Эффективные значения тока и напряжения
Для подсчета количества теплоты Q, выделяющейся при прохождении переменного тока по проводнику с активным сопротивлением R, нельзя использовать максимальное значение мощности, так как оно достигается только в отдельные моменты времени. Необходимо использовать среднюю за период мощность . Из векторной диаграммы (рис. 7.11) видно, что
. Поэтому
. Тогда как для постоянного тока
. Если ввести действующие значения силы тока и напряжения, положив
и
, то выражение для средней мощности примет вид
, и при
, как и для постоянного тока –
.
Таким образом, действующее значение силы переменного тока равно силе такого постоянного тока, который за время, равное периоду колебаний тока, выделяет такое же количество теплоты, что и переменный ток.
В электротехнике приборы проградуированы по действующим значениям. Поэтому при измерениях нужно учитывать, что в действительности максимальные значения тока и напряжения в 1,5 раза выше тех значений, которые показывают приборы.
В формулу для средней мощности входит , который называют коэффициентом мощности. Он определяет, насколько эффективно происходит передача энергии от источника к потребителю. Действительно, так как
, то при
, и мощность максимальна. Если включить реактивную нагрузку, то
, и, чтобы получить ту же мощность, нужно увеличивать
и
, но тогда увеличиваются потери на джоулево тепло, что невыгодно. Поэтому нужно уменьшать реактивное сопротивление. Например, в случае наличия в цепи большой индуктивности, имеет смысл включить в цепь емкость.