В цепи с активным сопротивлением протекает ток

Цепь переменного тока с активным сопротивлением

Когда в электрическую цепь переменного тока подключается активное сопротивление R , то под воздействием разницы потенциалов источника в цепи начинает течь ток I . В тех случаях, когда изменение напряжения происходит по синусоидальному закону, который выражается, как u = U_m sin ωt , то изменение тока i также идет по синусоиде:

Так что получается, что изменение напряжения и тока происходят по одинаковым законам. При этом через нулевое значение они проходят одновременно и своих максимальных значений также достигают одновременно. Из этого следует, что когда в электрическую цепь переменного тока подключается активное сопротивление R , то напряжение и ток совпадают по фазе.

Если взять равенство I_m = U_m / R и каждую из его частей разделить на √2 , то в итоге получится ни что иное, как закон Ома, применимый для той цепи, которая рассматривается: I = U / R .

Таким образом, получается, что это основополагающий закон для той цепи, которая имеет в своем составе только активное сопротивление, с точки зрения математики имеет такую же форму, что и для цепи тока постоянного.

Электрическая мощность

Такой показатель, как электрическая мощность P для цепи, имеющей в своем составе активное сопротивление, равняется произведению мгновенного значения напряжения U на мгновенное значение силы тока i в любой момент времени. Из этого следует, что в цепях переменного тока, в отличие от цепей тока постоянного, мгновенная мощность P – величина непостоянная, а ее изменение происходит по кривой. Для того чтобы получить ее графическое представление, необходимо ординаты кривых напряжения U и силы тока i перемножить при разных углах ωt . Мощность изменяется по отношению к изменению тока с двойной частотой ωt . Это означает, что половине периода изменения напряжения и тока соответствует один период изменения мощности. Следует заметить, что абсолютно все значения, которые может принимать мощность, являются положительными величинами. С точки зрения физики это означает, что от источника к приемнику передается энергия. Своих максимальных значений мощность достигает тогда, когда ωt = 270° и ωt = 90° .

В практическом отношении о той энергии W , которую создает электрический ток, принято судить по средней мощности, выражаемой формулой Р_ср = Р , а не по мощности максимальной. Ее можно определить, перемножив на время протекания тока среднее значение мощности W = Pt .

Относительно линии АБ , соответствующей среднему значению мощности P , кривая мгновенной мощности симметрична. По этой причине

Если использовать закон Ома, то можно выразить активную мощность в следующем виде:

Специалисты в области электротехники ту среднюю мощность, которую потребляет активное сопротивление, чаще всего именуют или просто мощностью, или активной мощностью, а для ее обозначения используется буква P .

Поверхностный эффект

Необходимо особо отметить такую особенность проводников, включенных в сеть переменного тока: их активное сопротивление во всех случаях оказывается больше, чем если бы они были включены в сеть тока постоянного. Причина этого состоит в том, что переменный ток не протекает равномерно распределяясь по всему поперечному сечению проводника, как ведёт себя постоянный ток, а выводится на его поверхность. Таким образом, получается, что при включении проводника в цепь переменного тока его полезное сечение оказывается значительно меньшим, чем при включении в цепь тока постоянного. Именно поэтому его сопротивление возрастает. В физике и электротехнике это явление называется поверхностным эффектом.

То, что переменный ток распределяется по сечению проводника неравномерно, объясняется действием электродвижущей силы самоиндукции. Она индуцируется в проводнике тем магнитным полем, которое создается током, проходящим по нему. Необходимо заметить, что действие этого магнитного поля распространяется не только на окружающее проводник пространство, но и на внутреннюю его часть. По этой простой причине те слои проводника, которые располагаются ближе к его центру, находятся под воздействием большего магнитного потока, чем те слои, что располагаются ближе к его поверхности. Соответственно, электродвижущая сила самоиндукции, которая возникает во внутренних слоях, существенно больше, чем та, что образуется в слоях внешних.

Электродвижущая сила самоиндукции является существенным препятствием для изменения тока, и поэтому он будет следовать преимущественно по поверхностным слоям проводника. Необходимо также отметить, что сопротивление активных проводников в цепях переменного тока существенно зависит от частоты: чем она больше, тем выше ЭДС самоиндукции, и поэтому ток в большей степени подвергается вытеснению на поверхность.

Источник

4. Электрическая цепь с активным сопротивлением

Электрический ток проводимости в металлах представляет собой направленное движение свободных электронов. Скорость электронов и направление их движения определяется значением и полярностью приложенного к проводнику напряжения.

При движении электроны сталкиваются с атомами проводника, и их кинетическая энергия превращается в тепловую энергию, которая идет на нагрев проводника и рассеивание в окружающую среду. Этот активный процесс является необратимым и количественно определяется сопротивлением R. Поэтому его называют активным сопротивлением. Как правило, различают активное и омическое сопротивления. При рассмотрении цепей переменного тока сопротивление R называют активным, так как оно больше сопротивления постоянному току. При рассмотрении цепей постоянного тока сопротивление R называют омическим.

(Если через один и тот же проводник пропускать переменный и постоянный ток, то для того, чтобы выделилось одно и то же количество теплоты, величина переменного тока должна быть больше, чем постоянного).

Элементы электрической цепи, обладающие только активным сопротивлением R, называют резисторами. Все элементы электрической цепи – провода, обмотки, реостаты – обладают активным сопротивлением, все они нагреваются при пропускании тока.

Кроме активного сопротивления существует еще индуктивное, емкостное, реактивное, полное.

Пусть к зажимам цепи с активным сопротивлением R приложено напряжение источника питания.

По закону Ома для мгновенных значений для этой цепи

, отсюда

– закон Ома для амплитудных значений.

Разделив левую и правую части этого выражения на , получим

– закон Ома для действующих значений

( , – связь действующего значения с амплитудным).

– закон Ома в комплексной форме.

Комплексное действующее значение тока .

Поскольку ток и напряжение совпадают по фазе, как видно из формул для мгновенных значений, то можно представить изменение тока и напряжения на временной диаграмме следующим образом:

Источник

В цепи с активным сопротивлением протекает ток i = 5, 64 * 10 ^ — 3 sin 628000A при напряжении u = 7, 05 sin 62800B?

В цепи с активным сопротивлением протекает ток i = 5, 64 * 10 ^ — 3 sin 628000A при напряжении u = 7, 05 sin 62800B.

Определить сопротивление цепи действующие значение напряжения тока и активную мощность.

Из уравнений найдём амплитудные (то есть максимальные) значения :

По закону Ома Im = Um / R⇒ R = Um / Im,

R = 7, 05 / 5, 64 = 1, 25 Ом — сопротивление.

U = Um / √2 = 7, 05 / √2≈ 5В — действующее значение напряжения

I = Im / √2 = 5, 64 / √2≈4B — действующее значение силы тока

P = I²R = I * U, Р = 5 * 4 = 20 Вт — активная мощность.

В цепь переменного тока с действующим напряжением 220 В включен проводник с активным сопротивлением 55 Ом?

В цепь переменного тока с действующим напряжением 220 В включен проводник с активным сопротивлением 55 Ом.

Определите действующее и амплитудное значения силы тока.

В цепи переменного тока с активным сопротивлением амплитудное значение напряжения 100 В, частота колебаний 100 Гц, сопротивление R = 50 Ом, напишите уравнение колебаний тока в этой цепи?

В цепи переменного тока с активным сопротивлением амплитудное значение напряжения 100 В, частота колебаний 100 Гц, сопротивление R = 50 Ом, напишите уравнение колебаний тока в этой цепи.

На участке цепи с активным сопротивлением 4 ом сила тока изменяется по закону i = 6, 4sin314t определить действующее значение силы тока, активную мощность, выделяющуюся на этом участке?

На участке цепи с активным сопротивлением 4 ом сила тока изменяется по закону i = 6, 4sin314t определить действующее значение силы тока, активную мощность, выделяющуюся на этом участке.

На какое напряжение должна быль рассчитана изоляция проводов?

Найдите активное сопротивление электрической лампы накаливания, включенной в цепь переменного тока с действующим напряжением 220В, если при этом на ней выделяется средняя мощность 100 Вт?

Найдите активное сопротивление электрической лампы накаливания, включенной в цепь переменного тока с действующим напряжением 220В, если при этом на ней выделяется средняя мощность 100 Вт.

В цепь переменного тока с действующим значением напряжения 220 В включено активное сопротивление 50 Ом?

В цепь переменного тока с действующим значением напряжения 220 В включено активное сопротивление 50 Ом.

Найдите действующее и амплитудное значение силы.

Вопросы к зачету : 1?

Переменный электрический ток, действующее значение силы тока и напряжения.

2. Активное сопротивление в цепи переменного тока : закон Ома для цепи, содержащей активное сопротивление(взаимосвязь амплитудных и действующий значений силы тока и напряжения).

3. Конденсатор в цепи переменного тока : емкостное сопротивление(зависимость от сопротивления тока), закон Ома для цепи, содержащей конденсатор (взаимосвязь амплитудных и действующий значений силы тока и напряжения).

4. Катушка индуктивности в цепи переменного тока : индуктивное сопротивление (зависимость от частоты тока), закон Ома для цепи содержащую катушку индуктивности (взаимосвязь амплитудных и действующий значений силы тока и напряжения).

Амплитудные значения силы тока и напряжения в цепи переменного тока с активным сопротивлением связаны выражением?

Амплитудные значения силы тока и напряжения в цепи переменного тока с активным сопротивлением связаны выражением?

Сила тока в цепи переменного тока равна 2 А, а напряжение 100 В?

Сила тока в цепи переменного тока равна 2 А, а напряжение 100 В.

Активное сопротивление равнo.

В цепь с напряжением 100 в включено катушка с индуктивностью 25 мгн и активным сопротивлением 6 ом?

В цепь с напряжением 100 в включено катушка с индуктивностью 25 мгн и активным сопротивлением 6 ом.

В цепь переменного тока включены последовательно активное сопротивление 15 ом, индуктивное сопротивление 30 ом и ёмкостное сопротивление 22 ом, Каково полное сопротивление цепи?

В цепь переменного тока включены последовательно активное сопротивление 15 ом, индуктивное сопротивление 30 ом и ёмкостное сопротивление 22 ом, Каково полное сопротивление цепи?

Определить напряжение на зажимах активного, индуктивного и ёмкостного сопротивления, если напряжение сети 220В.

На этой странице сайта, в категории Физика размещен ответ на вопрос В цепи с активным сопротивлением протекает ток i = 5, 64 * 10 ^ — 3 sin 628000A при напряжении u = 7, 05 sin 62800B?. По уровню сложности вопрос рассчитан на учащихся 10 — 11 классов. Чтобы получить дополнительную информацию по интересующей теме, воспользуйтесь автоматическим поиском в этой же категории, чтобы ознакомиться с ответами на похожие вопросы. В верхней части страницы расположена кнопка, с помощью которой можно сформулировать новый вопрос, который наиболее полно отвечает критериям поиска. Удобный интерфейс позволяет обсудить интересующую тему с посетителями в комментариях.

Источник