1. Резистор (идеальное активное сопротивление).

Здесь напряжение и ток (см. рис. 2) совпадают по фазе , поэтому мощностьвсегда положительна, т.е. резистор потребляет активную мощность

2. Катушка индуктивности (идеальная индуктивность)

При идеальной индуктивности ток отстает от напряжения по фазе на . Поэтому в соответствии с (3) можно записать

.

Участок 1-2: энергия , запасаемая в магнитном поле катушки, нарастает.

Участок 2-3: энергия магнитного поля убывает, возвращаясь в источник.

3. Конденсатор (идеальная емкость)

Аналогичный характер имеют процессы и для идеальной емкости. Здесь . Поэтому из (3) вытекает, что. Таким образом, в катушке индуктивности и конденсаторе активная мощность не потребляется (Р=0), так как в них не происходит необратимого преобразования энергии в другие виды энергии. Здесь происходит только циркуляция энергии: электрическая энергия запасается в магнитном поле катушки или электрическом поле конденсатора на протяжении четверти периода, а на протяжении следующей четверти периода энергия вновь возвращается в сеть. В силу этого катушку индуктивности и конденсатор называют реактивными элементами, а их сопротивления Х

Lи Х_С, в отличие от активного сопротивления R резистора, – реактивными.

Интенсивность обмена энергии принято характеризовать наибольшим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки или электрическое поле конденсатора, которое называется

реактивной мощностью.

В общем случае выражение для реактивной мощности имеет вид:

(5)

 

Она положительна при отстающем токе (индуктивная нагрузка- ) и отрицательна при опережающем токе (емкостная нагрузка-). Единицу мощности в применении к измерению реактивной мощности называют

вольт-ампер реактивный(ВАр).

В частности для катушки индуктивности имеем:

, так как.

.

Из последнего видно, что реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности пропорциональна частоте и максимальному запасу энергии в катушке. Аналогично можно получить для идеального конденсатора:

.

Полная мощность

Помимо понятий активной и реактивной мощностей в электротехнике широко используется понятие полной мощности:

.

(6)

 

Активная, реактивная и полная мощности связаны следующим соотношением:

.

(7)

 

Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности. Из приведенных выше соотношений видно, что коэффициент мощностиравен косинусу угла сдвига между током и напряжением. Итак,

.

(8)

 

Комплексная мощность

Активную, реактивную и полную мощности можно определить, пользуясь комплексными изображениями напряжения и тока. Пусть

, а. Тогда комплекс полной мощности:

,

(9)

 

где — комплекс, сопряженный с комплексом.

.

Комплексной мощности можно поставить в соответствие треугольник мощностей (см. рис. 4). Рис. 4 соответствует(активно-индуктивная нагрузка), для которого имеем:

.

Применение статических конденсаторов для повышения cos

Как уже указывалось, реактивная мощность

циркулирует между источником и потребителем. Реактивный ток, не совершая полезной работы, приводит к дополнительным потерям в силовом оборудовании и, следовательно, к завышению его установленной мощности. В этой связи понятно стремление к увеличениюв силовых электрических цепях.

Следует указать, что подавляющее большинство потребителей (электродвигатели, электрические печи, другие различные устройства и приборы) как нагрузка носит активно-индуктивный характер.

Если параллельно такой нагрузке

(см. рис. 5), включить конденсатор С, то общий ток, как видно из векторной диаграммы (рис. 6), приближается по фазе к напряжению, т.е.увеличивается, а общая величина тока (а следовательно, потери) уменьшается при постоянстве активной мощности. На этом основано применение конденсаторов для повышения .

Какую емкость С нужно взять, чтобы повысить коэффициент мощности от значения до значения?

Разложим на активнуюи реактивнуюсоставляющие. Ток через конденсатор

компенсирует часть реактивной составляющей тока нагрузки:

;

(10)

;

(11)

.

(12)

 

Из (11) и (12) с учетом (10) имеем

,

но , откуда необходимая для повышенияемкость:

.

(13)

 

 

Физика коллоквиум по току

Индуктивное сопротивление определяется по формуле:

При прохождении переменного тока в цепи с реактивным сопротивлением происходит выделение теплоты???

Активным называется сопротивление, которое обусловлено переходом энергии электрического тока во внутреннюю энергию

Укажите векторную диаграмму цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных резистора, конденсатора и катушки индуктивности:

Укажите векторную диаграмму цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных резистора и конденсатора:

Укажите векторную диаграмму цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных резистора и катушки индуктивности:

Укажите векторную диаграмму цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности (активное сопротивление катушки индуктивности равно 0):

Емкостное сопротивление . . . от частоты переменного тока. обратно пропорционально зависит

Активное сопротивление . . . от частоты переменного тока Не зависит

Если угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока имеет положительное значение, то цепь обязательно содержит катушку индуктивности

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности и резистора:

При уменьшении частоты переменного тока индуктивное сопротивление Уменьшится

При уменьшении частоты переменного тока емкостное сопротивление Увеличится

При уменьшении частоты переменного тока активное сопротивление Не изменится

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности и резистора:

??

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности:

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора:

Активное сопротивление цепи проявляется в . . .выделении теплоты в цепи

Импедансом называется полное сопротивление цепи

Сдвиг фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, резистор и конденсатор определяется по формуле:

ВЕРНО

Емкостное сопротивление уменьшается с увеличение частоты переменного тока.

Импеданс-полное сопротивление цепи переменного тока.

На векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока вектор амплитуды напряжения на конденсаторе направлен перпендикулярно оси тока.

Активное сопротивление цепи не зависит от частоты переменного тока

Единицей СИ индуктивного сопротивления является ОМ

Переменный ток-ток, изменяющийся во времени

На векторной диаграмме напряжение в цепи тока вектор амплитуды напряжения на резисторе совпадают по направлению с осью тока

Реактивное сопротивление цепи переменного тока обусловлено наличием в ней конденсаторов и катушек индуктивности

При прохождении переменного тока на активном сопротивлении происходит выделение теплоты

Переменный ток в цепи с конденсатором опережает напряжение в фазе на П\2

При увеличении частоты переменного тока индуктивное сопротивление увеличивается

Угол сдвига фаз между током в цепи переменного тока, содержащий конденсатор, имеет отрицательное значение

НЕВЕРНО

Реактивно сопротивление включает емкостное и активное сопротивление

Переменный то-ток, изменяющийся только по гармоническому закону

В цепи переменного тока всегда происходит сдвиг фаз между силой тока и напряжением

Величина(модуль) реактивного сопротивления равен сумме сопротивлений конденсатора и резистора

При увеличении частоты переменного тока емкостное сопротивление увеличивается

В цепи переменного тока сила и напряжение всегда совпадают

Величина(модуль) реактивного сопротивления равен сумме индуктивного сопротивлений цепи переменного тока

Единицей СИ емкостного сопротивления является генри ( Гн)

Единицей СИ индуктивного сопротивления является фарад (Ф)

Активное сопротивление цепи зависит от частоты переменного тока.

При прохождении переменного тока в реактивном сопряжении происходит выделение теплоты

Ток в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, по фазе совпадает с напряжением

Полярными называются диэлектрики, молекулы которых обладают электрическим диполярным моментом даже при отсутствии электрического поля

Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением силы, действующей..

При поляризации диэлектрика на его поверхности создается: Связанные электрические заряды

Диэлектрики, молекулы которых в отсутствии электрического поля обладают диполярным моментом называют полярными

На диполь в однородном электрическом поле действует момент сил, вызывающий ориентацию диполя вдоль линии напряженности поля.

Вода является полярным диэлектриком.

Укажите силовую характеристику электрического поля: напряженность

Укажите единицу СИ напряженности электрического поля: В\м

Диполь является источником однородного электрического поля.

Укажите единицу СИ электрического сопротивления: Ом

Укажите единицу СИ силы тока: А

Диэлектрическая проводимость среды равна отношению напряженности Е0электрического поля в вакууме и напряженности Е электрического поля в данной среде

Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд находящийся в данной точке поля.

Характеристикой диэлектрика является диэлектрическая проводимость.

Сопротивление проводника определяется по формуле R = ρ ∙l/s, в которой буква ρ обозначает удельное сопротивление

ВЕРНО

Источником электрического поля является электрически заряженное тело.

Потенциал является энергетической характеристикой электрического поля

При увеличении расстояния от точечного заряда, потанцеал создаваемого им электрического поля уменьшится.

Диэлектрики, молекулы которых в отсутствии электрического поля обладают диполярным моментом , называются полярными

Металлы обладают электронной проводимостью

Диэлектрическая проводимость среды является безразмерной величиной.

Источником электрического поля является электрически заряженное тело.

Потенциал является энергетической характеристикой электрического поля.

Дипольный момент электрического диполя-это вектор,численно равный произведению заряда на плечо диполя.

При поляризации диэлектрика на его поверхности создаются связанные электрические заряды.

Напряженность является силовой характеристикой электрического поля.

Электрический диполь- система, состоящая из двух равных по величине и противоположных….

Удельное сопротивление-характеристика электрических свойств проводника.

Направление вектора напряженности электрического поля в каждой точке совпадает с направление …помещенный в данную точку.

Носителем тока в электролитах являются положительные и отрицательные ионы.

Напряженность электрического поля в диэлектрике меньше, чем в вакууме.

Электролиты обладают ионной проводимостью.

Напряженность электрического поля внутри проводника, помещенного во внешнее электрическое ..

Неверно

Заряды электрического диполя находятся в проводящей среде

Направление вектора напряженности электрического поля в каждой точке совпадает с направлением силы , действующей на отрицательный заряд в данную точку

В диэлектриках находятся свободные заряженные частицы

Напряженность является энергетической характеристикой электрического поля

Напряженность электрического поля в диэлектрике больше, чем в вакууме

При увеличении расстояния от электрического диполя потанцеал создаваемого им электрического поля.

Заряды электрического диполя находятся в проводящей среде

Напрвление вектора напряженности электрического поля в каждой точке совпадает с направлением силы,действующей на отрицательный…помещенную в данную точку

При увеличении расстояния от точечного заряда потенциал создаваемого им электрического поля уменьшится.

Электролиты обладают электронной проводимостью.

Диэлектрики,молекулы которых в отсутствии электрического поля обладают диполярным моментом называют неполярными

Удельное сопротивление-характеристика электрических свойств диэлектрика.

Потанцеал электрического поля-векторная величина.

Поляризация полярных диэлектриков под действием электрического поля происходит вследствии

Потанцеал электрического диполя-векторная величина

Диэлектрическая проводимость-характеристика электрических свойств проводника

Поляризация диэлектриков под действием электрического поля происходит вследствии…

Диэлектрическая проводимость диэлектрика меньше единицы

Потенциал является силовой характеристикой электрического поля

При пропускании переменного тока через ткани сила тока по фазе… опережает приложенное напряжение

При увеличении часты переменного тока импеданс тканей… уменьшается

При уменьшении частоты переменного тока импеданс ткани увеличивается

Реография-это диагностический метод, основанный на регистрации изменения…в процессе сердечной деятельности импеданса тканей

Укажите элемент, который не должна содержать электрическая схема, эквивалентной живой цепи. Катушка индуктивности

Частотная зависимость импеданса тканей позволяет оценить… жизнеспособность ткани

Доказательством наличия у биологической ткани реактивного сопротивления является… возникновение сдвига фаз между силой тока и напряжение при прохождении переменного тока

Укажите сопротивление, которым биологические ткани не обладают…индуктивное

Возникновение сдвига фаз между силой тока и напряжение при прохождении переменного тока через биологическую ткань доказывает наличие у нее…. Реактивного сопротивления

Электрическая схема, эквивалентная живой ткани, представляет собой схему состоящую из…частотная зависимость импеданса которой близка к частотной зависимости импеданса биологической ткани резисторов и конденсаторов

Верно

При пропускании переменного тока через ткани сила тока по фазе опережает приложенное напряжение

При уменьшении частоты переменного тока импеданс тканей увеличивается

Электрическая схема эквивалентная живой ткани, представляет собой схему, состоящую из резистора и конденсатора

В области a-дисперии ( низкие частоты 10^2 v 10^4 гц )в явлении поляризации ткани участвуют все дипольные структуры

Диагностический метод, основанный на регистрации изменения импеданса тканей в процессе сердечной диагностики, называется реографией.

Выделение тепла в тканях при прохождении электрического тока обусловлено наличием у них активного сопротивления

Возникновение сдвига фаз между силой тока и напряжением при прохождении переменного тока через биологическую ткань доказывает наличие у нее реактивного сопротивления

В области гамма-дисперсии (v-2*10^10) в явлении поляризации тканей участвуют только молекулы воды

При пропускании переменного тока через ткани сила тока по фазе опережает приложенное напряжение

При уменьшении частоты переменного тока импеданс ткани увеличивается.

Биологические ткани по своим электрическим свойствам проявляют себя как проводники и диэлектрики.

При увеличении частоты переменного тока импеданс тканей уменьшается.

Реактивное сопротивление биологической ткани обусловлено наличием тканевой жидкости, являющейся электролитом.

Частота зависимость импеданса тканей позволяет оценить жизнеспособность ткани.

Неверно

Электрическая схема, эквивалентная живой ткани, представляет собой схему, состоящую из резисторов и катушек индуктивности.

Биологические ткани по своим электрическим свойствам проявляют себя только как проводники

При пропускании через ткани сила тока по фазе отстает от приложенного напряжения

Выделение тепла в тканях при прохождении тока обусловлено наличием у них емкостного сопротивления

Биологические ткани не обладают емкостным сопротивлением

В области у гамма-дисперсии ( v-2*10^10 гц) в явлении поляризации ткани участвуют все дипольные структуры.

Выделение тепла в тканях при прохождении электрического тока обусловлено наличием у нее реактивного сопротивления

Биологические ткани по своим электрическим свойствам проявляют себя только как диэлектрики

Биологические ткани по своим электрическим свойствам проявляют себя только как проводники.

Электрическая схема эквивалентной живой ткани, представляет собой схему, состоящую из резистора и катушек индуктивности

Биологические ткани обладают индуктивным сопротивлением.

Реография- это диагностический метод, основанный на регистрации изменение биопотенциалов сердца в процессе сердечной деятельности.

Биологические ткани не обладают индуктивным сопротивлением

Реография- это диагностический метод, основанный на регистрации изменения частотной зависимости импеданса сердца в процессе сердечной деятельности.

Активное сопротивление в цепи переменного тока

Электрические лампы накаливания, печи сопротивления, бытовые нагревательные приборы, реостаты и другие приемники, где электрическая энергия преобразуется в тепловую, на схемах замещения обычно представлены только сопротивлением R.
Для схемы, изображенной на рис. 13.1, а, заданы сопротивление R и напряжение, изменяющееся по закону

u = U_msinωt

Найдём ток и мощность в цепи.

 

Ток в цепи переменного тока с активным сопротивлением.

По закону Ома найдем выражение для мгновенного тока:

где I_m = U_m/R — амплитуда тока

Из уравнений напряжения и тока видно, что начальные фазы обеих кривых одинаковы, т. е. напряжение и ток в цепи с сопротивлением R совпадают по фазе. Это показано на графиках и векторной диаграмме (рис. 13.1, б, б).

Действующий ток найдем, разделив амплитуду на √ 2:

Формулы (13.1) выражают закон Ома для цепи переменного тока с сопротивлением R. Внешне они ничем не отличаются от формулы для цепи постоянного тока, если переменные напряжение и ток выражены действующими величинами.

 Мгновенная мощность в цепи переменного тока с активным сопротивлением.

При переменных величинах напряжения и тока скорость преобразования электрической энергии в приемнике, т. е. его мощность, тоже изменяется. Мгновенная мощность равна произведению мгновенных величин напряжения и тока: p  = U_msinωt * I_msinωt = U_mI_msin²ωt

Из тригонометрии найдём 

Более наглядное представление о характере изменения мощности в цепи дает график в прямоугольной системе координат, который строится после умножения ординат кривых напряжения и тока, соответствующих ряду значений их общего аргумента — времени t. Зависимость мощности от времени — периодическая кривая (рис. 13.2). Если ось времени t поднять по чертежу на величину р = P_m√2 = U_mI_m√2, то относительно новой оси t’ график мощности является синусоидой с двойной частотой и начальной фазой 90°:

Таким образом, в первоначальной системе координат мгновенная, мощность равна сумме постоянной величины Р = UmIm√2 и перемен- ной р’:

р = Р + р’

Анализируя график мгновенной мощности, нетрудно заметить, что мощность в течение периода остается положительной, хотя ток и напряжение меняют свой знак. Это получается благодаря совпадению по фазе напряжения и тока.

Постоянство знака мощности говорит о том, что направление потока электрической энергии остается в течение периода неизменным, в данном случае от сети (от источника энергии) в приемник с сопротивлением R, где электрическая энергия необратимо преобразуется в другой вид энергии. В этом случае электрическая энергия называется активной.

Если R — сопротивление проводника, то в соответствии с законом Ленца — Джоуля электрическая энергия в нем преобразуется в тепло.

Активная мощность для цепи переменного тока с активным сопротивлением

Скорость преобразования электрической энергии в другой вид энергии за конечный промежуток времени, значительно больший периода изменения тока, характеризуется средней мощностью. Она равна средней мощности за период, которую называют активной.

Активная мощность — среднее арифметическое мгновенной мощности за период.

Для рассматриваемой цепи активную мощность Р нетрудно определить из графика рис. 13.2. Средняя величина мощности равна высоте прямоугольника с основанием Т, равновеликого площади, ограниченной кривой р(t) и осью абсцисс (на рисунке заштриховано).

Равенство площадей РТ = S_p выполняется, если высоту прямоугольника взять равной половине наибольшей мгновенной мощности P_m.

В этом случае часть площади Sp , находящаяся выше прямоугольника, точно укладывается в оставшуюся незаштрихованной его часть:

P = UI

Активная мощность для данной цепи равна произведению действующих величин тока и напряжения:

P = UI = I²R = U²R

С математической точки зрения активная мощность является постоянной составляющей в уравнении мгновенной мощности p(t) [см. выражение (13.2)].

Среднюю мощность за период можно найти интегрированием уравнения (13.2) в пределах периода:

Сопротивление R, определяемое из формулы (13.3) отношением активной мощности цепи к квадрату действующего тока, называется активным электрическим сопротивлением.

Активное сопротивление зависит от физических параметров проводника, таких как материал, площадь сечения, длина, температура.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 16Следующая ⇒

 

Реактивное сопротивление катушки зависит от частоты тока и индуктивности катушки Реактивное сопротивление конденсатора зависит от частоты тока и емкости конденсатора При уменьшении частоты переменного тока индуктивное сопротивление уменьшается При уменьшении частоты переменного тока активное сопротивление не изменяется

 

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности:

 

Укажите единицу СИ емкостного сопротивления: Ом Укажите единицу СИ индуктивного сопротивления: Ом Емкостное сопротивление определяется по формуле:

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности и резистора:

 

 

Вектор амплитуды напряжения на резисторе в векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока направлен параллельно к оси тока

 

Вектор амплитуды напряжения на конденсаторе в векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока направлен перпендикулярно вниз (под углом — π/2) оси тока

 

Полное сопротивление — импеданс цепи переменного тока включает активное и реактивное сопротивление

 

Если угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока имеет положительное значение, то цепь обязательно содержит катушку индуктивности

 

Активное сопротивление не зависит от частоты переменного тока

 

При увеличении частоты переменного тока активное сопротивление не изменяется

 

Сдвиг фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, резистор и конденсатор определяется по формуле:

 

 

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора:

 

При прохождении переменного тока в цепи с реактивным сопротивлением происходит

 

 

ПРАВИЛЬНЫЕ:

 

Активное сопротивление цепи не зависит от частоты переменного тока

На векторной диаграмме напряжений в цепи переменного тока вектор амплитуды напряжения на резисторе совпадает по направлению с осью тока

 

На векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока вектор амплитуды напряжения на конденсаторе направлен перпендикулярно оси тока

 

При увеличении частоты переменного тока индуктивное сопротивление увеличивается (да, зависимость прямопропорциональная)

 

Угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащий конденсатор, имеет отрицательное значение

 

При прохождении переменного тока на активном сопротивлении происходит выделение теплоты

 

Переменный ток в цепи с конденсатором опережает напряжение по фазе на π/2

 

Реактивное сопротивление цепи переменного тока обусловлено наличием в ней конденсаторов и катушек индуктивности

 

Единицей СИ индуктивного сопротивления является Ом

 

Переменный ток — ток, изменяющийся во времени

 

Импеданс — полное сопротивление цепи переменного тока

 

Емкостное сопротивление уменьшается с увеличением частоты переменного тока

 

При увеличении частоты переменного тока индуктивное сопротивление увеличивается

 

Угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащий конденсатор, имеет отрицательное значение

 

 

НЕПРАВИЛЬНЫЕ:

 

В цепи переменного тока всегда происходит сдвиг фаз между силой тока и напряжением (не всегда, например, когда индуктивное и емкостное сопротивление равны, не происходит)

 

Величина (модуль) реактивного сопротивления равна сумме сопротивлений конденсатора и резистора (равна разности)

 

Ток в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, по фазе совпадает с напряжением

 

При прохождении переменного тока в реактивном сопротивлении происходит выделение теплоты (нет, не происходит, теплота выделяется в активном)

 

Единицей СИ индуктивного сопротивления является фарад (Ф) (Ом на самом деле, Ф – единица емкости)



Ответы@Mail.Ru: какое сопротивление называется активным?реактивным?

Активное — то, которое не зависит от того переменный ток или нет. Пример — обычный резистор Реактивное — которое «проявляет» свои свойства в переменном токе и зависит от его частоты. Пример — конденсатор и соленодиная катушка В общем виде сопротивление цепи или участка (импеданс) выглядит как: Z = R + iX, где Z — импеданс, R — величина активного сопротивления, X — величина реактивного сопротивления, i — мнимая единица. Для индуктивной катушки: Индуктивное сопротивление (XL) обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции. Электрический ток создает магнитное поле. Изменение тока, и как следствие изменение магнитного поля, вызывает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности элемента и частоты протекающего тока: XL=w*L, где w — частота тока, а L — индуктивность катушки. Для емкости: Ёмкостное сопротивление (XC). Величина ёмкостного сопротивления зависит от ёмкости элемента С и также частоты протекающего тока: XC=-1/(w*C), где C — емкость конденсатора

На активном выделяется тепло, а реактивное только косинус альфа меняет.