реактивное сопротивление по-другому называется реактансом и представляет собой сопротивляемость элементов электроцепи, которые вызывается измерением силы электротока или напряжения из-за имеющейся емкости или индуктивности этого элемента. При реактансе происходит обменный процесс между отдельным компонентом сети и источником энергии. Часто это понятие относят к простому электрическому сопротивлению, однако оно отличается некоторыми моментами.

    Какие отличия

    Отличия этих типов электросопротивления в том, что «внутри» активностного типа энергия не накапливается, так как она попадает в активностый элемент и отдается окружающей среде в виде другого ее типа. Это может быть тепло или механическое поднятие груза, свечение, химическая реакция, задание чему-либо скорости.

    Важно! Преданная электроэлементу с активностным электросопротивлением энергия преображается и конвертируется, но не возвращается в сеть.

    Сопротивляемость же реактивная, наоборот, копит энергию внутри себя за ¼ всего периода синусоидального электротока, а за следующую четверть возвращает ее обратно в сеть. То есть, в окружающую среду полученная энергия не передается.

    В активностном типе фазы электрических токов и напряжения совпадают, следовательно, выделяется некоторое количество электроэнергии. В реактивном виде фазы электротока и напряжения расходятся, поэтому энергия передается обратно. Это во многом объясняет то, что активностные электроэлементы нагреваются, а реактивные — нет.

    От чего зависит активное сопротивление

    Активное электросопротивление зависит от сечения проводника. Это значит, что полезным сечением при электротоке с высокой частотой будет только тонкий наружный слой проводника. Из этого исходит также то, что активностное электросопротивление только возрастает с увеличением частоты электротока переменного типа.

    Для того чтобы уменьшить поверхностный эффект проводника, по которому течет электроток высокой частоты, его изготавливают трубчатым и покрывают напылением металла, хорошо проводящего электрический ток, например, серебром.

    В чем измеряется реактивное сопротивление

    Само по себе, явление реактанса характерно только для цепей с электрическим током переменного типа. Обозначается оно латинской буквой «X» и измеряется в Омах. В отличие от активностного варианта, реактанс может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Знак «+» или «-» соответствует знаку, по которому сдвигается фаза электротока и напряжения. Знак положительный, когда ток отстает от напряжения и отрицателен, когда кот опережает напряжение.

    Важно! Абсолютно чистое реактивное электросопротивление имеет сдвиг фазы на ± 180/2. То есть, фаза «двигается» на π/2.

    Как правильно измерять сопротивление

    При работе с радиоаппаратурой иногда требуется измерять не только активностное, но и реактивное электросопротивление (индуктивность и емкость). Для измерений применяют косвенный метод использования мультиметра, а более точные значения получают при мостовом методе.

    Косвенный метод наиболее прост в своей реализации, так как не требует дополнительных схем включения. Одна требуется наличие трех отдельных приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра. Если измерить напряжение и силу электротока в цепи, то можно получить полное электросопротивление: Z=U*I После измерения активностной мощности P, можно получить величину активного сопротивления отдельного элемента: R= P/I².

    Области проявления

    Реактанс электросопротивления проявляется в емкости и индукции. Первое обуславливается наличием емкости проводниках и обмотках или включением в электрическую цепь переменного тока различных конденсаторов. Чем выше емкость потребителя и угловой частоты сигнала электротока, тем меньше емкостная характеристика.

    Сопротивляемость, которую оказывает проводник переменному току и электродвижущей силе самоиндукции, называется индуктивным. Оно зависит от индуктивности потребителя. Чем выше его индуктивность и выше частота переменного электротока, тем выше индуктивное электросопротивление. Выражается оно формулой: xl = ωL, где xl — это электросопротивление индукции, L — индуктивность, а ω — угловая частота тока.

    Емкостный реактанс электросопротивление проявляется, например, в конденсаторе, который накапливает электроэнергию в виде электромагнитного поля между своими обкладками. Индуктивное электросопротивление можно наблюдать в дросселе, который накапливает энергию в виде магнитного поля внутри своей обмотки.

    Активностным же электросопротивлением может обладать любой резистор, линии электропередач, обмотки трансформатора или электрического двигателя.

    Таким образом, активный резист и реактанс во многом отличаются друг от друга не только разницей по названию, но и по физическим свойствам. Первый вид превращает электроэнергию в другой вид и отдает ее в окружающую среду. Второй же — возвращает ее обратно в электросеть.

    Существуют следующие сопротивления:

    1. Омическое сопротивление

    2. Активное сопротивление

    3. Индуктивное сопротивление

    4. Емкостное сопротивление

    Индуктивное и емкостное сопротивления являются реактивными, что значит не вызывающими безвозвратных потерь энергии переменного тока.

    Омическое сопротивление — это сопротивление цепи постоянному току вызывающее безвозвратные потери энергии постоянного тока.

    Единственной причиной вызывающей потери постоянного тока является противодействие материала проводника. На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии постоянного тока, которая превращается в тепловую энергию нагревающую проводник. Эта часть энергии обратно в проводник в виде энергии постоянного тока не возвращается.

    На резисторах написана величина их омического сопротивления, т. е. сопротивления постоянному току.

    Величина омического сопротивления не зависит от величины тока.

    Активное сопротивление — это сопротивление цепи переменному току вызывающее безвозвратные потери энергии переменного тока.

    Причины вызывающие безвозвратные потери переменного тока:

    -противодействие материала проводника

    -вихревые токи (они образуются в сердечниках катушек и нагревают их)

    -потери энергии электрического тока за счет перемагничивания сердечника, т. е. на ликвидацию остаточного магнетизма при перемагничивании сердечника

    -потери за счет излучения электромагнитной энергии ( любой проводник по которому идет переменный ток излучает электромагнитные волны которые уходят в пространство)

    -в радиоаппаратуре провода идут вблизи друг от друга, переменный ток проходя по одному проводу индуктирует токи в близлежащих проводах

    Индуктивное сопротивление — это противодействие тока самоиндукции катушки нарастающему току генератора.

    На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии переменного тока генератора. Вся эта часть энергии полностью превращается в энергию магнитного поля катушки. Когда ток генератора будет убывать, магнитное поле катушки тоже будет убывать пересекая витки катушки и индуктируя в цепи ток самоиндукции. Теперь ток самоиндукции будет идти в одном направлении с убывающим током генератора. Таким образом вся энергия затраченная током генератора на преодоление противодействия тока самоиндукции катушки полностью вернулась в цепь в виде энергии электрического тока. Поэтому индуктивное сопротивление является реактивным, что значит не вызывающим безвозвратных потерь энергии. Слово реакция обозначает обратное действие.

    Емкостное сопротивление — это противодействие электродвижущей силы заряжаемого конденсатора заряду этого конденсатора.

    Вся энергия затрачиваемая источником тока на преодоление емкостного сопротивления превращается в энергию электрического поля конденсатора. Когда конденсатор будет разряжаться вся энергия электрического поля вернется обратно в цепь в виде энергии электрического тока. Таким образом емкостное сопротивление является реактивным.

    Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи

    Емкостное и индуктивное сопротивление в цепи переменного тока.

    Емкостное сопротивление в цепи переменного тока

    При включении конденсатора в цепь постоянного напряже­ния сила тока I=0, а при включении конденсатора в цепь пере­менного напряжения сила тока I ? 0. Следовательно, конденса­тор в цепи переменного напряжения создает сопротивление меньше, чем в цепи постоянного тока.

    Мгновенное значение напряжения равно  .

    Мгновенное значение силы тока равно: 

    Таким образом, колебания напряжения отстают от колебаний тока по фазе на π/2.

    Т.к. согласно закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению, то для максимальных значений тока и напряжения получим: , где  — емкостное сопротивление.

    Емкостное сопротивление не является характеристикой проводника, т.к. зависит от параметров цепи (частоты).

    Чем больше частота переменного тока, тем лучше пропускает конденсатор ток (тем меньше сопротивление конденсатора переменному току).

    Т.к. разность фаз между колебаниями тока и напряжения равна π/2, то мощность в цепи равна 0: энергия не расходуется, а происходит обмен энергией между источником напряжения и емкостной нагрузкой. Такая нагрузка наз. реактивной.

     

    Индуктивное сопротивление в цепи переменного тока

    В катушке, включенной в цепь переменного напряжения, си­ла тока меньше силы тока в цепи постоянного напряжения для этой же катушки. Следовательно, катушка в цепи переменного напряжения создает большее сопротивление, чем в цепи посто­янного напряжения.

    Мгновенное значение силы тока: 

    Мгновенное значение напряжения можно установить, учиты­вая, что u = — εi, где u – мгновенное значение напряжения, а εi – мгновенное значение эдс самоиндукции, т. е. при изменении тока в цепи возникает ЭДС самоиндукции, которая в соответствии с законом электромагнитной индукции и правилом Ленца равна по величине и противоположна по фазе приложенному напряжению.

     

    .

    Следовательно , где  амплитуда напряжения.

    Напряжение опережает ток по фазе на π/2.

    Т.к. согласно закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональная сопротивлению, то приняв величину ωL за сопротивление катушки переменному току, получим: — закон Ома для цепи с чисто индуктивной нагрузкой.

    Величина  — индуктивное сопротивление.

    Т.о. в любое мгновение времени изменению силы тока противодействует ЭДС самоиндукции. ЭДС самоиндукции — причина индуктивного сопротивления.

    В отличие от активного сопротивления, индуктивное не является характеристикой проводника, т.к. зависит от параметров цепи (частоты): чем больше частота переменного тока, тем больше сопротивление, которое ему оказывает катушка.

     

    Т.к. разность фаз между колебаниями тока и напряжения равна π/2, то мощность в цепи равна 0: энергия не расходуется, а происходит обмен энергией между источником напряжения и индуктивной нагрузкой. Такая нагрузка наз. реактивной.

     

    формула, от чего зависит, в чем измеряется активное сопротивление

    При прохождении тока в электрической цепи он подвергается противодействию ее отдельных частей, которое в электротехнике называется сопротивлением. Это приводит к потере части мощности. Чтобы правильно рассчитать параметры электрической цепи, нужно учитывать природу сопротивления и знать, в чем заключается действие различных его видов.

    Что такое сопротивление

    Ток, протекая через провода и различные радиодетали, тратит свою энергию. Это явление количественно выражается величиной сопротивления. В электротехнике его разделяют на активное и реактивное сопротивление. В первом случае при прохождении тока часть его энергии превращается в тепловой вид, а иногда и в другие (например, проявляется в химических реакциях). Величина активного сопротивления зависит от частоты переменного электротока и возрастает с ее увеличением.

    Второй тип сопротивления имеет более сложную природу и возникает в момент включения или выключения потребителя электроэнергии в сеть переменного или постоянного тока. В цепи с реактивным сопротивлением энергия электрического тока частично превращается в другую форму, а затем переходит обратно, то есть, наблюдается периодический колебательный процесс. Полное сопротивление цепи включает в себя активный и реактивный типы, которые учитываются по особым правилам.

    Индуктивное сопротивление

    При увеличении силы тока порождается магнитное поле, обладающее различными характеристиками. Наиболее важной из них является индуктивность. Магнитное поле, в свою очередь, воздействует на проводник, по которому протекает ток. Влияние является противоположным направлению изменения тока. То есть, если сила тока увеличилась, то магнитное поле будет уменьшать его, и наоборот, если снизилась, то поле усилит его. Когда ток не меняется, реактивное сопротивление катушки индуктивности будет равно нулю.

    Индуктивное сопротивление зависит от частоты тока. Чем она выше, тем выше скорость изменения данного параметра. Это значит, что будет образовано более сильное магнитное поле. Возникающая при этом ЭДС препятствует изменению электрического тока.

    Расчет реактивного индуктивного сопротивления осуществляется по такой формуле:

    XL = L×w = L×2π×f, где буквами обозначаются:

    • L — индуктивность магнитного поля, которое порождается изменением силы тока;
    • W — круговая частота изменения, которая используется в описании синусоидального изменения силы тока;
    • Π — число «пи»;
    • f — частота тока в обычном смысле.

    При синусоидальном изменении напряжения сила тока будет меняться, отставая от него по фазе. Поэтому реактивное сопротивление трансформатора существенно зависит от его индуктивности.

    Какое сопротивление называется реактивным, какое активным

    Активное электросопротивление — это важный параметр электрической сети, который обуславливает превращение электрической энергии, поступающей в участок электроцепи или в отдельный элетроэлемент в любой другой тип энергии: химическую, механическую, тепловую, электромагнитную. Процесс превращения при этом считаю необратимым.


    Типы рассматриваемой величины и формулы ее расчета

    Реактивное сопротивление по-другому называется реактансом и представляет собой сопротивляемость элементов электроцепи, которые вызывается измерением силы электротока или напряжения из-за имеющейся емкости или индуктивности этого элемента. При реактансе происходит обменный процесс между отдельным компонентом сети и источником энергии. Часто это понятие относят к простому электрическому сопротивлению, однако оно отличается некоторыми моментами.


    Течение переменного электротока не зависит от типа сопротивляемости элементов и всей сети

    Различия между активным и реактивным сопротивлением

    Разница между активным и реактивным сопротивлением состоит в том, что при прохождении электротока по компонентам цепи, несущим активную нагрузку, имеют место мощностные потери в виде выделения тепла, которое не может быть снова превращено в электрическую энергию. В качестве наглядного примера можно привести конфорку электроплиты, выделяющую тепловую энергию. Такими свойствами обладают и осветительные устройства, электрические двигатели, различные кабели. Фазы проходящих через такие компоненты напряжения и электротока будут совпадать.

    Будет интересно➡ Режимы работы транзистора

    От чего зависит сопротивление проводника

    Реактивные нагрузки отличаются наличием емкостных свойств либо способностью к индукции. В первом случае величина рассматриваемого сопротивления зависит от емкости, во втором – от электродвижущей силы самоиндукции.

    Важно! Величина, в противоположность активной, может иметь плюсовой и минусовой знаки. Это зависит от того, в какую сторону идет фазовый сдвиг. При опережении электрическим током напряжения будет иметь место отрицательный показатель, в обратном случае – положительный.

    Какие отличия

    Отличия этих типов электросопротивления в том, что «внутри» активностного типа энергия не накапливается, так как она попадает в активностый элемент и отдается окружающей среде в виде другого ее типа. Это может быть тепло или механическое поднятие груза, свечение, химическая реакция, задание чему-либо скорости.


    Индуктивная величина и ее формулы

    Важно! Преданная электроэлементу с активностным электросопротивлением энергия преображается и конвертируется, но не возвращается в сеть.

    Сопротивляемость же реактивная, наоборот, копит энергию внутри себя за ¼ всего периода синусоидального электротока, а за следующую четверть возвращает ее обратно в сеть. То есть, в окружающую среду полученная энергия не передается.


    Комплексная сопротивляемость отдельного элетроэлемента сети R

    В активностном типе фазы электрических токов и напряжения совпадают, следовательно, выделяется некоторое количество электроэнергии. В реактивном виде фазы электротока и напряжения расходятся, поэтому энергия передается обратно. Это во многом объясняет то, что активностные электроэлементы нагреваются, а реактивные — нет.


    Активная сопротивляемость в цепи переменного синусоидального тока

    Как измерить полное электрическое сопротивление

    Соединим все детали вместе в простую электрическую цепь. Взглянем на рисунок ниже: это цепь с источником питания постоянного тока. Ток течет через резистор. Весьма просто, верно? Чем больше сопротивление резистора в цепи, тем меньше будет ток.

    Простая цепь постоянного тока с резистором

    на 100 Ом для ограничения силы тока Что произойдет, если мы добавим в электрическую цепь источник питания переменного тока, катушку индуктивности и конденсатор? Теперь в цепи есть два дополнительных компонента, каждый из которых по своему оказывает сопротивление электрическому току. Как и резистор, они оба препятствуют прохождению электрического тока, при этом также воздействуют на ток. Если суммировать активное сопротивление резистора и активное и реактивное сопротивления конденсатора и катушки индуктивности, то получится полное электрическое сопротивление или импеданс.

    В цепи переменного тока последовательно соединены резистор, катушка индуктивности и конденсатора

    Постойте! Чтобы рассчитать полное электрическое сопротивления недостаточно просто сложить активные и реактивные сопротивления. Обычно в большинстве учебных пособий с этого момента начинается изобилие математических формул, поэтому дальше читайте не спеша.

    Области проявления

    Реактанс электросопротивления проявляется в емкости и индукции. Первое обуславливается наличием емкости проводниках и обмотках или включением в электрическую цепь переменного тока различных конденсаторов. Чем выше емкость потребителя и угловой частоты сигнала электротока, тем меньше емкостная характеристика.

    Вам это будет интересно Особенности активно-емкостной нагрузки

    Сопротивляемость, которую оказывает проводник переменному току и электродвижущей силе самоиндукции, называется индуктивным. Оно зависит от индуктивности потребителя. Чем выше его индуктивность и выше частота переменного электротока, тем выше индуктивное электросопротивление. Выражается оно формулой: xl = ωL, где xl — это электросопротивление индукции, L — индуктивность, а ω — угловая частота тока.

    Емкостный реактанс электросопротивление проявляется, например, в конденсаторе, который накапливает электроэнергию в виде электромагнитного поля между своими обкладками. Индуктивное электросопротивление можно наблюдать в дросселе, который накапливает энергию в виде магнитного поля внутри своей обмотки.

    Активностным же электросопротивлением может обладать любой резистор, линии электропередач, обмотки трансформатора или электрического двигателя.


    Индукция ЭДС может наблюдаться в дросселе

    Таким образом, активный резист и реактанс во многом отличаются друг от друга не только разницей по названию, но и по физическим свойствам. Первый вид превращает электроэнергию в другой вид и отдает ее в окружающую среду. Второй же — возвращает ее обратно в электросеть.

    Электрическая цепь.

    Источник электрического тока, соединенный проводами с различными электроприборами и потребителями электри­ческой энергии, образует электрическую цепь.

    Электрическую цепь принято изображать с помощью схем, в которых элементы электрической цепи (сопротивления, источники тока, включатели, лампы, при­боры и т. д.) обозначены специальными значками.

    Направление тока в цепи — это направление от положи­тельного полюса источника тока к отрицательному. Это пра­вило было установлено в XIX в. и с тех пор соблюдается. Перемещение реальных зарядов может не совпадать с ус­ловным направлением тока. Так, в металлах носителями тока являются отрицательно заряжен­ные электроны, и движутся они от отрицательного полюса к положительному, т. е. в обратном направлении. В электролитах реальное перемещение зарядов может совпадать или быть противоположным направлению тока, в зависимости от того, какие ионы являются носителями заря­да — положительные или отрицательные.

    Включение элементов в электрическую цепь может быть последовательным или параллельным.

    Переменный ток

    Для того чтобы понять, что такое активное сопротивление, необходимо разобраться в самом явлении переменного тока. Переменным является такой тип тока, который непрерывно изменяет направление своего протекания. Во время протекания потенциалы переменного тока постоянно изменяются. Это происходит благодаря работе генератора, а точнее за счет взаимодействия магнитного поля с медной обмоткой. Движение хорошо прослеживается при помощи осциллографа. Своей формой оно напоминает синусоиду.

    Будет интересно➡ Устройство люминесцентной лампы

    Роль переменного тока сложно переоценить. Главное его достоинство заключается в простоте передачи от источника к потребителю, возможность занижать или увеличивать напряжение при помощи трансформаторов. Также, переменные электрические токи можно доставлять потребителю с гораздо меньшими затратами.

    Практическое применение полного электрического сопротивления

    Становится понятно, в конце концов, что после всех наших объяснений разобраться, что такое полное электрическое сопротивление, несложно, не так ли? Существуют десятки бесплатных калькуляторов , которые помогут вам выполнить расчеты. Что вам на самом деле нужно – это знать, что полное сопротивление работает так же, как активное сопротивление, ограничивая ток в цепи переменного тока.

    Способность таких компонентов, как конденсаторы и катушки индуктивности реагировать на постоянные изменения переменного тока, делает их уникальными. Благодаря полному сопротивлению в вашей цепи можно организовать нечто похожее на электрический щит с защитными автоматами, которые реагируют на неожиданные скачки электричества, защищая от выгорания домашнюю электропроводку. Можно также сказать спасибо полному сопротивлению за то, что вы можете носить с собой ноутбук с полностью заряженным аккумулятором, не опасаясь его взрыва.

    Когда дело доходит до работы с устройствами с питанием от источника переменного тока, будь то ноутбук или электрощит в вашем доме, стоит быть благодарным полному электрическому сопротивлению. И помните, полное электрическое сопротивление – это просто старший брат привычного активного сопротивления, который объединяет активное и реактивное сопротивления в одной простой формуле.

    Активное сопротивление

    Переменный ток доставляется потребителю с целью его преобразования в иные виды энергии, например, тепло и свет. В бытовых сетях преобладает использование однофазного переменного тока. При подключении потребителя создается активное сопротивление.

    Простые цепи переменного тока с активным сопротивлением включает в себя генератор тока и идеальный резистор. При этом должны соблюдаться необходимые условия для идеальной цепи:

    1. Активное сопротивление не должно равняться нулю, обязательное условие.
    2. Емкость и индуктивность цепи должны быть равны нулю.

    Также, для идеального активного сопротивления должны соблюдаться следующие условия:

    1. Соблюдаются закон Ома для мгновенных, среднеквадратичных и амплитудных параметров цепи.
    2. Значение полностью независимо от амплитудных колебаний.
    3. Между током и напряжением отсутствует сдвиг фаз.
    4. Элемент, находящийся под напряжением, выделяет долю тепловой энергии, то есть нагревается.

    Все эти условия позволяют электрическим приборам работать в пределах точно установленных параметров с максимальным КПД. Любое изменение может быть причиной отсутствия надежного контактного соединения или неисправностью самого потребителя.

    Для того чтобы рассчитать величину активного сопротивления в цепи, необходимо знать величину напряжения и силы тока. Для расчета используется формула: R=U/I. Формула состоит из следующих значений:

    1. «R» — сопротивление, Ом;
    2. «U» — величина напряжения, вольт;
    3. «I» — величина силы тока, ампер.

    Далее можно сделать простой расчет. В качестве потребителя выступает электрическая печь, включенная в цепь однофазного переменного тока:

    1. Напряжение цепи 240 вольт.
    2. При замере силы тока получено значение 4 ампера.
    3. R= 240/4=60 Ом.

    Расчетная величина активного сопротивления — это не окончательное значение. На нее влияет прежде всего сечение проводов включенных в цепь, схема взаимодействия между цепями емкостных и полупроводниковых элементов.

    Активное значение цепи также вызывает безвозвратную потерю первоначальной электрической энергии, а так же приводит к снижению мощности.

    Полное сопротивление

    При использовании нескольких разновидностей важно знать, как они сочетаются между собой. Активное сопротивление присутствует в любых схемах. Оно способствует превращению части электрической энергии в нагрев. Реактивное сопротивление возникает лишь в цепи переменного тока. Чтобы определить его величину, необходимо из индуктивного вычесть ёмкостное. Эта характеристика показывает энергию, которая пульсирует в цепи, переходя из одной формы в другую.

    Полное сопротивление представляет собой сумму активного и реактивного сопротивления в цепи переменного тока, но такое сложение необходимо выполнять особым образом. Для этого нужно начертить прямоугольный треугольник, катеты в котором должны иметь длину, равную величине активного и реактивного сопротивлений соответственно.

    Длина гипотенузы будет численно выражать полное сопротивление электрической цепи.2 ), где

    • Z — полное сопротивление;
    • R — величина активной составляющей;
    • XL и XC — значение индуктивного и емкостного параметра соответственно.

    Следовательно, при расчёте полного сопротивления или импеданса нужно учитывать, что такое ёмкость и индуктивность и как они могут проявляться в электрических схемах. Эти величины называются еще паразитными, так как они могут отрицательно влиять на работу электроприбора. Их возникновение относят к непредсказуемым факторам. При этом емкостным или индуктивным сопротивлением, имеющим небольшое значение, при выполнении расчетов можно пренебречь.

    Зависимость

    Величина активного сопротивления во многом зависит от диаметра проводников. При подаче высокочастотных токов, сопротивление проводника может быть снижено, только если его поверхностный слой намного тоньше основного. Для того чтобы добиться идеального сечения, этот слой должен состоять из материала с очень высокой проводимостью, например, золота или серебра. Данный эффект возникает по причине взаимодействия напряжения и магнитного поля, образованного им. Поле сильно влияет на ток, протекающий по проводнику и выталкивает его на поверхностный слой. Таким образом ближе к поверхности проводника проводимость снижается и становится критично малой в его верхнем слое.

    Так же присутствуют следующие эффекты: потери утечки и диэлектрические потери. Оба эффекта связаны с наличием конденсатора в цепи. Диэлектрические потери возникают за счет увеличения температуры диэлектрика внутри конденсатора. Потеря утечки возникает в следствии доли пробоя изолятор конденсатора.

    Гистерезис. Это тоже тип потери энергии переменного тока. Такая потеря возникает при формировании магнитного поля вокруг предметов из металла. Электромагнитное воздействие приводит к нагреванию металла, а значит преобразованию энергии.

    Последним фактором утечки является радиоизлучение. Радиоволны появляются по причине сильного магнитного поля и его взаимодействия с металлами цепи. Для подавления, особенно в радиоаппаратуре, используются экраны, которые впитывают часть поля и отталкивают остальную долю.

    Как найти сопротивление в цепи

    Так, R называется отношение напряжения к силе тока: R = U/I.

    Эту формулу для закона Ома можно записать еще двумя способами:

    Чтобы найти I надо напряжение поделить на сопротивление: I = U/R,

    А напряжение, умножив силу тока на сопротивление: U= I*R

    Все эти 3 значения Ом объединил в один треугольник, поделив его на 3 части. Вершиной является R, левым боком I, правым — U.

    Зная, в чем измеряется сила тока, напряжение, сопротивление, вы всегда сможете сориентироваться в задачах по физике.

    Мгновенная мощность в цепи переменного тока с активным сопротивлением.

    При переменных величинах напряжения и тока скорость преобразования электрической энергии в приемнике, т. е. его мощность, тоже изменяется. Мгновенная мощность равна произведению мгновенных величин напряжения и тока: p = Umsinωt * Imsinωt = UmImsin2ωt

    Из тригонометрии найдём

    Более наглядное представление о характере изменения мощности в цепи дает график в прямоугольной системе координат, который строится после умножения ординат кривых напряжения и тока, соответствующих ряду значений их общего аргумента — времени t. Зависимость мощности от времени — периодическая кривая (рис. 13.2). Если ось времени t поднять по чертежу на величину р = Pm√2 = UmIm√2,то относительно новой оси t’ график мощности является синусоидой с двойной частотой и начальной фазой 90°:

    Таким образом, в первоначальной системе координат мгновенная, мощность равна сумме постоянной величины Р= UmIm√2 и перемен- ной р’:

    р = Р + р’

    Анализируя график мгновенной мощности, нетрудно заметить, что мощность в течение периода остается положительной, хотя ток и напряжение меняют свой знак. Это получается благодаря совпадению по фазе напряжения и тока.

    Будет интересно➡ Как работает термосопротивление?

    Постоянство знака мощности говорит о том, что направление потока электрической энергии остается в течение периода неизменным, в данном случае от сети (от источника энергии) в приемник с сопротивлением R, где электрическая энергия необратимо преобразуется в другой вид энергии. В этом случае электрическая энергия называется активной.

    Если R — сопротивление проводника, то в соответствии с законом Ленца — Джоуля электрическая энергия в нем преобразуется в тепло.

    Похожие темы:

    [ads-pc-1]
    Ток и напряжение.

    При включении в цепь переменного тока активного сопротивления R (рис. 175, а) напряжение и источника создает в цепи ток i. Если напряжение и изменяется по синусоидальному закону u = Uтsin ?t, то ток i также изменяется синусоидально:

    i = Iтsin ?t

    При этом

    Iт= Uт/ R

    Таким образом, ток и напряжение изменяются по одному и тому же закону; они одновременно достигают своих максимальных значений и одновременно проходят через нуль (рис.

    175,б). Следовательно,при включении в цепь переменного тока активного сопротивления ток и напряжение совпадают по фазе (рис. 175, в).

    Если обе части равенства Iт= Uт/ Rразделить на ?2, то получим выражение закона Ома для рассматриваемой цепи для действующих значений напряжения и тока:

    I = U / R

    Следовательно, для цепи переменного тока, содержащей только активное сопротивление, этот закон имеет такую же математическую форму, как и для цепи постоянного тока.

    Электрическая мощность.Электрическая мощность р в цепи с активным сопротивлением в любой момент времени равна произведению мгновенных значений силы тока i и напряжения и. Следовательно, мгновенная мощность р не является постоянной величиной, как при постоянном токе, а изменяется по кривой (см.

    рис. 175,б). Эту кривую можно также получить графически, перемножая ординаты кривых силы тока i и напряжения и при различных углах ?t.

    Изменение мощности происходит с двойной частотой ?t по отношению к изменению тока и напряжения, т. е. один период изменения мощности соответствует половине периода изменения тока и напряжения.

    Все значения мощности являются положительными. Физически положительное значение мощности означает, что энергия передается от источника электрической энергии к приемнику. Максимальное значение мощности при ?t = 90° и ?t = 270°

    Pmax= UтIт= 2UI

    Рис. 175. Схема включения в цепь переменного тока активного сопротивления (а), кривые тока i, напряжения и, мощности р (б) и векторная диаграмма (в)

    Практически об энергии W, создаваемой электрическим током, судят не по максимальной мощности, а по средней мощности Рср= Р, так как эта энергия может быть выражена как произведение среднего значения мощности Р на время протекания тока:

    W = Pt.

    Кривая мгновенной мощности симметрична относительно линии АБ, которая соответствует среднему значению мощности Р. Поэтому

    P = Pmax/ 2 = UI

    Используя формулу (67) закона Ома, активную мощность можно выразить также в виде P = I2R или P=U2/R.

    В электротехнике среднюю мощность, потребляемую активным сопротивлением, обычно называют активной мощностью, или просто мощностью, и обозначают буквой Р.

    Поверхностный эффект. Следует отметить, что активное сопротивление проводников в цепи переменного тока всегда больше их сопротивления в цепи постоянного тока.

    Переменный ток i не протекает равномерно по всему поперечному сечению проводника, как постоянный ток i, а вытесняется на его поверхность (рис. 176, а). Поэтому полезное сечение проводника как бы уменьшается и сопротивление его при переменном токе возрастает.

    Это явление носит название поверхностного эффекта. Неравномерное распределение переменного тока по поперечному сечению проводника объясняется действием э. д.

    с. самоиндукции, индуцированной в проводнике магнитным полем, которое создается проходящим по проводнику током I. Это магнитное поле действует не только в пространстве, окружающем проводник (внешний поток Ф2), но и внутри самого проводника (внутренний поток Ф2) (рис.

    176,б). Поэтому слои проводника, расположенные ближе к его центру, будут охватываться большим магнитным потоком, чем слои, расположенные ближе к его поверхности, и э. д.

    с. самоиндукции, индуцированная во внутренних слоях, будет большей, чем во внешних. Поскольку э.

    д. с. самоиндукции препятствует изменению

    Рис. 176. Схема протекания постоянного I и переменного i токов по проводнику (а) и возникновение поверхностного эффекта (б)

    Рис. 177. Схема термообработки деталей токами высокой частоты: 1 — высокочастотный индуктор; 2 — закаливаемая деталь; 3 — разогретый слой

    тока, последний будет стремиться пройти там, где э. д.

    с. самоиндукции имеет наименьшее значение, т. е.

    пройдет преимущественно по поверхностным слоям проводника. В результате этого плотность тока У в поверхностных слоях будет больше, чем во внутренних. Чем больше частота тока, тем больше э.

    д. с. самоиндукции индуцируется во внутренних слоях проводника и тем в большей степени ток вытесняется на поверхность.

    При частоте 50 Гц увеличение сопротивления медных и алюминиевых проводников при малом их диаметре практически ничтожно, и сопротивление таких проводников в цепях переменного и постоянного тока можно считать одинаковым. Но для медных и алюминиевых проводников диаметром свыше 10 мм, а для стальных проводников при еще меньших диаметрах необходимо при расчетах учитывать влияние поверхностного эффекта на их активное сопротивление.

    При токах высокой частоты, принятых в радиотехнике, телевидении и различных высокочастотных установках, с целью лучшего использования металла проводников их обычно изготовляют полыми.

    На свойстве переменного тока высокой частоты протекать, главным образом, по поверхности проводников основаны различные методы высокочастотной закалки и термообработки.

    Например, при высокочастотной термообработке деталей вихревыми токами (рис. 177) эти токи индуцируются в основном в поверхностном слое металла. Они быстро разогревают поверхностные слои обрабатываемой детали, раньше, чем ее внутренняя часть успеет заметно нагреться за счет теплопроводности металла.


    [ads-pc-2]

    В электрической цепи переменного токасуществует два вида сопротивлений:активноеи реактивное. Это является существенным отличием от цепей постоянного тока.

    Активная мощность для цепи переменного тока с активным сопротивлением

    Скорость преобразования электрической энергии в другой вид энергии за конечный промежуток времени, значительно больший периода изменения тока, характеризуется средней мощностью. Она равна средней мощности за период, которую называют активной.

    Активная мощность — среднее арифметическое мгновенной мощности за период.

    Для рассматриваемой цепи активную мощность Р нетрудно определить из графика рис. 13.2. Средняя величина мощности равна высоте прямоугольника с основанием Т, равновеликого площади, ограниченной кривой р(t) и осью абсцисс (на рисунке заштриховано).

    Равенство площадей РТ = Sp выполняется, если высоту прямоугольника взять равной половине наибольшей мгновенной мощности Pm.

    В этом случае часть площади Sp , находящаяся выше прямоугольника, точно укладывается в оставшуюся незаштрихованной его часть:

    P = UI

    Активная мощность для данной цепи равна произведению действующих величин тока и напряжения:

    P = UI = I2R

    С математической точки зрения активная мощность является постоянной составляющей в уравнении мгновенной мощности p(t) [см. выражение (13.2)].

    Среднюю мощность за период можно найти интегрированием уравнения (13.2) в пределах периода:

    Сопротивление R, определяемое из формулы (13.3) отношением активной мощности цепи к квадрату действующего тока, называется активным электрическим сопротивлением.

    Закон Ома для полной цепи.

    Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника тока и ре­зистора R.

    Закон Ома для полной цепи устанавливает связь между силой тока в цепи, ЭДС и полным сопротивлением цепи, состоя­щим из внешнего сопротивления R и внутреннего сопротивления источ­ника тока r.

    Работа сторонних сил Aст источника тока, согласно определению ЭДС (ɛ) равна Aст = ɛq, где q — заряд, перемещенный ЭДС. Согласно определе­нию тока q = It, где t — время, в течение которого переносился заряд. Отсюда имеем:

    Aст =ɛIt.

    Тепло, выделяемое при совершении работы в цепи, согласно закону Джоуля — Ленца, равно:

    Q = I2Rt + I2rt.

    Согласно закону сохранения энергии А = Q. Приравнивая (Aст =ɛIt) и (Q = I2Rt + I2rt), получим:

    ɛ = IR + Ir.

    Закон Ома для замкнутой цепи обычно записывается в виде:

    .

    Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

    Если цепь содержит несколько последовательно соединенных ис­точников с ЭДС ɛ1, ɛ2, ɛ3 и т. д., то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных источников. Знак ЭДС источника определяется по отношению к направлению обхода контура, который выбирается произвольно, например, на рисунке ниже — против часовой стрелки.

    Сторонние силы внутри источника совершают при этом по­ложительную работу. И наоборот, для цепи справедливо следующее уравнение:

    ɛ = ɛ1 + ɛ2 + ɛ3 = | ɛ1| – | ɛ2| -| ɛ3| .

    В соответствии с сила тока положительна при положительной ЭДС — направление тока во внешней цепи совпадает с направлением обхода контура. Полное сопротивление цепи с несколькими источниками равно сумме внешнего и внутренних сопротивлений всех источников ЭДС, например, для рисунка выше:

    Rn = R + r1 + r2 + r3.

    В чем измеряется реактивное сопротивление

    Само по себе, явление реактанса характерно только для цепей с электрическим током переменного типа. Обозначается оно латинской буквой «X» и измеряется в Омах. В отличие от активностного варианта, реактанс может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Знак «+» или «-» соответствует знаку, по которому сдвигается фаза электротока и напряжения. Знак положительный, когда ток отстает от напряжения и отрицателен, когда кот опережает напряжение.

    Важно! Абсолютно чистое реактивное электросопротивление имеет сдвиг фазы на ± 180/2. То есть, фаза «двигается» на π/2.

    Емкостное сопротивление

    Оно имеет иную природу, чем индуктивное. Это понятие удобно проиллюстрировать на примере электрической цепи, состоящей из источника питания, клеммы которого соединены с обкладками конденсатора. Сразу после подключения на них будет постепенно накапливаться заряд, создавая ток в цепи.

    После достижения предельной величины, которая определяется ёмкостью детали, ток не будет проходить по цепи. Если после этого отключить провода от клемм, а затем последние соединить, то между ними начнётся перемещение зарядов до тех пор, пока разность потенциалов станет равной нулю.

    Если к конденсатору подключить источник переменного тока, то будет происходить следующее. С увеличением разности потенциалов заряд на обкладках конденсатора будет расти. Когда напряжение перейдёт в фазу уменьшения, накопленный заряд начнёт стекать с них, образуя ток противоположного направления. Затем разность потенциалов станет отрицательной, но по абсолютной величине будет расти до максимального значения. При этом конденсатор начнет вновь заряжаться, но при этом знак поступающих зарядов будет не такой, который был раньше.

    Когда напряжение начнёт увеличиваться (уменьшаясь по абсолютной величине), заряд с обкладок конденсатора будет стекать. Когда разность потенциалов у источника достигнет нуля и продолжит увеличиваться, начнётся новый цикл изменений.

    На каждом этапе описанной ситуации ток с обкладок конденсатора будет иметь направление противоположное тому, которое порождается переменной разностью потенциалов источника питания.

    Происходящее таким образом уменьшение силы тока представляет собой физический смысл ёмкостного сопротивления. Оно обозначается буквами ХС и рассчитывается по формуле:

    XС = 1/(w×C) = 1/(2π×f×C), где

    • C — ёмкость используемого конденсатора;
    • w — круговая частота переменного тока;
    • π — число «пи»;
    • f — частота переменного тока.

    В рассматриваемом случае изменения тока отстают от напряжения.

    Как правильно измерять сопротивление

    При работе с радиоаппаратурой иногда требуется измерять не только активностное, но и реактивное электросопротивление (индуктивность и емкость). Для измерений применяют косвенный метод использования мультиметра, а более точные значения получают при мостовом методе.

    Косвенный метод наиболее прост в своей реализации, так как не требует дополнительных схем включения. Одна требуется наличие трех отдельных приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра. Если измерить напряжение и силу электротока в цепи, то можно получить полное электросопротивление: Z=U*I После измерения активностной мощности P, можно получить величину активного сопротивления отдельного элемента: R= P/I².

    Приложения с емкостным реактивным сопротивлением

    Фильтры верхних частот, фильтры нижних частот, мостовые схемы для измерения емкости и индуктивности и схемы фазового сдвига являются одними из основных применений схем, которые содержат емкостные реактивные сопротивления в сочетании с индуктивностями и электрическими сопротивлениями.

    В стереосистемах некоторые динамики поставляются с отдельными динамиками. вуфер (больше) для низких частот и твитер или небольшой рог для высоких частот. Это улучшает производительность и качество звука.

    В них используются конденсаторы, которые предотвращают попадание низких частот в высокочастотный динамик, а в низкочастотном динамике добавлен индуктор, чтобы избежать высокочастотных сигналов, поскольку индуктивность имеет реактивное сопротивление, пропорциональное частоте: XL = 2πfL.

    Катушка

    Катушка индуктивности представляет собой металлический или ферритный сердечник, на который намотано несколько витков медного провода. Элемент обладает следующими свойствами:

    1. За счет индуктивности ограничивается скорость изменения токов.
    2. С увеличением частоты тока катушка способна увеличить свое сопротивление (скин-эффект).
    3. Создает магнитное поле.
    4. Увеличивает и накапливает напряжение.
    5. Создает сдвиг фаз переменного тока.
    6. Пропорционально скорости движения тока создает ЭДС самоиндукции.

    Все эти свойства находят применение при разработке радиоприемных устройств, генераторов частоты, тестеров, магнитометров и других видов сложного оборудования.

    Конструкция и разновидности

    Все типы катушек индуктивности имеют одинаковую конструкцию, независимо от области их использования. Особенности, внесенные для получения индивидуальных параметров, влияют на тип детали.

    1. Соленоид. Компонент с увеличенной общей длиной обмоточного провода. Обмотка больше диаметра детали.
    2. Тороидальная. В такой катушке соленоид выполнен в форме «тора».
    3. Многослойный тип, имеет несколько рядов обмотки.
    4. Секционированная. Обмотка имеет несколько разделенных секций, иногда из провода разного сечения. Наиболее известной катушкой этого типа является трансформатор или дроссель.
    5. Универсальная, может совмещать сразу несколько вариантов обмотки.

    Независимо от конструкции, все катушки работают по одному и тому же принципу.

    Индуктивность

    Индуктивностью катушки является способность к накапливанию электричества. Этот параметр зависит от:

    1. Числа витков.
    2. Сечения и длины провода.
    3. Конструктивных особенностей детали.
    4. От материала, длины, диаметра и формы сердечника.
    5. От расстояния между витками.
    6. Наличия экрана.

    В радиоэлектронике не принято указывать значение индуктивности. Производители маркируют детали числом витков и указывают тип сердечника.

    Замер сопротивления и формула расчета

    Замерить активное сопротивление катушки индуктивности можно только в обесточенном виде. Делается это при помощи мультиметра.

    1. Мультиметр надо перевести в режим омметра.
    2. Красный измерительный щуп соединить с первым выходом катушки.
    3. Черный измерительный щуп соединить со вторым выходом.
    4. Прибор покажет только активное сопротивление обмотки.

    Будет интересно➡ Что такое УЗО?

    При помощи тестера можно определить только целостность витков. Если элемент включен в цепь под напряжением, то величину сопротивления находят за счет простого вычисления по формуле: Z=U/I.

    Для расчета по этой формуле, при помощи тестера определяют сначала величину тока (I) и напряжения (U). Активное сопротивление измеряется в Омах.

    Зная формулу расчета активного и индуктивного сопротивления, полное сопротивление элемента может быть найдено с помощью формулы:

    Z= 2×(R×R+XL×XL)

    В этом выражении R является активным сопротивлением, а XL — индуктивным.

    Как рассчитать емкостное реактивное сопротивление

    Рассмотрим пример расчета емкостного реактивного сопротивления: предположим, что конденсатор 6 мкФ подключен к розетке переменного тока с напряжением 40 В и частотой F 60 Гц.

    Для определения емкостного реактивного сопротивления используется определение, данное в начале. Угловая частота ω определяется как:

    Будет интересно➡ Что понимается под напряжением прикосновения?

    ω = 2πf = 2π x 60 Гц = 377 с-1

    Затем этот результат подставляется в определение:

    ИксC = 1 / ωC = 1 / (377 с-1х 6 х10 -6 F) = 442,1 Ом

    Теперь посмотрим на амплитуду тока, циркулирующего в цепи. Поскольку источник предлагает напряжение амплитудой VC = 40 В, мы используем соотношение между емкостным реактивным сопротивлением, током и напряжением для вычисления амплитуды тока или максимального тока:

    яC = VC / ИКСC = 40 В / 442,1 Ом = 0,09047 А = 90,5 м А.

    Если частота становится очень большой, емкостное реактивное сопротивление становится небольшим, но если частота становится равной 0 и у нас есть постоянный ток, реактивное сопротивление стремится к бесконечности.

    Активное сопротивление катушки

    Активное сопротивление обуславливается омической характеристикой проводов обмотки. При работе на низких частотах, омическое сопротивление не зависит от частоты. В мощных устройствах необходимо учитывать эффект близости, который заключается в том, что токи и образуемое ими магнитное поле вызывают вытеснение тока в проводах соседних витков. В результате, снижается эффективное используемое сечение провода и растет его омическое сопротивление.

    Обратите внимание! На высоких частотах проявляется скин-эффект, который заключается в том, что ток вытесняется в поверхностные слои провода. В результате этого снижается используемое сечение кабеля. Для снижения скин-эффекта вместо одного проводника используют жгут из нескольких более тонких – литцендрат, либо поверхность провода покрывают слоем серебра, поскольку оно обладает наименьшим удельным сопротивлением.


    Скин-эффект

    В мощных электромагнитных системах (ускорители частиц) для снижения активного сопротивления, используется свойство сверхпроводимости – полное исчезновение сопротивления при охлаждении некоторых материалов ниже критической температуры.


    Провод литцендрат

    Во многих случаях применения катушек индуктивности следует учитывать влияние активного сопротивления обмоток. Данный параметр может отрицательно влиять не только путем снижения добротности, но и вызывать повышенный нагрев проводников обмоток в том случае, когда устройство работает с большими токами.

    Емкостная проводимость линий

    Электрические линии, кроме активного и индуктивного сопротивлений, характеризуются и емкостной проводимостью, которая обусловлена емкостью между проводами и между проводам и землей.

    Величину рабочей емкости в трехфазной воздушной линии приближенно можно определить по формуле:

    Из данной формулы видно, что рабочая емкость будет увеличиваться с увеличением сечения проводов и уменьшением расстояния между ними. Поэтому при равных сечениях токоведущих частей линии низкого напряжения имеют большую рабочую емкость, чем линии высокого напряжения. В следствии небольших расстояний между токоведущими жилами кабеля и большей диэлектрической проницаемости изоляции по сравнению с воздухом рабочая емкость кабельной линии значительно больше, чем емкость воздушной линии.

    Емкостная проводимость одноцепной воздушной линии определяется по формуле:

    Определение рабочей емкости кабельной линии по формулам, в которые входят диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля, геометрические размеры и другие конструктивные особенности, задача не из легких, поэтому значения рабочей емкости определяют по специальным таблицам, составленным заводом изготовителем для различных марок кабелей, в зависимости от их номинального напряжения.

    Емкостной ток вначале линии при холостом ходе (при отключенных электроприемниках) можно определить из формулы:

    Где: U – линейное напряжение сети, В; l – длина линии, км;

    Емкостные токи имеют серьезное значение в воздушных линиях с рабочим напряжением 110 кВ и выше и в кабельных линиях с напряжением выше 10 кВ. При расчете электрических сетей с напряжениями ниже, чем выше перечисленные, емкость линии могут не учитывать. Емкость токопроводящих частей линии по отношению к земле имеет значение при расчете заземляющих устройств и защиты.

    В сети с изолированной нейтралью величину емкостного тока однофазного замыкания на землю приближенно можно определить по формулам:

    • Для воздушной линии:
    • Для кабельной линии:

    Определение активного сопротивления проводов

    Активное сопротивлении проводов проще всего определять по справочным данным, составленным на основании ГОСТ 839-80 – «Провода неизолированные для воздушных линий электропередач» таблицы 1 – 4. Данные таблицы вы сможете найти непосредственно в самом ГОСТ, приведу лишь не которые. Пользоваться всеми известными формулами по определению активного сопротивления — не рекомендуется [Л1. с.18],связано это с тем, что действительное сечение отличается от номинального сечения, провода выпускались в разное время, по разным ГОСТ и ТУ и величины удельной проводимости (ρ) и удельного сопротивления (γ) у них разные:

    где:

    • γ – значение удельной проводимости для медных и алюминиевых проводов при температуре 20 °С принимается: для медных проводов – 53 м/Ом*мм2; для алюминиевых проводов – 31,7 м/Ом*мм2;
    • s – номинальное сечение провода(кабеля),мм2;
    • l – длина линии, м;
    • ρ – значение удельного сопротивления принимается: для медных проводов — 0,017-0,018 Ом*мм2/м; для алюминиевых проводов – 0,026 — 0,028 Ом*мм2/м, см. таблицу 1.14 [Л2. с.30].

    Активные сопротивления стальных проводов математическому расчету не поддаются. Поэтому рекомендую для определения активного сопротивления использовать приложения П23 – П25 [Л1. с.80,81].

    Удельное сопротивление

    Еще раз проговорим, что сопротивление возникает при взаимодействии электронов с ионами кристаллической решетки. Причем, чем больше проводник, тем и сильнее само сопротивление. Поэтому можно и предположить, что толщина проводника так же влияет на R. А разные вещества по-разному проводят ток.

    Исходя из всех этих знаний, можно установить следующие физические законы:

    • чем длиннее проводник, тем больше его R;
    • чем толще проводник, тем меньше его сопротивление;
    • R проводников одинаковой длины и ширины могут быть разными, важен сам материал, по которому проходят электроны и ионы.

    Удельное сопротивление (p) — это зависимость площади поперечного сечения, длины и сопротивления проводника из данного вещества.2/м

    Например, удельное сопротивление алюминия 0,28 Ом, ртути 0,96 Ом, удельное сопротивление меди 0,017 Ом.

    Формула: p = RS/l

    Омическое сопротивление – обзор

    Электрические и магнитные эффекты

    Помимо медленных эффектов переноса массы и двойного электрохимического слоя, в аккумуляторе обнаруживаются и более быстрые явления.

    Омическое сопротивление R B представляет собой сумму сопротивления электролита, сопротивления токосъемника, активной массы и переходного сопротивления между токосъемником и активной массой. Теоретически напряжение на омическом сопротивлении сразу следует за током батареи по закону Ома.

    Каждая ячейка имеет последовательную индуктивность, обусловленную геометрией. Для свинцово-кислотного аккумулятора типичными являются значения от 10 до 100 нГн на элемент для элементов емкостью 100 Ач. В случае батарей необходимо добавить индуктивность последовательно соединенных элементов. Кроме того, необходимо учитывать индуктивность проводки. Индуктивность ограничивает максимальную скорость нарастания тока. Однако этот эффект представляет интерес только для больших аккумуляторов (свинцово-кислотных) и для частот выше 1 кГц. В случае небольших батарей индуктивность намного меньше, и для отображения характеристики проводимости необходимы гораздо более высокие частоты (10–100 кГц).

    С увеличением частоты глубина проникновения ионов в пористую структуру уменьшается. Электроды все больше напоминают плоские электроды. На этих высоких частотах два электрода образуют простой пластинчатый конденсатор C P (межэлектродная емкость). Типичное значение для свинцово-кислотной батареи составляет порядка 10 нФ на элемент. На рис. 17 представлена ​​эквивалентная электрическая схема для высокочастотной характеристики.

    Рис. 17. Высокочастотная эквивалентная электрическая схема для аккумулятора.

    Вместе конденсатор и проводимость образуют резонансный контур. Значения 30 нГн и 30 нФ дают резонансную частоту ~5 МГц. О таких резонансных частотах иногда сообщают рабочие группы, разрабатывающие импульсные устройства для десульфатации свинцово-кислотных аккумуляторов.

    Другим эффектом, которым нельзя пренебрегать на высоких частотах, является скин-эффект. Глубина проникновения переменного тока в проводящие материалы ограничена из-за эффектов электромагнитного поля. Текущая глубина зависит от свойств материала и частоты.Для цилиндрических материалов текущая глубина рассчитывается как

    [6]d=1kμπf

    , где κ — проводимость, а μ — проницаемость материала.

    Глубина тока уменьшает полезную площадь поперечного сечения токосъемника, особенно если глубина тока мала по сравнению с радиусом токосъемника. На практике это увеличивает омическое сопротивление батареи. Следует учитывать, что скин-эффект действителен только для части переменного тока протекающего тока батареи.На сопротивление части постоянного тока также совершенно не влияет скин-эффект, если накладываются высокочастотные переменные. На рис. 18 показана глубина тока для различных типичных материалов токосъемника батареи в зависимости от частоты.

    Рис. 18. Скин-эффект для различных материалов, обычно используемых для батарей. Предполагается, что материал имеет цилиндрическую форму.

    Как видно из рисунка, свинец имеет очень большую глубину проникновения тока. Однако сетки в свинцово-кислотных батареях толстые по сравнению с другими аккумуляторными технологиями.В зависимости от технологии сетки токосъемник имеет толщину 1–5 мм. Следовательно, скин-эффект проявляется на частотах выше нескольких килогерц.

    Материалы, используемые в литий-ионных батареях (алюминий, медь), имеют толщину тока приблизительно только одну треть глубины свинца; однако толщина токосъемника для этой аккумуляторной технологии находится в диапазоне 0,1 мм. Только на частотах выше 10 кГц или, возможно, также выше 100 кГц скин-эффект влияет на омическое сопротивление.

    Никель и железо используются в качестве токосъемников для никель-кадмиевых (Ni-Cd) и Ni-MH аккумуляторов. В случае вклеенных или спеченных электродов никелевая подложка имеет толщину ~0,1 мм (ячейки размера AA). В пенных электродах токосъемник значительно тоньше. Следовательно, скин-эффект оказывает влияние только на частотах выше 10 кГц в случае аккумуляторов Ni–Cd и Ni–MH. С более толстыми электродами в больших никель-кадмиевых батареях скин-эффект становится заметно сильнее.

    электрическое сопротивление. Удельное сопротивление неомических материалов

    Фиксированное сопротивление — это только идеализация того, что происходит на самом деле.Резисторы (проводники) обычно имеют сложную зависимость от температуры и других переменных (частота, напряжение, ток и т. д.), которые могут или не могут быть упрощены в зависимости от того, что вы пытаетесь проанализировать. В общем, удельное сопротивление проводника увеличивается с повышением температуры, и причина этого явления лежит в области квантовой механики . Удельное сопротивление проводника можно приблизительно определить как:

    $$\rho(T) = \rho_0 \cdot \bigl( 1 + \alpha \cdot (T-T_0) \bigr)$$

    , где $\rho_0$, $T_0$ и $\alpha$ — параметры, зависящие от материала, а $T$ — температура.

    Некоторые другие элементы имеют сопротивление, которое в основном зависит от частоты (он же импеданс ). Зависимость от частоты не является проблемой, потому что у нас есть инструменты ( преобразование Лапласа и Фурье ), которые естественным образом обрабатывают частоты. Но они также зависят от других переменных, в первую очередь от температуры, напряжения и тока. Примеры включают катушки индуктивности и конденсаторы. Устройства с активным управлением иногда можно описать с помощью импеданса, например силовые преобразователи и т. д.

    Наконец, существуют устройства и элементы, которые нелинейны и не могут быть упрощены до сопротивления или импеданса.Они описываются сложной вольтамперной зависимостью. Примеры включают полупроводники, такие как диоды, транзисторы и т. д. Полупроводники в целом сильно зависят от температуры.

    На рисунке ниже показано соотношение напряжения и тока диода при фиксированной температуре. Хотя глубоко внутри диод состоит из проводников , которые подчиняются закону Ома, из-за других эффектов его вольтамперные характеристики далеки от характеристик простого резистора.

    Рис.Соотношение напряжение-ток диода (П. Горовиц, У. Хилл, «Искусство электроники», 3-е изд., 2015 г.)

    Также хотелось бы отметить, что есть устройства с отрицательным импедансом. Я знаю, сногсшибательно! Примеры включают системы, которые управляются для получения постоянной мощности — при падении напряжения ток должен увеличиваться для поддержания мощности, следовательно, отрицательное сопротивление. Они особенно неприятны для системы питания.

    Таким образом, удельное сопротивление зависит от температуры и геометрии (длина, площадь поперечного сечения) с параметрами, зависящими от материала.Напряжение и ток не влияют напрямую на удельное сопротивление ( кто-то с опытом работы в квантовой механике может доказать, что это неверно ). Однако протекание тока вызывает колебания температуры в проводнике, которые влияют на удельное сопротивление, поэтому ток косвенно влияет на удельное сопротивление.

    Закон

    Ом: что это такое и почему это важно?

    Обновлено 28 декабря 2020 г.

    Автор Lee Johnson

    Электрические цепи повсеместно используются в нашей повседневной жизни.От сложных интегральных схем, которые управляют устройством, о котором вы читаете эту статью, до проводки, которая позволяет вам включать и выключать лампочку в вашем доме, вся ваша жизнь была бы радикально другой, если бы вы не были окружены цепями повсюду. вы идете.

    Но большинство людей на самом деле не знают мельчайших подробностей о том, как работают цепи, и довольно простых уравнений, таких как закон Ома, которые объясняют взаимосвязь между ключевыми понятиями, такими как электрическое сопротивление, напряжение и электрический ток.Однако более глубокое погружение в физику электроники может дать вам гораздо более глубокое понимание основных правил, лежащих в основе большинства современных технологий.

    Что такое закон Ома?

    Закон Ома является одним из самых важных уравнений, когда дело доходит до понимания электрических цепей, но если вы хотите понять его, вам необходимо хорошо понимать основные понятия, которые он связывает: ​ напряжение ​,​ ток ​ и ​ сопротивление ​. Закон Ома — это просто уравнение, описывающее взаимосвязь между этими тремя величинами для большинства проводников.

    Напряжение — это наиболее часто используемый термин для обозначения разности электрических потенциалов между двумя точками, и он обеспечивает «толчок», который позволяет электрическому заряду перемещаться по проводящей петле.

    Электрический потенциал — это форма потенциальной энергии, такая как гравитационная потенциальная энергия, и определяется как электрическая потенциальная энергия на единицу заряда. Единицей СИ для напряжения является вольт (В), а 1 В = 1 Дж/Кл, или один джоуль энергии на кулон заряда. Иногда его также называют электродвижущей силой , или ЭДС.

    Электрический ток – это скорость прохождения электрического заряда через заданную точку в цепи, которая имеет единицу СИ ампер (А), где 1 А = 1 Кл/с (один кулон заряда в секунду). Он поставляется в виде постоянного тока (DC) и переменного тока (AC), и, хотя постоянный ток проще, цепи переменного тока используются для питания большинства домашних хозяйств по всему миру, потому что их проще и безопаснее передавать на большие расстояния.

    Последнее понятие, которое вам необходимо понять, прежде чем приступить к изучению закона Ома, — это сопротивление, которое является мерой сопротивления току, протекающему в цепи.Единицей сопротивления в СИ является ом (в котором используется греческая буква омега, Ом), где 1 Ом = 1 В/А.

    Уравнение закона Ома

    Немецкий физик Георг Ом описал зависимость между напряжением, током и сопротивлением в своем одноименном уравнении. Формула закона Ома:

    В = IR

    , где В — напряжение или разность потенциалов, I — сила тока и сопротивление R — конечная величина.

    Уравнение можно преобразовать простым способом, чтобы получить формулу для расчета тока на основе напряжения и сопротивления или сопротивления на основе тока и напряжения. Если вам неудобно переставлять уравнения, вы можете найти треугольник закона Ома (см. Ресурсы), но это довольно просто для тех, кто знаком с основными правилами алгебры.

    Ключевыми моментами, которые показывает уравнение закона Ома, являются то, что напряжение прямо пропорционально электрическому току (поэтому, чем выше напряжение, тем выше ток), и что ток обратно пропорционален сопротивлению (поэтому, чем выше сопротивление, тем ниже электрический ток).

    Вы можете использовать аналогию с потоком воды, чтобы запомнить ключевые точки, которые основаны на трубе с одним концом на вершине холма и другим концом внизу. Напряжение похоже на высоту холма (более крутой и высокий холм означает большее напряжение), ток подобен потоку воды (вода течет быстрее вниз по более крутому холму), а сопротивление подобно трению между сторонами трубы. и вода (более тонкая труба создает большее трение и снижает скорость потока воды, как это делает более высокое сопротивление для потока электрического тока).

    Почему важен закон Ома?

    Закон Ома жизненно важен для описания электрических цепей, потому что он связывает напряжение с током, а значение сопротивления смягчает отношения между ними. Из-за этого вы можете использовать закон Ома для управления величиной тока в цепи, добавляя резисторы для уменьшения протекающего тока и удаляя их для увеличения величины тока.

    Его также можно расширить, чтобы описать электрическую мощность (скорость потока энергии в секунду), поскольку мощность P = IV, и поэтому вы можете использовать его, чтобы убедиться, что ваша цепь обеспечивает достаточно энергии, скажем, для 60-ваттного прибора.

    Для студентов-физиков самым важным в законе Ома является то, что он позволяет анализировать принципиальные схемы, особенно в сочетании с вытекающими из него законами Кирхгофа.

    Закон напряжения Кирхгофа гласит, что падение напряжения вокруг любого замкнутого контура в цепи всегда равно нулю, а закон тока гласит, что количество тока, втекающего в соединение или узел в цепи, равно количеству, вытекающему из Это. Вы можете использовать закон Ома с законом напряжения, в частности, для расчета падения напряжения на любом компоненте цепи, что является распространенной задачей, возникающей на уроках электроники.

    Примеры закона Ома

    Вы можете использовать закон Ома, чтобы найти любую неизвестную величину из трех, при условии, что вы знаете две другие величины для рассматриваемой электрической цепи. Работа с некоторыми базовыми примерами покажет вам, как это делается.

    Во-первых, представьте, что у вас есть 9-вольтовая батарея, подключенная к цепи с общим сопротивлением 18 Ом. Какой ток протекает при включении цепи? Преобразовав закон Ома (или воспользовавшись треугольником), можно найти:

    \begin{aligned} I &= \frac{V}{R} \\ &= \frac{9 \text{ V}}{18 \ текст {Ω}} \\ &= 0.5 \text{ A} \end{aligned}

    Итак, по цепи протекает ток 0,5 ампера. Теперь представьте, что это идеальная величина тока для компонента, который вы хотите запитать, но у вас есть только батарея на 12 В. Какое сопротивление нужно добавить, чтобы компонент получал оптимальное количество тока? Опять же, вы можете изменить закон Ома и решить его, чтобы найти ответ:

    \begin{aligned} R &= \frac{V}{I} \\ &= \frac{12 \text{ V}}{0,5 \ text{ A}} \\ &= 24 \text{ Ω} \end{aligned}

    Таким образом, вам понадобится резистор на 24 Ом, чтобы завершить вашу схему.Наконец, каково падение напряжения на резисторе 5 Ом в цепи с током 2 А, протекающим через него? На этот раз стандартная форма закона V = IR работает просто отлично:

    \begin{aligned} V&=IR \\ &= 2 \text{ A} × 5 \text{ Ω} \\ &= 10 \text { V} \end{align}

    Омические и неомические резисторы

    Вы можете использовать закон Ома в огромном диапазоне ситуаций, но есть ограничения его применимости – это не действительно фундаментальный закон физики .Закон описывает линейную зависимость между напряжением и током, но эта зависимость сохраняется только в том случае, если резистор или элемент резистивной цепи, с которым вы работаете, имеет постоянное сопротивление при различных значениях напряжения В и тока I .

    Материалы, которые подчиняются этому правилу, называются омическими резисторами, и хотя большинство физических задач связаны с омическими резисторами, вы будете знакомы со многими неомическими резисторами из своей повседневной жизни.

    Лампочка — прекрасный пример неомического резистора.Когда вы делаете график В против I для омических резисторов, он показывает полностью прямолинейную зависимость, но если вы делаете это для чего-то вроде лампочки, ситуация меняется. По мере того как нить накаливания в лампе нагревается, сопротивление лампы увеличивается на , что означает, что график становится кривой, а не прямой линией, и закон Ома не применяется.

    IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте , март 2022 г. Выполняется публикация…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 3 (март 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 3 (март 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 3 (март 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 3 (март 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 3 (март 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 3 (март 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 3 (март 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин…

    Browse Papers


    IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Подтвердить здесь


    Что такое сопротивление? (вместе с реактивным и омическим сопротивлением)

    Когда вы внезапно подаете 12 В на катушку, результирующий магнитный поток генерирует обратное напряжение, равное 12 В (а не 11.9В или любое меньшее значение)
    Это совершенно НЕПРАВДА.

    Как катушка может создавать магнитный поток, если противодействующее напряжение 12В ???? ?????????????????????


    Привет,

    Это еще один очень хороший момент, о котором стоит упомянуть. Мне нравится, когда всплывают подобные вещи, потому что теоретически мы часто упускаем из виду некоторые моменты, чтобы прояснить более важный момент.

    В этом случае исходное утверждение на самом деле ИСТИННО, по крайней мере, в ТЕОРИИ. Обратите внимание, что мы должны добавить квалификатор «ТЕОРИЯ», потому что это то, что мы хотим использовать большую часть времени, чтобы вычислить что-то о схеме.Мы оставляем ПРАКТИЧЕСКОЕ на потом, когда нам захочется изучить более тонкие моменты.

    Мы можем сказать, что утверждение верно в теории, потому что:
    V=L*di/dt

    , а также потому, что увеличение потока следует за увеличением тока, и, таким образом, по Фарадею мы имеем:
    V=N*d(phi )/dt

    , где phi — поток.

    Это означает, что напряжение пропорционально скорости изменения потока во времени, а не абсолютному уровню самого потока. Это очень важно, потому что это означает, что для того, чтобы знать напряжение, мы должны знать скорость изменения потока во времени, а не сам поток.

    Поток равен:
    phi

    , а скорость изменения потока во времени:
    d(phi)/dt

    , поэтому скорость изменения потока во времени является первой производной потока, а не потока. Поток пропорционален току в линейной катушке индуктивности, поэтому мы имеем:
    phi=K*i

    . Теперь снова взглянув на V=L*di/dt, мы можем найти di/dt:
    di/dt=V/L

    и так при постоянном напряжении 12В и индуктивности 1 Генри имеем:
    di/dt=12/1=12 ампер в секунду.

    Еще одна важная вещь, которую следует отметить, это то, что это происходит даже при t=0+, что является бесконечно малым временем после t=0. Это означает, что любое измеримое изменение потока происходит сразу после t=0 в теории, поэтому с самого начала у нас действительно есть изменение потока и, следовательно, у нас действительно есть напряжение.
    Подставив эти 12 ампер в секунду обратно в исходное уравнение, мы получим:
    В=L*12
    и снова с L=1 Генри мы получим:
    В=12 вольт.

    Так что на самом деле это простая концепция, но она требует использования теории, а не реальной практики, и мы делаем это часто, и получается похоже на то, что мы действительно видим на практике, с некоторыми, как правило, незначительными изменениями.
    Изменения, о которых мы здесь говорим, происходят в виде паразитных характеристик, таких как межобмоточная емкость и, конечно же, небольшое последовательное сопротивление. Это означает, что некоторый ток будет течь немедленно, ограниченный только последовательным сопротивлением, хотя его путь будет проходить через емкости в любом случае, катушка не повернется до очень короткого промежутка времени. Но теоретически мы игнорируем это, чтобы упростить выражения и в любом случае получить что-то очень похожее.

    Мы говорили о напряжении и токе вблизи t=0 в другом месте в одно и то же время, и поскольку было доказано, что сила, которую напряжение вызывает на заряд, возникает без КАКОЙ-ЛИБО задержки, теоретически мы можем сказать, что как только появляется напряжение, одновременно появляется сила на зарядах.Это приводит нас к мысли, что заряд также начинает двигаться мгновенно, и поэтому мы всегда можем сказать, что di/dt не равно нулю при t=0+ для чистой индуктивности.

    Однако, как прекрасно заметил Стив, когда мы говорим об импедансе, мы ограничиваем наш анализ решением для устойчивого состояния переменного тока и игнорируем переходные процессы, а также решения для постоянного тока.

    Я также должен еще раз отметить, что я думаю, что мы зашли слишком далеко, чтобы не понравиться ОП. Я полагаю, что им было бы неплохо сначала получить четкое представление о том, как работает сопротивление, возможно, решив несколько цепей с сопротивлениями и, возможно, с некоторыми напряжениями постоянного тока.В любом случае, это обычное грубое изучение … сначала изучите цепи постоянного тока, а затем переходите к цепям переменного тока.

    Исследование биологических тканей с помощью электроимпедансной спектроскопии

    Ткани легких крыс

    Диаграммы Боде (частота в зависимости от Z, R и X)

    Структуры биологических тканей имеют два электропроводящих компартмента, внеклеточное и внутриклеточное пространства, разделенные изолирующими мембранами. Проведение электрического тока через такую ​​структуру сильно зависит от частоты [12].Проводимость (обратная удельному сопротивлению) отражает свойства проводимости ткани. Следовательно, спектр импеданса ткани в диапазоне частот примерно до 1 МГц отражает свойства структур. Это частотно-зависимое соотношение между импедансом (z), проводимостью (σ) и относительной диэлектрической проницаемостью (εr) определяется выражением [7]: r )

    (2)

    где Z — полное (комплексное) сопротивление, Z′ и Z″ — действительная и мнимая составляющие Z соответственно, ω — радиальная частота, ε o — диэлектрическая проницаемость свободного пространства.Были измерены как Z′, так и Z″, по которым можно рассчитать проводимость и относительную диэлектрическую проницаемость. Предполагалось, что ткани не имеют или пренебрежимо мало индуктивного влияния. Электропермеабилизация влияет на удельное сопротивление мембраны и является прямым следствием диэлектрического пробоя мембранного барьера. Мы исследовали метод импеданса как подход к пониманию структур тканей и их характеристик в наивных условиях и в условиях электропорации.

    Изменение общего импеданса Z легкого крысы (необработанного) от 10 Гц до 10 кГц показано на рис.Существует резкое увеличение импеданса на низких частотах, что характерно для органов, клетки которых связаны между собой [12]. Этому способствовали как действительные, так и мнимые компоненты, как показано на рис. Это связано с тем, что неповрежденная клеточная мембрана подобна сверхтонкому конденсатору высокого сопротивления, который окружает внутриклеточную жидкость. При низких частотах приложенного электрического поля мембрана обладает высоким сопротивлением, и слабый электрический ток будет проходить во внеклеточной жидкости, окружающей клетки, поэтому импеданс очень высок.По мере увеличения частоты этот импеданс уменьшается, так как сопротивление падает из-за преобладающего емкостного поведения. На очень высоких частотах, поскольку Z″ = Xc = 1/2πfC, а Z′ очень мало, импеданс мембраны приближается к нулю, и мембраны выглядят как короткое замыкание; силовые линии электрического поля более равномерно проходят через структуру ткани по мере уменьшения импеданса до его минимального значения [4, 11]. Наивное легкое крысы продемонстрировало такое поведение, как показано на рисунках и . Он также идеально соответствует степенному закону частотной зависимости, описанному в новаторской работе Швана [20].В этой работе сообщается о степенной константе от -0,3 до -0,5 при увеличении частоты от менее 1 до более чем 10 кГц. В нашем исследовании мы получили константу степенного закона -0,44 (R 2 =0,9974) (), что свидетельствует о хорошей корреляции с приведенными выше значениями Швана [21]. Также сообщается, что в целом биологические ткани демонстрируют две совершенно разные дисперсии: α-дисперсию на низких частотах и ​​β-дисперсию на высоких частотах [15, 12, 22, 23]. Мы также получили аналогичные данные для исследованного легкого крысы, наивного: дисперсия α около 100 Гц и дисперсия β около 10 кГц (10).

    Изменение импеданса Z в зависимости от частоты (от 10 Гц до 10 кГц) — легкие крысы — степенной закон Константа равна -0,44 (R2 = 0,9974).

    Вариация реального Z и мнимого Z в зависимости от частоты легкого наивной крысы от 10 Гц до 1 МГц с дисперсиями α и β.

    Рис. 6a Изменение импеданса электропорированных тканей легких крыс по сравнению с интактными от 10 до 10 000 Гц.

    Рис. 6b. Изменение импеданса электропорированных по сравнению с интактными тканями легких крыс от 1 до 1000 Гц.

    Рис. 6c. Изменение импеданса электропорированных по сравнению с интактными тканями легких крыс от 1 кГц до 1 МГц.

    показывают сравнение импеданса электропорированных и наивных тканей легкого в различных диапазонах частот, 10–10 000 Гц (), 1–1000 Гц () и 1 кГц–1 МГц (). Значения импеданса ВП обычно ниже, чем наивные значения импеданса [23]. Это снижение величины импеданса для электропорированной ткани связано с увеличением проницаемости мембран, поскольку приложение электрических импульсов вызывает переходный диэлектрический пробой (обратимая электропорация) и, следовательно, увеличение проводимости.В то время как величины различаются, тенденция импедансов EP и наивных тканей аналогична. Электропорированные ткани также подчиняются обратному степенному закону со степенными константами 0,52 (R 2 = 0,9993), 0,56 (R 2 = 0,9989) и 0,62 (R 2 = 0,9164) для трех частот. диапазоны соответственно по сравнению с 0,43 (R 2 = 0,9978), 0,44 (0,9974) и 0,45 (R 2 = 0,9993) для наивных тканей. Ткань EP также демонстрирует дисперсию α и β во всех частотных диапазонах, аналогичную таковой у нативной ткани.Эти результаты хорошо коррелируют с результатами, полученными для рогового слоя человека in vitro в диапазоне частот от 10 Гц до 1 МГц [3]. Значения импеданса были выше для человеческого образца. показывает отдельные действительные и мнимые компоненты импеданса образца электропорированного легкого в диапазоне частот от 10 Гц до 1 МГц.

    Изменение значений Real Z и Im Z в зависимости от частоты для электропорированных легких крыс от 10 Гц до 1 МГц с дисперсиями α и β.

    Графики импеданса Коула-Коула

    показывают кривую комплексной плоскости Real Z в сравнении с Im Z, называемую графиками импеданса Коула-Коула [3, 5, 7, 13, 21, 22] для наивных и подвергнутых электропорации легких.Здесь мнимая часть комплексного импеданса исследуемого материала откладывается в зависимости от действительной части, причем каждая точка является характеристикой одной частоты измерения. Низкочастотные данные находятся в правой части графика (имеют более высокие значения), а высокочастотные данные — в левой, так как импеданс падает с увеличением частоты. Для действительно сложного импеданса график импеданса Коула-Коула будет полукругом из-за вариации второго порядка (r 2 = a 2 + b 2 , уравнение окружности).В данном случае он приближается к полукругу. Значения импеданса легких после электропорации меньше, чем наивные значения импеданса легких из-за увеличения проницаемости. Эти результаты хорошо коррелируют с результатами, полученными для кожи человека [3].

    График импеданса Коула-Коула (Re Z в сравнении с отрицательным Im Z) для легких крысы, наивных и внезапных. (3)

    , где f — приложенная частота, σ — электрическая проводимость, ε o — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, ε r — относительная диэлектрическая проницаемость.Таким образом, это выражение частотной зависимости относительной диэлектрической проницаемости ε r или емкости C и проводимости σ. За счет воды в тканях в проводимость вносят больший вклад ионы Н + , (ОН) и другие ионы. Это приводит к более высокому значению σ. Кроме того, поскольку вода имеет высокую относительную диэлектрическую проницаемость, присутствие воды увеличит ε r . Как σ, так и ε r меняются в зависимости от частоты, поскольку проводимость и диэлектрическая проницаемость в диэлектрике зависят от частоты.Ток проводимости также будет вносить свой вклад на высокой частоте, хотя поляризационные потери также становятся значительными на высокой частоте. Таким образом, существует сложная вариация Re Z и Im Z в зависимости от частоты и, следовательно, также от тангенса δ. показывает изменение тангенса δ с частотой как для тканей легкого крысы, наивной, так и для EP. В этом исследовании тангенс δ рассчитывался как отношение действительной и мнимой частей импеданса на любой конкретной частоте. Большой тангенс δ указывает на большее диэлектрическое поглощение.

    Изменение Tan δ в зависимости от частоты для EP (верхняя кривая) и исходных (нижняя кривая) легкие крысы.

    Биологические образцы, такие как клеточные суспензии и ткани, обладают высокой проводимостью. Поэтому их значения тангенса δ увеличиваются с уменьшением частоты, поскольку преобладает резистивная составляющая их импеданса [21]. Такое поведение наблюдалось в этом исследовании для наивных и подвергнутых электропорации легких крыс. а также показывают вариации значений Re Z, Im Z и общего Z для различных соотношений частот для этих тканей. Электропорированная ткань имеет более низкие коэффициенты, чем наивная ткань. В то время как отношение значения отношения тангенса δ с увеличением частоты для легких крыс, не подвергавшихся лечению, уменьшается, в легких EP наблюдается сначала небольшое увеличение, а затем уменьшение с увеличением частоты.В целом, чистый ответ представляет собой сложное поведение. Физически легочная ткань ВП была более красноватой по сравнению с исходной, которая была более розоватой. Статистическая значимость приведенных выше результатов (p<0,05) представлена ​​в .

    Таблица 1

    Naive Rap Lung Impedance Data

    Total Z Real Z IM Z Tan Delta
    10HZ / 100 Гц 2,64 2,81 2.41 1,16
    100 Гц / 1000 Гц 3,08 2,96 3,23 0,91
    1000Hz / 10000Hz 2,30 2,01 3,13 0,64

    Таблица 2

    Электропорированные (EP) Крыс легкие импедансы данных

    Соотношение Total Z Real Z IM Z Tan Delta Tan Delta
    , 10 Гц / 100 Гц 1.84 1,81 1,97 0,92
    100 Гц / 1000 Гц 1,95 1,94 1,99 1,00
    1000Hz / 10000Hz 1,74 1,71 2,00 0,85

    Таблица 3

    Статистическая значимость наивных и EP RAT Измерения легких

    Разница Степень свободы T P
    Naive Z — EP Z 4 .07 0.0002
    Тан дельта Наивные -Tan дельта EP 40 -2,63 0,0121
    Наивные Real — EP реальный 40 3,82 0,0005
    Наивные Im — EP Im 40 4,99 <0,0001
    Сосуды брыжейки крысы

    и иллюстрируют общую дисперсию импеданса необработанных брыжеечных сосудов крысы.52 с R 2 = 0,9994). Существует α-дисперсия около 10 Гц и β-дисперсия около 5 кГц. показывает соответствующий график импеданса Коула-Коула для этой ткани. Были протестированы пять судов, и для них показано Real Z. Есть некоторая разница в величине между пятью сосудами (одного и того же животного). Это типично для биологических тканей, где каждый образец имеет несколько разные величины. Разное содержание воды, жира, соединительной ткани может привести к вариациям. Более того, локальная анизотропия и неоднородность ткани также будут влиять на импеданс ткани.дает изменение Re Z, Im Z, общего Z и тангенса δ вместе с изменением частоты для брыжеечного сосуда 1. R 2 = 0,9994).

    Изменение реального Z и мнимого Z с частотой от 10 Гц до 1 МГц для брыжеечного сосуда наивной крысы.

    График импеданса Коула-Коула (Re Z в зависимости от отрицательного Im Z) для крысиного сосуда в диапазоне частот 0,01 Гц – 1 МГц, показывающий изменение второго порядка.

    Изменение сопротивления для пяти (от одного и того же животного) необработанных крыс Сосуды с частотой с альфа (около 100 Гц) и бета (около 10 кГц) дисперсиями.

    Таблица 4

    Таблица 4

    Крыс Брелок Эсцерийный сосуд Анализ данных

    9047 0.65
    Соотношение (F1 / F2) Total Z Real Z IM Z Tan Delta
    , 10 Гц / 100 Гц 3,59 3,25 3,84 0,84
    100 Гц/1000 Гц 3.30 3.14 3.45 0.91 0,91
    / 10000Hz 3.01 3.54 3,78 0.65
    Mouse Lung и Heart

    Подобные анализы также были выполнены для легких и сердца ткани и результаты образцов проиллюстрированы в и . Легкие и сердце мышей также следуют степенному закону [20]. показывают их спектры Re Z и Im Z с альфа- и бета-дисперсиями и показывают графики импеданса Коула-Коула, демонстрирующие поведение второго порядка, как и другие ткани.и дайте соотношения различных параметров при различных соотношениях частот. показывает сравнение различных образцов, легкого крысы, сосуда и легкого и сердца мыши. Значения импеданса самые высокие для легкого крысы и самые низкие для легкого мыши. иллюстрирует статистическую значимость этих данных (p < 0,05). Разница между сердцем мыши и легким, по-видимому, не является статистически значимой (p = 0,14).

    Изменение реального Z и Im Z с частотой от 10 Гц до 1 МГц для наивной мыши01 Гц – диапазон частот 1 МГц

    Изменение общего импеданса Z в зависимости от частоты – сравнение легкого крысы (верхняя кривая), брыжеечного сосуда крысы (кривая 2 и сверху), легкое мыши (кривая 3 и сверху) и Сердце мыши (нижняя кривая). Все они подчиняются степенному закону.

    Таблица 5

    Таблица 5

    Мышь Наблюдательный анализ данных

    Соотношение Total Z Real Z IM Z Tan Delta Tan Delta
    997 3.44 2,86 3,96 0,72
    100 Гц / 1000 Гц 2,87 2,67 3,14 0,85
    1000Hz / 10000Hz 2,59 2,29 3,36 0,68

    Таблица 6

    Наблюдательные и импеданс импеданса сердца

    Соотношение Total Z REAL Z IM Z Tan Delta
    , 10 Гц / 100 Гц 2.05 3,55 2,52 0,58
    100 Гц / 1000 Гц 1,83 2,38 1,93 0,77
    1000Hz / 10000Hz 1,63 2,33 1,70 0,70

    Таблица 7

    Статистическая значимость измерений наивных тканей

    комбинация T-значение P-значение P-значение
    RAT LungMouse Lung 4,62 0,0003 9049 9 0,0003
    9 <0.92 <0.0001
    3 3,815 0,0015
    Mouse Lung против Ris Судно -3.62 9049 0.0025
    Mouse Lung против Mouse -1.56 0.1404 0.1404
    Крыс сосуд против мыши 0.63 0.019
    Эквивалентная схема

    Данные спектроскопии электрического импеданса также анализируются путем подгонки их к модели эквивалентной схемы, состоящей из сопротивлений и емкостей в последовательных и параллельных комбинациях, так что ее импеданс соответствует измеренным данным [3, 12, 25 ]. Образцы значений R и C, рассчитанные для легких крыс и мышей, показаны в диапазоне частот 10–10 000 Гц. Значения R и C были получены для других частот, а также для других тканей (данные не показаны).Простые комбинации последовательных и параллельных элементов R и C, которые дают почти полукруг графика Коула-Коула, когда мнимая часть по сравнению с реальной частью была построена для кожи человека [3]. показывает используемую модель, где C a представляет собой конденсатор, моделирующий межклеточные двухслойные мембраны, R a представляет собой моделирование электролита между мембранными структурами, а R p представляет собой сопротивление пути постоянного тока через роговой слой. Существуют и другие электрические модели биологических клеток или тканей.Поскольку биологические клетки чрезвычайно сложны, может потребоваться ряд комбинаций последовательных и параллельных резисторов и емкостей. Не существует единственной эквивалентной схемы, которая могла бы полностью описать любую ячейку. показана электрическая модель биологической клетки, которая точно имитирует электрические характеристики клетки на низких и высоких частотах [25]. Здесь плазматическая мембрана клетки была смоделирована как резисторы R c1 и R c3 в сочетании с конденсаторами C m1 и C m2 для представления диэлектрической природы утечки.Ядро моделировалось резистором R n вместе с конденсаторами С n1 и С n2 . Они соединены параллельно с R c2 , проводящей цитоплазмой. Указаны соответствующие используемые значения. Подобные модели РЦ использовались и другими исследователями [12, 13]. показана модель, описанная Герсингом [12] для трех взаимосвязанных клеток свиного рычага, использованная в их исследовании по определению состояния органов с помощью импедансной спектроскопии. Здесь внеклеточный путь представлен резистором R e , мембрана C m , цитозоль R i1 , щелевой контакт R g1 в следующую клетку.Поскольку объем нашей работы заключается в том, чтобы охарактеризовать различные ткани с использованием значений их импеданса в диапазоне частот, в будущем будет выполнено моделирование.

    Электрические модели биологических тканей

    (a) Простая последовательная/параллельная RC-модель мембраны кожи человека [3]

    (b) Сложная RC-цепь биологической клетки. Подробную информацию см. в [25]

    (c) RC цепь свинья печени [12]

    таблицы 8

    R и C Значения крысы и мыши легких

    93 40 0,19
    Частота, HZ RAT Lung Electroporated RAT Lung Naive Mouse Lung Naive
    Сопротивление, R·Ом Емкость, C мкФ Сопротивление, R·Ом Емкость, C мкФ Сопротивление, R·Ом Емкость, C мкФ 3565 3,42 6117 3,37 1441,0 11,05
    15,8 2778 2,84 5080 2,52 1146,0 8,77
    25,1 2183 2.36 4181 1,88 921.1 6.88 60482 39,8
    39,8 1728 1,96 3401 1 41 747.7 5,35
    63,1 1 374 1,61 2737 1,06 635,0 3,97
    100,0 1096 1,31 2180 0,81 503,7 3.16
    158.5 874 1,06 1728 1728 0.63 415,3 415.92 2142
    251.2 695 0.86 1 370 0,50 342,3 1,85
    398,1 552 0,69 1096 0,40 281,0 1,42
    631,0 438 0,56 890 0.32 196.0 1,29
    10004 348 348 0.45 736 736 0,26 188,4 0.84
    1585.0 279 0,37 622 0,21 155,1 0,65
    2512,0 226 0,30 535 0,17 129,1 0,49
    3981,0 187 0.25 467 0.14 109.2 0.37 0.37
    6310 0 6310 0 0,21 0.21 412 0.11 94.0 0,27 9 10000.0 137 0,17 366 366 0.08 82,3 82.3 0.19

    Power, текущие и потенциальные разницы через резистор

    Лампочки — это резисторы, которые преобразуют электрическую энергию в свет.

    Закон Ома

    Если бы вы хотели экспериментально определить взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением, что бы вы могли сделать?

    Хороший способ определить эту взаимосвязь — измерить ток в цепи, состоящей из источника напряжения, такого как батарея, и резистора.Вы можете изменить величину напряжения, возможно, путем изменения количества используемых батарей, и посмотреть, как в ответ изменится ток.

    При измерении таких величин, как напряжение, сопротивление и ток, очень важно убедиться, что вы используете правильные единицы измерения. Обычно ток измеряется в амперах (А), напряжение измеряется в вольтах (В), а сопротивление измеряется в омах.

    После того, как вы измерили ток (в А) и напряжение (в В), график может помочь вам понять данные.Если вы отложите напряжение по оси y , а ток по оси x , вы получите график, подобный показанному ниже:

    Этот график дает вам довольно важную информацию о том, что происходит в цепи. Во-первых, вы заметили, что график представляет собой прямую линию? Это означает, что существует прямая зависимость между током и напряжением для этого резистора. Мы называем это соотношение законом Ома , который гласит, что ток через резистор прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению резистора.

    Закон Ома:
    Ток = Напряжение/Сопротивление
    I = V/R

    Это означает, что по мере увеличения напряжения растет и ток. Однако по мере увеличения сопротивления ток падает. Вспомните автомобили, пытающиеся преодолеть аварию на шоссе. Чем больше полос перекрыто аварией, тем медленнее сможет двигаться транспорт. Увеличение сопротивления резистора оказывает такое же влияние на силу тока в цепи.

    Наклон линии на этом графике также важен.Закон Ома можно переформулировать и записать как V = I x R . Поскольку ток откладывался по оси х , а напряжение откладывалось по оси х , наклон этой линии равен сопротивлению резистора, поэтому сопротивление именно этого резистора должно быть 10 Ом.

    Омические и неомические резисторы

    Резисторы, работающие по закону Ома, известны как Омические . Многие резисторы омические, а другие нет, и они называются неомическими .Вы также можете определить, является ли резистор омическим или неомическим, посмотрев на график зависимости тока от напряжения. Если график представляет собой прямую линию, то резистор подчиняется закону Ома. Если это НЕ прямая линия, то резистор неомический.

    Омические и неомические резисторы

    Резисторы и мощность

    Резисторы всегда преобразуют электрическую энергию в другие формы энергии, такие как световая и тепловая энергия.Скорость преобразования энергии известна как мощность , а мощность обычно измеряется в ваттах (1 Вт = 1 джоуль энергии/сек). Таким образом, мощность 25 Вт будет означать, что 25 Дж электрической энергии преобразуются в другие формы каждую секунду. Эта скорость изменяется при изменении тока и напряжения.

    Мощность = ток x напряжение
    P = I x V

    Резюме урока

    Скорость, с которой заряды проходят через цепь, называется током .Заряды могут двигаться, потому что они получили некоторую энергию за счет движения через разность потенциалов, также известную как напряжение . Когда резистор находится в электрической цепи, он замедляет поток заряда, уменьшая ток в цепи.

    0 comments on “Омическое или активное сопротивление зависит от: Электрическое сопротивление ~ Электро мастер

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.