Электрическая цепь переменного тока

С ИНДУКТИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Прохождение электрического тока по индуктивной катушке сопровождается появлением магнитного поля. Рассмотрим электрическую цепь переменного тока (рис. .6, а), в которую включена индуктивная катушка, имеющая небольшое число витков проволоки сравнительно большого сечения, активное сопротивление которой можно считать практически равным нулю.

Под действием ЭДС генератора в цепи протекает переменный ток, возбуждающий переменный магнитный поток. Этот поток пересекает витки индуктивной катушки, и в ней возникает ЭДС самоиндукции:

электрическая цепь переменного тока - student2.ru

где L— индуктивность катушки, Гн , электрическая цепь переменного тока - student2.ru скорость изменения тока в ней А/с.

Электродвижущая сила самоиндукции, согласно правилу Ленца, всегда противодействует причине, ее вызывающей, т. е. изменениям переменного тока, вызываемым ЭДС генератора. При расчетахэто учитывается как индуктивное сопротивление, которое обозначается электрическая цепь переменного тока - student2.ru и измеряется в омах (Ом). Индуктивное сопротивление индуктивной катушки электрическая цепь переменного тока - student2.ru зависит от величины ЭДС самоиндукции, скорости изменения тока в индуктивной катушке (частоты переменного тока электрическая цепь переменного тока - student2.ru ) и индуктивности индуктивной катушкиL:

электрическая цепь переменного тока - student2.ru

Рис. .6. Цепь переменного тока с индуктивной катушкой:

а — электрическая схема; б — график мгновенных значений напряжения и тока;

в — векторная диаграмма

электрическая цепь переменного тока - student2.ru

где электрическая цепь переменного тока - student2.ru — частота переменного тока, Гц; электрическая цепь переменного тока - student2.ru — индуктивность индуктивной катушки, Гн;

электрическая цепь переменного тока - student2.ru — угловая частота переменного тока, рад/с.

Пример 2. Индуктивная катушка, обладающая индуктивностью L = = 0,5 Гн, присоединена к источнику переменного тока, частота которого электрическая цепь переменного тока - student2.ru = 50 Гц. Определить:

1) индуктивное сопротивление катушки при частоте электрическая цепь переменного тока - student2.ru = 50 Гц;

2) индуктивное сопротивление этой катушки переменному току, частота которого

электрическая цепь переменного тока - student2.ru = 800 Гц.

Решение

Индуктивное сопротивление катушки переменному току при электрическая цепь переменного тока - student2.ru =50 Гц:

электрическая цепь переменного тока - student2.ru

При частоте электрическая цепь переменного тока - student2.ru =800 Гц

электрическая цепь переменного тока - student2.ru

Запомните

■ Индуктивное сопротивление индуктивной катушки повышается с увеличением частоты переменного тока, протекающего по ней

По мере уменьшения частоты тока индуктивное сопротивление

уменьшается.

■ Для постоянного тока, когда ток в индуктивной катушке не из­

меняется и магнитный поток не пересекает ее витки, ЭДС само­

индукции не возникает и индуктивное сопротивление индуктив­

ной катушки электрическая цепь переменного тока - student2.ru равно нулю.

■ При неизменной индуктивности индуктивной катушки ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока и всегда направлена навстречу причине, вызвавшей ее.

На графике (рис. .6, б) переменный ток iпоказан в виде синусоиды. В первую четверть периода сила тока i возрастает от нулевого до максимального значения. Электродвижущая сила самоиндукции электрическая цепь переменного тока - student2.ru согласно правилу Ленца препятствует увеличению тока

в цепи. На графике показано, что электрическая цепь переменного тока - student2.ru в это время имеет отрицательное значение. Во вторую четверть периода сила тока в индуктивной катушке убывает до нуля. В это.время ЭДС самоиндукции изменяет свое направление и увеличивается, препятствуя убыванию силы тока.

Из графика (см. рис. .6, б) видно, что ток в цепи и ЭДС самоиндукции не совпадают по фазе. Ток опережает ЭДС самоиндукции по фазе на четверть периода, или на угол электрическая цепь переменного тока - student2.ru =90°, и в каждый момент времени ЭДС самоиндукции направлена навстречу напряжению генератора u .В связи с этим напряжение на индуктивной катушке электрическая цепь переменного тока - student2.ru и ЭДС самоиндукции электрическая цепь переменного тока - student2.ru также сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°

Запомните

■ В цепи переменного тока, содержащей только индуктивность,

ток отстает от напряжения, вырабатываемого генератором, на угол электрическая цепь переменного тока - student2.ru = 90° (на четверть периода) и опережает ЭДС самоиндукции на 90°.

■ Напряжение опережает по фазе ток на 90° (см. рис..6, б ).

Векторная диаграмма тока и напряжения для цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением изображена на рис. 4.6, в.

Для электрической цепи переменного тока i = электрическая цепь переменного тока - student2.ru sin электрическая цепь переменного тока - student2.ru и индуктивностью L напряжение на зажимах индуктивной катушки определяетсяформулой

электрическая цепь переменного тока - student2.ru

Индуктивная нагрузка в отличие от активной в среднем не потребляет энергию, которую вырабатывает генератор, а в цепи с индуквностью происходит «перекачивание» энергии от генератора в индуктивную нагрузку и обратно, т. е. возникают колебания энергии

Запомните

Индуктивное сопротивление является реактивным. В цепи, содержащей реактивное сопротивление, происходят колебания энергии от генератора к нагрузке и обратно

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. От чего зависит индуктивное сопротивление индуктивной катушки?

2. Как с увеличением частоты переменного тока изменяется индуктивное

сопротивление индуктивной катушки?

3. Почему в цепи переменного тока, содержащей только индуктивность, ток

отстает от напряжения, вырабатываемого генератором, на угол электрическая цепь переменного тока - student2.ru = 90°.

Наши рекомендации