Мощность в цепи переменного тока.

86. Закон Ома для полной цепи переменного тока.
Если в цепи переменного тока имеются нагрузки разных типов, то
закон Ома выполняется только для максимальных (амплитудных) и
действующих значений тока и напряжения.
В этом случае:
- полное сопротивление переменному
току.
Учитывая, что отношение напряжения к силе тока – это
сопротивление, и подставляя конкретные выражения для
соответствующих сопротивлений,
получим:
.
Сдвиг фаз в цепи переменного тока определяется характером
нагрузки:
или
.
Мощность в цепи переменного тока.
Активной мощностью переменного тока называется средняя за
период мощность необратимых преобразований в цепи переменного
тока (преобразование энергии электрического тока во внутреннюю
энергию):
или, переходя к действующим значениям,
.
Величина
наз. коэффициентом мощности. При
малом коэффициенте мощности потребляется лишь малая часть
мощности, вырабатываемой генератором. Остальная часть мощности
периодически перекачивается от генератора к потребителю и обратно
и рассеивается в линиях электропередач.
Резонанс в электрической цепи.
Резонанс в электрической цепи — явление резкого возрастания
амплитуды вынужденных колебаний тока при приближении частоты
внешнего напряжения (эдс) и собственной частоты колебательного
контура.
коэффициент мощности
Из выражения для полного сопротивления переменному
току
видим, что сопротивление будет минимальным (сила тока при
заданном напряжении – максимальной) при
условии
или
.
Следовательно,
- т.е. частота изменения внешнего
напряжения равна собственной частоте колебаний в контуре.
Амплитуды колебаний напряжения на индуктивности и емкости будут
равны
и
- т.е. они равны по величине и противоположны по фазе (напряжение
на индуктивности опережает по фазе напряжение на емкости на p).
Следовательно,
.
Полное падение напряжения в контуре равно падению напряжения на
активном сопротивлении. Амплитуда установившихся колебаний тока
будет определяться уравнением
явления резонанса.
. В этом и состоит смысл
При этом если величина
,
то напряжения на емкостной и индуктивной нагрузках могут
оказаться много больше внешнего напряжения (эдс генератора)!
На рисунке представлена зависимость тока в колебательном контуре
от частоты при значениях R, где R1<R2<R3.
В параллельном контуре при малых активных
сопротивлениях R1 и R2 токи в параллельных ветвях противоположны
по фазе. Тогда, согласно правилу
Кирхгофа
.
В случае резонанса
. Резкое уменьшение
амплитуды силы тока во внешней цепи, питающей параллельно
соединенные емкостное и индуктивное сопротивления при
приближении частоты внешнего напряжения к собственной частоте
колебательного контура наз. резонансом токов.
Применение: одно из основных применений резонанса в
электрической цепи – настройка радио и телевизионных
приемников на частоту передающей станции. Необходимо учитывать
резонансные явления, когда в цепи, не рассчитанной на работу в
условиях резонанса, возникают чрезмерно большие токи или
напряжения (расплавление проводов, пробой изоляции и т.д.).