Рассматривая цепь переменного тока, содержащую только индуктивное сопротивление (смотрите статью «Катушка индуктивности в цепи переменного тока»), мы подразумевали равным нулю активное сопротивление этой цепи.

Но в реальности как провод самой катушки, так и соединительные провода владеют хотя и маленьким, но активным сопротивлением, потому цепь безизбежно потребляет энергию источника тока.

Потому при определении общего сопротивления наружной цепи необходимо ложить ее реактивное и активное сопротивления. Но ложить эти два разных по собственному нраву сопротивления нельзя.

В данном случае полное сопротивление цепи переменному току находят методом геометрического сложения.

Строят прямоугольный треугольник (см. набросок 1) одной стороной которого служит величина индуктивного сопротивления, а другой — величина активного сопротивления. Разыскиваемое полное сопротивление цепи обусловится третьей стороной треугольника.

Набросок 1. Определение полного сопротивления цепи, содержащей индуктивное и активное сопротивление

Полное сопротивление цепи обозначается латинской буковкой Z и измеряется в омах. Из построения видно, что полное сопротивление всегда больше индуктивного и активного сопротивлений, раздельно взятых.

Алгебраическое выражение полного сопротивления цепи имеет вид:

где Z — общее сопротивление, R — активное сопротивление, XL — индуктивное сопротивление цепи.

Таким макаром, полное сопротивление цепи переменному току, состоящей из активного и индуктивною сопротивлений, равно корню квадратному из суммы квадратов активного и индуктивного сопротивлений этой цепи.

Закон Ома для таковой цепи выразится формулой I = U / Z,где Z — общее сопротивление цепи.

Разберем сейчас, какое будет напряжение, если цепь, не считая и и сдвиг фаз меж током и на индуктивности, обладает также сравнимо огромным активным сопротивлением. На практике таковой цепью может служить, к примеру, цепь, содержащая катушку индуктивности без стального сердечника, намотанную из узкой проволоки (дроссель высочайшей частоты).

В данном случае сдвиг фаз меж током и напряжением составит уже не четверть периода (как это было в цепи только с индуктивным сопротивлением), а существенно меньше; при этом чем больше будет активное сопротивление, тем наименьший получится сдвиг фаз.

Набросок 2. Ток и напряжение в цепи, содержащей R и L

Сейчас и сама ЭДС самоиндукции не находится в противофазе с напряжением источника тока, потому что сдвинута относительно напряжения уже не на одну вторую периода, а меньше. Не считая того, напряжение, создаваемое источником тока на зажимах катушки, не равно ЭДС самоиндукции, а больше нее на величину падения напряжения в активном сопротивлении провода катушки. По другому говоря, напряжение на катушке состоит вроде бы из 2-ух слагающих:

• u_L— реактивной слагающей напряжения, уравновешивающей действие ЭДС самоиндукции,

• u_R— активной слагающей напряжения, идущей на преодоление активного сопротивления цепи.

Если б мы включили в цепь поочередно с катушкой огромное активное сопротивление, то сдвиг фаз так бы уменьшился, что синусоида тока практически догнала бы синусоиду напряжения и разность фаз меж ними была бы чуть видна. В данном случае амплитуда слагающей и, была бы больше амплитуды слагающей.

Точно так же можно уменьшить сдвиг фаз и даже совершенно свести его к нулю, если уменьшить любым методом частоте генератора. Уменьшение частоты приведет к уменьшению ЭДС самоиндукции, а как следует, и к уменьшению вызываемого ею сдвига фаз меж током и напряжением в цепи.

Мощность цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности

Цепь переменного тока, содержащая катушку, не потребляет энергии источника тока и что в цепи происходит процесс обмена энергией меж генератором и цепью.

Разберем сейчас, как будет обстоять дело с мощностью, потребляемой таковой цепью.

Мощность, потребляемая в цепи переменного тока, равна произведению тока на напряжение, но потому что ток и напряжение есть переменные величины, то и мощность будет также переменной. При всем этом значение мощности для каждого момента времени мы сможем найти, если умножим величину тока на величину напряжения, подобающую данному моменту времени.

Чтоб получить график мощности, мы должны перемножить величины отрезков прямых линий, определяющие ток и напряжение в разные моменты времени. Такое построение и приведено на рис. 3, а. Пунктирная волнообразная кривая р указывает нам, как меняется мощность в цепи переменного тока, содержащей только индуктивное сопротивление.

При построении этой кривой использовалось последующее правило алгебраического умножения: при умножении положительной величины на отрицательную выходит отрицательная величина, а при перемножении 2-ух отрицательных либо 2-ух положительных — положительная величина.

Набросок 3. Графики мощности: а — в цепи содержащей индуктивное сопротивление, б — тоже, активное сопротивление

Набросок 4. График мощности для цепи, содержащей R и L

Кривая мощности в данном случае размещена выше оси времени. Это означает, что обмена энергией меж генератором и цепью не происходит, а как следует, мощность, отдаваемая генератором в цепь, стопроцентно потребляется цепью.

На рис. 4 изображен график мощности для цепи, содержащей внутри себя сразу индуктивное и активное сопротивления. В данном случае также происходит оборотный переход энергии из цепи к источнику тока, но в существенно наименьшей степени, чем в цепи с одним индуктивным сопротивлением.

Рассмотрев приведенные выше графики мощности, мы приходим к выводу, что только сдвиг фаз меж током и напряжением в цепи делает «отрицательную» мощность. При всем этом, чем больше будет сдвиг фаз меж током и напряжением в цепи тем потребляемая цепью мощность будет меньше, и, напротив, чем меньше сдвиг фаз, тем потребляемая цепью мощность будет больше.