В резистивном элементе происходит – Теоретические основы электротехники [Архив] — Форум студентов МТИ — specable.ru

Электроснабжение с основами электротехники [Архив]

Ответы на модуль 1 (ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА)
1) Напряжение измеряется в следующих единицах: вольт (В).
2) При применении метода параллельного преобразования резистивной схемы эквивалентная проводимость равна: алгебраической сумме проводимостей резистивных элементов.
3) Электрическая мощность связана с величиной напряжения: прямо пропорциональной зависимостью.
4) При методе расчета цепей с помощью законов Кирхгофа действует следующее правило выбора контуров для составления уравнений: каждый после¬дующий контур должен включать в себя хотя бы одну новую ветвь, не охвачен¬ную предыдущими уравнениями.
5) Какое сходство у идеализированных источников напряжения и тока: способны отдавать в электрическую цепь неог¬раниченную мощность.
6) Величина магнитного потока измеряется в следующих единицах: вебер (Вб).
7) При наличии полной симметрии между схемами резистивных цепей звезда – треугольник величина сопротивления элемента схемы треугольник: равна двум величинам сопротивления элемента схемы звезда.
8) Ток измеряется в следующих единицах: ампер (А).
9) Электрическая проводимость обратно пропорциональна: электрическому сопротивлению.
10) Электрическое напряжение – это: энергия, расходуемая на перемещение единицы заряда.
11) По второму закону Кирхгофа в любом замкнутом контуре электрической цепи: алгебраическая сумма па¬дений напряжений на элементах, входящих в контур, равна алгебраической сумме ЭДС.
12) Значение индуктивности прямо пропорционально: потокосцеплению.
13) В индуктивном элементе (реактивное сопротивление) происходит: запасание магнитной энергии.
14) К источнику электрической энергии относится: аккумулятор.
15) По закону Ома для цепи, не содержащей ЭДС: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
16) Электрический ток определяется как: произведение электрического заряда и времени.

17) При расчете цепи методом контурных токов применяются: первый и второй законы Кирхгофа.
18) В емкостном элементе (реактивное сопротивление) происходит: запасание электрической энергии.
19) К приемнику электрической энергии относится: электронагреватель.
20) Первый закон Кирхгофа гласит: сумма токов, подходящих к узлу, равна сумме токов, выходящих из узла.
21) Электрическая мощность измеряется в следующих единицах: ватт (Вт).
22) При применении метода последовательного преобразования резистивной схемы эквивалентное сопротивление равно: алгебраической сумме сопротивлений резистивных элементов.
23) В резистивном элементе происходит: не¬обратимое преобразование электромагнитной энергии в тепло или другие виды энергии.
24) Какое из понятий не характеризует геометрию цепи: «элемент».
25) По принципу наложения ток в любой ветви сложной схемы, содержащей несколько источников, равен: алгебраической сумме частичных токов, возникающих в этой ветви от независи¬мого действия каждого источника в от¬дельности.

Ответы на модуль 2 (АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА) по предмету электротехника, электроника и схемотехника.
1) В цепи синусоидального тока с резистивным элементом: ток и напряжение совпадают по фазе.
2) На практике единицей измерения полной мощности в гармонических цепях является: вольт-ампер (ВА).
3) Электрические величины гармонических функций нельзя представить: вещественными числами.
4) При последовательном соединении элементов R, L и C при положительных значениях реактивного сопротивления и угла сдвига фаз электрическая цепь в целом носит следующий характер: активно-индуктивный.
5) Если сдвиг фаз между током и напряжением меньше нуля, то: напряжение опережает ток по фазе.
6) Проекция вращающегося вектора гармонической функции на ось ординат в любой момент времени, равна: мгновенному значению функции времени.
7) В цепи синусоидального тока с катушкой индуктивности: ток опережает напряжение на угол 90º.

8) Коэффициент отношения действующего значения синусоидального напряжения к его амплитудному значению составляет: 0.707.
9) Гармоническим электрическим током называется ток, который: изменяется во времени по своему значению и направлению через равные промежутки времени.
10) Какое из свойств не относится к гармоническому току: после многократной трансформации форма сигнала изменяется.
11) Угловая частота синусоидального тока: обратно пропорциональна периоду колебаний.
12) В цепи синусоидального тока с конденсатором: напряжение опережает ток на угол 90º.
13) По первому закону Кирхгофа в комплексной форме: сумма комплексных значений токов, подходящих к узлу, равна сумме комплексных значений токов, выходящих из узла.
14) Наиболее распространенный переменный ток изменяется в соответствии с функцией: синус.
15) По закону Ома в комплексной форме: комплексное значение тока прямо пропорционально комплексному значению напряжения и обратно пропорционально комплексному значению сопротивления.
16) В цепи синусоидального тока с конденсато¬ром С происходит: обратимый процесс обмена энергией между электрическим полем конденсатора и источником.
17) Амплитудные значения гармонического тока: изменяются по синусоидальному закону.
18) Коэффициент отношения среднего значения синусоидального тока к его максимальному значению составляет: 0.637.
19) По второму закону Кирхгофа в комплексной форме в любом замкнутом контуре электрической цепи: алгебраическая сумма комплексных значений напряжений на сопротивлениях контура равна алгебраической сумме комплексных значений ЭДС.
20) Активная мощность активно-реактивной электрической цепи на переменном токе не зависит от: угловой частоты гармонических колебаний.
21) Активная мощность в цепи синусоидального тока с резистивным элементом всегда больше нуля, что означает: в цепи с резистором протекает необратимый процесс преобразования электроэнергии в другие виды энергии

22) При последовательном соединении элементов R, L и C при отрицательных значениях реактивного сопротивления и угла сдвига фаз электрическая цепь в целом носит следующий характер: емкостный.
23) Деление комплексных чисел может выполняться: только в алгебраической форме.
24) К характеристикам гармонического тока не относится: минимальные значения тока и напряжения.
25) Комплексное число нельзя представить в следующей форме: квадратичной.

Ответы на модуль 3 (КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ. ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА.) по предмету электротехника, электроника и схемотехника.
1) При изменении частоты внешнего источника энергии: изменяются реактивные сопротивления элементов, ток в цепи и на¬пряжения на отдельных участках.
2) Какой из параметров не характеризует свойства параллельного колебательного контура? волновое сопротивление ρ.
3) Полоса пропускания резонансного контура: обратно пропорциональна его добротности.

4) Какое из мероприятий нельзя проводить для повышения коэффициента мощности электрической цепи? для компенсации индуктивной составляющей тока последовательно с приемниками включать конденсаторы.
5) Какое свойство не относится к напряжениям UL и UC на реактивных элементах в цепи, находящейся в режиме резонанса напряжений? напряжения совпадают по фазе и не равны по модулю.
6) Явление резонанса напряжений наблюдается в цепи: с последовательным соединением источника энергии и реактивных элементов L и C.
7) В режиме резонанса напряжений: активное сопротивление равно реактивному сопротивлению.
8) Для параллельного колебательного контура, если сдвиг фаз между напряжением на участке цепи и током меньше нуля, то: общий ток имеет емкостной характер.
9) Активная мощность равна полной мощности в режиме резонанса, если коэффициент мощности: cosφ = 1.
10) Свободные колебания контура не зависят от: частоты вынужденных колебаний источника энергии ω.
11) В режиме резонанса в случае совпадения частоты собственных колебаний wo с частотой вынужденных колебаний источника энергии ω (ωo = ω): амплитуда гармонических колебаний энергии в цепи увеличивается.

12) Условие возникновения резонансного режима можно определить через параметры элементов схемы следующим образом: входное сопротивление (входная проводимость) схемы со стороны выводов источника энергии должно носить реактивный характер.
13) Резонанс напряжений возникает при следующем условии: полное сопротивление цепи имеет минимальное значение и равно активному значению.
14) Для параллельного колебательного контура, если сдвиг фаз между напряжением на участке цепи и током больше нуля, то: общий ток имеет индуктивный характер.
15) Резонанса токов в электрической цепи нельзя достичь следующим способом: изменением параметра активного элемента цепи R.
16) В режиме резонанса токов полная проводимость электрической схемы имеет: максимальное значение и равна значению активной проводимости.
17) Какое из свойств не относится к току источника, протекающему через цепь с элементами R, L и C в режиме резонанса т

mti.prioz.ru

9. Идеальные элементы (резистивный, индуктивный и емкостный) в цепи переменного тока. Определения, основные соотношения и особенности цепи. Понятие об активной, реактивной и полной мощностях.

Резистивный элемент в цепи переменного тока

Резистивный элемент R , обладающий активным сопротивлением R [Ом], включен в сеть переменного тока i = I_mSin ωt на напряжение u_R и потребляет от питающей сети некоторую мощность Р [Вт], которая преобразуется в другие виды энергии, т.е. в некоторую работу.

Поскольку в резистивном элементе по определению отсутствуют переменные электромагнитные поля то по закону Ома для участка цепи сила тока

i = u_R / R .

Тогда: где — амплитуда активного напряжения. Отсюда получаем выражение закона Ома для амплитудных значений:

Разделив обе части этого выражения на получим выражение закона Ома для действующих значений: или в комплексной форме: .

Из сравнения выражений для мгновенных значений напряжения и тока следует, что в цепи, содержащей резистивный элемент (или другими словами – в резистивном элементе), сдвиг фаз

φ_R = Ψ_и — Ψ_i= 0, т.е. напряжение и ток в резистивном (активном) элементе совпадают по фазе или синфазны.

В резистивной цепи коэффициент мощности Cos φ _R = 1, поэтому среднее значение электрической мощности за период или активная мощность в резистивной цепи равна полной мощности: Р = P _cp = I U Cos φ _R = I U = S — резистивная цепь потребляет от сети только активную мощность P = S.

Реактивная (обменная) мощность в резистивной цепи: Q = I U Sin φ _R = 0 — в резистивной цепи отсутствует обмен реактивной энергией Q = 0.

2. Индуктивный элемент в цепи переменного тока

Индуктивный элемент L [Гн] (идеальная катушка) включен в сеть переменного тока i = I_mSin ωt на напряжение u_L и участвует в обмене реактивной энергией Q _L [ВАр] с питающей сетью.

Идеальная катушка (по определению) не имеет активного сопротивления R = 0 и в ней не происходит преобразования электрической энергии Р = 0. При этом такая катушка обладает свойством периодически запасать электрическую энергию в виде энергии переменного магнитного поля Q _Lи обмениваться ею с источником. Поскольку магнитное поле является переменным, то при его изменении в обмотке катушки будет наводиться переменная ЭДС самоиндукции: e_L = — dd t = — L di /d t [В], где L = ddi [Гн] — индуктивность катушки.

По второму правилу Кирхгофа для такой цепи можно записать:

u_L + e_L) = iR = 0 u_L + e_Lu_L = — e_L = L di /d t .

После подстановки получаем выражение для мгновенного значения индуктивного напряжения u_L: ,

,где — амплитуда индуктивного напряжения.

Отсюда получаем выражение закона Ома для амплитудных значений:

Разделив обе части этого выражения на получим выражение закона Ома для действующих значений: ,здесь ωL — имеет размерность сопротивления [Ом] и называется индуктивным сопротивлением X_L = ωL .

В таком случае закон Ома для индуктивной цепи можно записать:

Из сравнения выражений для мгновенных значений напряжения и тока следует, что в цепи, содержащей индуктивный элемент (или другими словами – в индуктивном элементе), сдвиг фаз φ_L = Ψ_и — Ψ_i= + 90 ^O, т.е. напряжение в индуктивном элементе опережает по фазе ток на четверть периода ( + /2 или + 90 ^O), а ЭДС находится в противофазе с индуктивным напряжением.

В индуктивной цепи коэффициент мощности Cos φ _L = 0 , поэтому среднее значение электрической мощности за период или активная мощность равна нулю: Р = I U Cos φ _L =0- индуктивная цепь не потребляет от сети активную мощность, следовательно, в ней не происходит преобразования электрической энергии в работу.

Реактивная (обменная) мощность в индуктивной цепи (индуктивная мощность) равна полной мощности: Q _L = I U Sin φ _L = I U = S — индуктивная цепь потребляет от сети только реактивную мощность Q _L = S.

Ёмкостный элемент в цепи переменного тока Ёмкостный элемент С [Ф] (идеальный конденсатор) включен в сеть переменного тока i = I_mSin ωt на напряжение u_С и участвует в обмене реактивной энергией Q _С [ВАр] с питающей сетью.

Идеальный конденсатор (по определению) не имеет активного сопротивления R = 0 и в нем не происходит преобразования электрической энергии Р = 0. При этом такой конденсатор обладает свойством периодически запасать электрическую энергию в виде энергии переменного электрического поля Q _Cи обмениваться ею с источником. Из выражения для ёмкости можно записать:

,откуда после интегрирования получаем:

где — амплитуда ёмкостного напряжения.

Отсюда получаем выражение закона Ома для амплитудных значений: .

Разделив обе части этого выражения на получим выражение закона Ома для действующих значений: , здесь — имеет размерность сопротивления [Ом] и называется ёмкостным сопротивлением.

В таком случае закон Ома для ёмкостной цепи можно записать:

Из сравнения выражений для мгновенных значений напряжения и тока следует, что в цепи, содержащей ёмкостный элемент (или другими словами – в ёмкостном элементе), сдвиг фаз φ_С = Ψ_и — Ψ_i= — 90 ^O, т.е. напряжение в ёмкостном элементе отстает по фазе от тока на четверть периода ( -пи /2 или — 90 ^O).

В ёмкостной цепи коэффициент мощности Cos φ _С = 0 , поэтому среднее значение электрической мощности за период или активная мощность равна нулю: Р = I U Cos φ _С = 0 —ёмкостная цепь не потребляет от сети активную мощность, следовательно, в ней не происходит преобразования электрической энергии в работу.

Реактивная (обменная) мощность в ёмкостной цепи (ёмкостная мощность) равна полной мощности: Q _С = I U Sin φ _С = I U = S — ёмкостная цепь потребляет от сети только реактивную мощность Q _С = S.

Понятие об активной, реактивной и полной мощностях.

В цепях переменного тока в связи с периодическим изменением электрического тока энергия электрических и магнитных полей периодически изменяется и между этими полями и источником электрической энергии происходит обратимый периодический процесс обмена электрической энергией. Скорость такого обратимого процесса обмена электрической энергией между источником и электрической цепью характеризуется понятием реактивная мощность Q [ ВАр], (Вольт-Ампер реактивный).

Одновременно в электрической цепи переменного тока происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепло, свет и другие виды энергии, т.е. в работу. Скорость такого необратимого процесса преобразования электрической энергии характеризуется понятием активная мощность Р [Вт], (Ватт).

Таким образом, в общем случае в цепи переменного тока одновременно происходят два процесса: процесс преобразования электрической энергии в другие виды (в работу) и процесс обратимого периодического обмена энергией между источником и цепью. Эти два одновременно протекающих процесса, накладываясь друг на друга, создают в цепи сложный единый энергетический процесс, для характеристики которого вводится понятие полная мощность S [ВА], (Вольт-Ампер).

Полученные энергетические соотношения могут быть условно представлены на плоскости в геометрической форме — в виде прямоугольного треугольника — треугольника мощностей, из которого могут быть получены дополнительные формулы, необходимые для выполнения электротехнических расчетов.

studfile.net

Энергетические процессы в резистивном, индуктивном и емкостном элементах

Энергетические процессы в электрических цепях синусоидального тока достаточно сложные, так как физические процессы в различных элементах неодинаковы.

Чтобы яснее представить энергетические процессы в цепях синусоидального тока, рассмотрим графики мгновенных значений мощности, напряжения и тока отдельно для резистивного, индуктивного и емкостного элементов, подключенных к источнику электрической энергии.

В резистивном элементе с сопротивлением r при напряжении

ток в этом элементе

то есть совпадает по фазе с напряжением. В любой момент времени мощность резистивного элемента

Мгновенная мощность в резистивном элементе в любой момент времени положительна, то есть в течение любого интервала времени в резистивный элемент поступает энергия и происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие ее виды.

Средняя за период мощность, то есть активная мощность, резистивного элемента равна:

где , – действующие значения напряжения и тока.

Для индуктивного элемента L напряжение равно:

Напряжение опережает по фазе ток

Мгновенная мощность индуктивного элемента

Мгновенная мощность изменяется по синусоидальному закону с частотой, в 2 раза большей частоты тока. Мгновенная мощность положительна при нарастании по абсолютному значению тока в индуктивном элементе; в это время энергия накапливается в магнитном поле индуктивного элемента.

Определим энергию, поступающую в индуктивный элемент за четверть периода, в течение которого ток и мгновенная мощность положительны:

После подстановки мгновенного значения напряжения на индуктивном элементе и соответствующей замены переменных получим:

В течение следующей четверти периода мгновенная мощность p_L отрицательна, то есть индуктивный элемент не получает энергию от источника e, а наоборот, источник получает энергию от индуктивного элемента.

Среднее значение мощности за период

Синусоидальный ток в индуктивном элементе не совершает работы. Поэтому в отличие от резистивного элемента энергетический режим индуктивного элемента принято определять не активной, а реактивной индуктивной мощностью, равной максимальной мгновенной мощности:

Хотя размерности активной и реактивной мощностей совпадают, для измерения реактивной индуктивной мощности выбрана своя единица: вар.

В емкостном элементе С напряжение

отстает по фазе от тока на угол . Мгновенная мощность в емкостном элементе равна:

В емкостном элементе, так же как и в индуктивном, мгновенная мощность – синусоидальная величина, частота которой вдвое больше частоты тока. Но в емкостном элементе мгновенная мощность положительна в те интервалы времени, в течение которых напряжение возрастает по абсолютному значению. В течение этих интервалов времени происходит зарядка емкостного элемента и в его электрическом поле накапливается энергия. При уменьшении по абсолютному значению напряжения на емкостном элементе мгновенная мощность отрицательна, то есть этот элемент разряжается и энергия, запасенная в его электрическом поле, возвращается источнику.

К концу первой четверти периода энергия электрического поля достигает максимального значения:

После подстановки мгновенного значения тока в емкостном элементе и соответствующей замены переменных получим:

В емкостном элементе, так же как и в индуктивном, синусоидальный ток не совершает работы.

Энергетический режим емкостного элемента принято определять реактивной емкостной мощностью, равной максимальной мгновенной мощности:

Если индуктивный и емкостной элементы соединены последовательно, то в моменты времени, когда энергия магнитного поля индуктивного элемента увеличивается, энергия электрического поля емкостного элемента уменьшается и наоборот. Следовательно, эти элементы могут обмениваться энергией не только с источниками, но и друг с другом.

cyberpedia.su

Ответы на модуль 1 (основные определения, топологические параметры и методы расчета электрических цепей постоянного тока) по предмету электротехника, электроника и схемотехника.

1) Напряжение измеряется в следующих единицах: вольт (В).

2) При применении метода параллельного преобразования резистивной схемы эквивалентная проводимость равна: алгебраической сумме проводимостей резистивных элементов.

3) Электрическая мощность связана с величиной напряжения: прямо пропорциональной зависимостью.

4) При методе расчета цепей с помощью законов Кирхгофа действует следующее правило выбора контуров для составления уравнений: каждый последующий контур должен включать в себя хотя бы одну новую ветвь, не охваченную предыдущими уравнениями.

5) Какое сходство у идеализированных источников напряжения и тока: способны отдавать в электрическую цепь неограниченную мощность.

6) Величина магнитного потока измеряется в следующих единицах: вебер (Вб).

7) При наличии полной симметрии между схемами резистивных цепей звезда – треугольник величина сопротивления элемента схемы треугольник: равна двум величинам сопротивления элемента схемы звезда.

8) Ток измеряется в следующих единицах: ампер (А).

9) Электрическая проводимость обратно пропорциональна: электрическому сопротивлению.

10) Электрическое напряжение – это: энергия, расходуемая на перемещение единицы заряда.

11) По второму закону Кирхгофа в любом замкнутом контуре электрической цепи: алгебраическая сумма падений напряжений на элементах, входящих в контур, равна алгебраической сумме ЭДС.

12) Значение индуктивности прямо пропорционально: потокосцеплению.

13) В индуктивном элементе (реактивное сопротивление) происходит: запасание магнитной энергии.

14) К источнику электрической энергии относится: аккумулятор.

15) По закону Ома для цепи, не содержащей ЭДС: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

16) Электрический ток определяется как: произведение электрического заряда и времени.

17) При расчете цепи методом контурных токов применяются: первый и второй законы Кирхгофа.

18) В емкостном элементе (реактивное сопротивление) происходит: запасание электрической энергии.

19) К приемнику электрической энергии относится: электронагреватель.

20) Первый закон Кирхгофа гласит: сумма токов, подходящих к узлу, равна сумме токов, выходящих из узла.

21) Электрическая мощность измеряется в следующих единицах: ватт (Вт).

22) При применении метода последовательного преобразования резистивной схемы эквивалентное сопротивление равно: алгебраической сумме сопротивлений резистивных элементов.

23) В резистивном элементе происходит: необратимое преобразование электромагнитной энергии в тепло или другие виды энергии.

24) Какое из понятий не характеризует геометрию цепи: «элемент».

25) По принципу наложения ток в любой ветви сложной схемы, содержащей несколько источников, равен: алгебраической сумме частичных токов, возникающих в этой ветви от независимого действия каждого источника в отдельности.

studfile.net

Энергетические процессы в резистивном, индуктивном и емкостном элементе

Мгновенная мощность в цепи с активным сопротивлением определяется произведением мгновенных значений напряжения и тока, т. е. .

Рис. Изменение мощности в активном сопротивлении.

Мощность в цепи с активным сопротивлением изменяется по величине, но не изменяется по направлению. Эта мощность (энергия) необратима. От источника она поступает потребителю и полностью преобразуется в другие виды мощности (энергии), т.е. потребляется. Такая потребляемая мощность называется активной.

Поэтому и сопротивление R, на котором происходит подобное преобразование, называется активным сопротивлением.

В цепи с активным сопротивлением мгновенная мощность характеризует скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии.

Количественно мощность в цепи с активным сопротивлением определяется следующим образом:

Мгновенная мощность в цепи синусоидального тока с активным сопротивлением представляет собой сумму двух величин — постоянной мощности UI и переменной , изменяющейся с двойной частотой.

Средняя за период мощность, равная постоянной составляю, щей мгновенной мощности UI, является активной мощностью P. Среднее за период значение переменной составляющей, как и всякой синусоидальной величины, равно нулю, то есть .

Таким образом, величина активной мощности в цепи синусоидального тока с активным сопротивлением с учетом закона Ома определяется выражением:

где U — действующее значение напряжения; I — действующее значение тока.

Единицей активной мощности является ватт:

Мгновенная мощность для цепи синусоидального тока с идеальной катушкой равна произведению мгновенных значений напряжения и тока

где

Следовательно, . Полученное уравнение умножают и делят на 2:

Таким образом, мощность в цепи синусоидального тока с идеальной катушкой индуктивности изменяется по синусоидальному закону с двойной частотой. То есть в 1-ю и 3-ю четверти периода мощность (энергия) источника накапливается в магнитном поле индуктивности. Максимальное значение накапливаемой в магнитном поле идеальной катушки энергии равно

Во 2-ю и 4-ю четверти периода эта мощность (энергия) из магнитного поля идеальной катушки возвращается к источнику.

Рис. Изменение мощности в катушке индуктивности..

Следовательно, среднее значение этой мощности за период Р_С, как и любой синусоидальной величины, т. е. активная потребляемая мощность, в этой цепи равна нулю, Р = 0.

Таким образом, в цепи переменного тока с идеальной катушкой, мощность не потребляется (Р = 0), а колеблется между источником и магнитным полем индуктивности, загружая источник и провода.

Такая колеблющаяся мощность (энергия), в отличие от активной, т. е. потребляемой, называется реактивной.

Обозначается реактивная мощность буквой Q и измеряется в варах, т.е. [Q] = вар (вольт-ампер реактивный).

Величина реактивной мощности в рассматриваемой цепи определяется выражением

Так как реактивная мощность Q_L имеет место в цепи с индуктивным сопротивлением, то индуктивное сопротивление считается реактивным сопротивлением X индуктивного характера (индекс L), т.е. Х_L.

Если в цепи конденсатора емкостью С, R_C = 0 проходит ток i, изменяющийся по синусоидальному закону:

то напряжение u, приложенное к этому конденсатору, будет равно

Мгновенная мощность в цепи с конденсатором

Мощность в цепи с конденсатором, подключенным к источнику с синусоидальным напряжением, изменяется по синусоидальному закону с двойной частотой.

Следовательно, активная мощность Р в рассматриваемой цепи, равная среднему значению мгновенной мощности за период, имеет нулевое значение, Р = 0.

Во 2-ю и 4-ю четверти периода мощность (энергия) источника накапливается в электрическом поле конденсатора.

Максимальное значение энергии, накапливаемой в электрическом поле конденсатора, равно

В 1-ю и 3-ю четверти периода эта мощность (энергия) из электрического поля конденсатора возвращается к источнику.

Рис. Изменение мощности в емкостном элементе.

Таким образом, в цепи переменного тока с конденсатором происходит колебание мощности (энергии) между источником и электрическим полем конденсатора.

Величина реактивной мощности в цепи конденсатора определяется выражением

Реактивная мощность в цепи конденсатора изменяется в противофазе с реактивной мощностью в цепи с идеальной катушкой. Отсюда и знак «минус» в уравнении — аналитическом выражении мгновенной мощности в цепи с конденсатором.

Так как реактивная мощность Q_C имеет место в цепи с емкостным сопротивлением, то это емкостное сопротивление считается реактивным сопротивлением X емкостного характера (Х_C).

Полная мощность определяет эксплуатационные возможности многих электротехнических устройств. Связь между активной, реактивной и полной мощностью видно из выражения

Она измеряется в вольт-амперах . Величина полной мощности, равна произведению U·I, определяет основные габариты генераторов и трансформаторов. В самом деле, величина тока I определяет необходимое по условиям нагрева сечение проводов генераторов и трансформаторов, а число витков обмоток, их изоляция, а также размеры магнитопроводов пропорциональны величине напряжения U.

Таким образом, чем больше значения U и I, на которое рассчитаны генераторы и трансформаторы, тем больше должны быть их размеры.

Электротехника, электроника, схемотехника, блок 1, ответы

Ответы на модуль 1 (ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА) по предмету электротехника, электроника и схемотехника.