ТЕМА9

Струм, який змінюється за силою і напрямком, називають змінним. Однофазний змінний струм змінюється за синусоїдальним законом. Електровимірювальні прилади (амперметри, вольтметри), ввімкнені в коло змінного струму, показують діючі значення струму або напруги.Діюче значення змінного струму дорівнює такому постійному струму, який, проходячи по провіднику з таким же опором, що і змінний струм, за той самий час виділяє таку ж кількість теплової енергії.

У колі змінного струму з активним опором струм і напруга збігаються за фазою. Для цього кола справедливий закон Ома.

У колі з індуктивним опором напруга випереджує струм на 90°. Індуктивний опір Х_L котушки прямо пропорційний частоті струму та індуктивності. Поверхневий ефект полягає в тому, що змінний струм намагається протікати по зовнішніх шарах провідника. Це пов'язано з тим, що чим ближче до осі провідника, тим більший магнітний потік, а значить, більший індуктивний опір. При частоті 50 Гц ефект майже відсутній, але він сильно проявляється при високих частотах. Для кола змінного струму з індуктивним опором справедливий закон Ома.

У колі змінного струму з ємнісним опором струм випереджає напругу на 90°. Для цього кола справедливий закон Ома. Ємнісний опір Хс обернено пропорційний частоті струму та ємності.

Як правило, будь-яка котушка має як індуктивний, так і активний опір. Тому котушку, ввімкнену в коло змінного струму, слід розглядати як послідовне з'єднання активного та індуктивного опорів. Побудуємо для цього кола векторну діаграму. Оскільки це з'єднання послідовне, то струм в активному, індуктивному опорах та загальний струм будуть однакові. Спад напруги по індуктивному опору U_L, буде випереджати струм на 90°, спад напруги на активному опорі і U_R буде збігатися із струмом за фазою. Геометрично склавши два вектори U_L та одержимо U_R загальну напругу U. Як видно із векторної діаграми, напруга U випереджає струм I на кут φ. Цей кут залежить від співвідношення активного та індуктивного опорів. Із прямокутного трикутника напруг згідно з теоремою Піфагора знаходимо загальну напругу U для даного кола. Якщо сторони трикутника напруг розділити на струм, то одержимо трикутник опорів. Із прямокутного трикутника опорів знаходимо за теоремою Піфагора загальний опір Z. Струм у колі буде дорівнювати відношенню загальної напруги до загального опору.

Подивись відео

{youtube}https://youtu.be/7s9kADggzyA{/youtube}