Реактивное сопротивление катушки индуктивности (XL) и конденсатора (XC)

Реактивное сопротивление катушки индуктивности (XL) и конденсатора (XC)

20-09-2015

Реактивное сопротивление – электрическое сопротивление переменному току, обусловленное передачей энергии магнитным полем в индуктивностях или электрическим полем в конденсаторах.

Элементы, обладающие реактивным сопротивлением, называют реактивными.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности

При протекании переменного тока I в катушке, магнитное поле создаёт в её витках ЭДС, которая препятствует изменению тока.
При увеличении тока, ЭДС отрицательна и препятствует нарастанию тока, при уменьшении — положительна и препятствует его убыванию, оказывая таким образом сопротивление изменению тока на протяжении всего периода.

В результате созданного противодействия, на выводах катушки индуктивности в противофазе формируется напряжение U, подавляющее ЭДС, равное ей по амплитуде и противоположное по знаку.

При прохождении тока через нуль, амплитуда ЭДС достигает максимального значения, что образует расхождение во времени тока и напряжения в 1/4 периода.

Если приложить к выводам катушки индуктивности напряжение U, ток не может начаться мгновенно по причине противодействия ЭДС, равного -U, поэтому ток в индуктивности всегда будет отставать от напряжения на угол 90°. Сдвиг при отстающем токе называют положительным.

Запишем выражение мгновенного значения напряжения u исходя из ЭДС (ε), которая пропорциональна индуктивности L и скорости изменения тока: u = -ε = L(di/dt).
Отсюда выразим синусоидальный ток .

Интегралом функции sin(t) будет -соs(t), либо равная ей функция sin(t-π/2).
Дифференциал dt функции sin(ωt) выйдет из под знака интеграла множителем 1/ω.
В результате получим выражение мгновенного значения тока со сдвигом от функции напряжения на угол π/2 (90°).
Для среднеквадратичных значений U и I в таком случае можно записать .

В итоге имеем зависимость синусоидального тока от напряжения согласно Закону Ома, где в знаменателе вместо R выражение ωL, которое и является реактивным сопротивлением:

Реактивное сопротивлениие индуктивностей называют индуктивным.

Реактивное сопротивление конденсатора

Электрический ток в конденсаторе представляет собой часть или совокупность процессов его заряда и разряда – накопления и отдачи энергии электрическим полем между его обкладками.

В цепи переменного тока, конденсатор будет заряжаться до определённого максимального значения, пока ток не сменит направление на противоположное. Следовательно, в моменты амплитудного значения напряжения на конденсаторе, ток в нём будет равен нулю. Таким образом, напряжение на конденсаторе и ток всегда будут иметь расхождение во времени в четверть периода.

В результате ток в цепи будет ограничен падением напряжения на конденсаторе, что создаёт реактивное сопротивление переменному току, обратно-пропорциональное скорости изменения тока (частоте) и ёмкости конденсатора.

Если приложить к конденсатору напряжение U, мгновенно начнётся ток от максимального значения, далее уменьшаясь до нуля. В это время напряжение на его выводах будет расти от нуля до максимума. Следовательно, напряжение на обкладках конденсатора по фазе отстаёт от тока на угол 90 °. Такой сдвиг фаз называют отрицательным.

Ток в конденсаторе является производной функцией его заряда i = dQ/dt = C(du/dt).
Производной от sin(t) будет cos(t) либо равная ей функция sin(t+π/2).
Тогда для синусоидального напряжения u = U_ampsin(ωt) запишем выражение мгновенного значения тока следующим образом:

i = U_ampωCsin(ωt+π/2).

Отсюда выразим соотношение среднеквадратичных значений .

Закон Ома подсказывает, что 1/ωC есть не что иное, как реактивное сопротивление для синусоидального тока:

Реактивное сопротивление конденсатора называют ёмкостным.

Предлагаем Вам рассмотреть непосредственно связанные с данным материалом статьи:
Что такое коэффициент мощности — Cos(φ)?

R-значение против теплового сопротивления — Energy Vanguard

• 15. 03.2022
• Эллисон Бейлс
• Блог

изоляция для обогрева и охлаждения

Известно, что я выступаю за правильное использование терминов строительной науки. Я писал статьи о том, что мы не должны использовать слово «дышать» по отношению к домам и что воздух не имеет никакой способности удерживать водяной пар. Я даже написал книгу (выходит этим летом!), название которой связано с дыханием домов. Сегодня у меня есть еще одна проблема с терминологией: R-значение против теплового сопротивления. Но на этот раз я здесь только для того, чтобы обучать. Я не собираюсь убеждать вас изменить свой образ жизни, потому что я, вероятно, не изменю свой.

Истинное значение R-значения

Термин R-значение имеет конкретное юридическое определение. Из-за мошенничества в 1970-х годах Федеральная торговая комиссия США (FTC) создала правило R-значения, регулирующее использование этого термина. В статье 2013 года я написал:

«Правило значения R требует тестирования изоляции с использованием одного из четырех стандартов Американского общества методов испытаний (ASTM). Основное требование состоит в том, что средняя температура должна быть 75° F (24° C) с разницей температур 50° F (28° C) по всей изоляции. По данным Building Science Corporation, большинство испытаний на значение R проводится при температуре 50° F (10° C) на холодной стороне и 100° F (38° C) на горячей стороне».

Исходя из этого, вы можете сказать, что R-значение не является правильным термином для того, что мы получаем, усредняя эффекты теплопередачи комбинаций изоляции, дерева, гипсокартона, обшивки и всех других компонентов в строительных конструкциях. Почему? Потому что это не то, что проверяется. Отдельные материалы тестируются с использованием одного из этих тестов ASTM. Не сборки.

И это еще не все материалы. Это практически только материалы, предназначенные для использования в качестве изоляции. R-значение FTC применяется к продуктам, которые продаются и продаются с R-значением. Это не позволяет компаниям делать такие вещи, как заявлять о своем чудо-продукте (9). 0027, например, изоляционная краска ) имеет значение R 100 при толщине всего в один миллиметр.

Даже толстый ворсистый ковер, лежащий на поролоновой подушке, не имеет значения R. Его, безусловно, можно было бы протестировать и пометить одним из них. Но компании, занимающиеся производством ковров, не тестируют свою продукцию, поэтому ковры не имеют R-значения.

Термин, который действительно применяется в большинстве случаев

Итак, если R-значение является неправильным термином, когда мы говорим о тепловом потоке через дерево, ковер или стены, то какой термин является правильным? Конечно, вы уже знаете, потому что это указано в названии этой статьи: тепловое сопротивление. Когда тепло проходит через любой материал, оно встречает сопротивление. В некоторых материалах он встречает значительное сопротивление, и именно их мы используем для изоляции. В других материалах сопротивление меньше, например, в древесине или стекле.

Теперь давайте сделаем еще один шаг. Значение R не всегда верно даже для изоляции, прошедшей испытания ASTM. Название статьи 2013 года, которую я цитировал выше, звучит так:  Большие новости: R-значение изоляции не является константой . Судя по тому, что я здесь написал, это название неверно. Если мы правильно используем термин R-значение, это константа. Это просто результат теста. Вещь, которая меняется с температурой (тема этой статьи), — это тепловое сопротивление.

Подводя итог, можно сказать, что R-коэффициент по сравнению с термическим сопротивлением является важным различием, которое необходимо понимать в первую очередь тем, кто продает что-либо с маркировкой R-коэффициента. Но я полагаю, вы должны быть осторожны с тем, что кто-то пытается продать вам что-то, утверждая, что это имеет «термическое сопротивление 100» или какую-то другую безумно высокую ценность.

Значение R имеет особое значение для защиты всех, кто покупает продукты, предназначенные для снижения теплопередачи. В дискуссиях по строительству здесь и в других местах вы увидите разговоры о значении R для всей стены или среднем значении R. Однако большая часть таких разговоров действительно касается теплового сопротивления.

 

Передаю шляпу Маркусу Бьянки, доктору наук из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. Он помог мне лучше понять этот вопрос, когда дал мне отзыв о части моей будущей книги.

 

Эллисон А. Бейлс III, доктор философии, спикер, писатель, консультант по строительным наукам и основатель Energy Vanguard в Декейтере, штат Джорджия. Он имеет докторскую степень по физике и ведет блог Energy Vanguard. У него также есть книга по строительной науке, которая выйдет летом 2022 года. Вы можете следить за его новостями в Твиттере: @EnergyVanguard .

 

Related Articles

Big News: The R-Value of Insulation Is Not a Constant

4 Types of R-Value

Does Poor Installation of Insulation Hurt R-Value?

Слои и пути теплового потока в зданиях

 

Комментарии проходят модерацию. Ваш комментарий не появится ниже, пока не будет одобрен.

Рандомизированное исследование, сравнивающее аэробные упражнения и упражнения с отягощениями с программой санитарного просвещения у пожилых людей с остеоартритом коленного сустава. Испытание фитнес-артрита и пожилых людей (FAST)

Клиническое испытание

. 1997 г., 1 января; 277 (1): 25–31.

W H Эттингер мл. ¹ , Р. Бернс, С. П. Мессье, В. Эпплгейт, В. Дж. Режески, Т. Морган, С. Шумейкер, М. Дж. Берри, М. О’Тул, Дж. Мону, Т. Крейвен

Принадлежности

принадлежность

• ¹ Кафедра внутренних болезней, Медицинская школа Боумена Грея, Уинстон-Салем, Северная Каролина, США.

• PMID: 8980206

Клинические испытания

W H Ettinger Jr et al. ДЖАМА.

1997 .

. 1997 1 января; 277(1):25-31.

Авторы

W H Эттингер мл. ¹ , Р. Бернс, С. П. Мессье, В. Эпплгейт, В. Дж. Режески, Т. Морган, С. Шумейкер, М. Дж. Берри, М. О’Тул, Дж. Мону, Т. Крейвен

принадлежность

• ¹ Кафедра внутренних болезней, Медицинская школа Боумена Грея, Уинстон-Салем, Северная Каролина, США.

• PMID: 8980206

Абстрактный

Задача: Определить влияние структурированных программ упражнений на самооценку инвалидности у пожилых людей с остеоартритом коленного сустава.

Настройка и дизайн: Рандомизированное простое слепое клиническое исследование продолжительностью 18 месяцев, проведенное в 2 академических медицинских центрах.

Участники: В общей сложности 439 проживающих по месту жительства взрослых в возрасте 60 лет и старше с рентгенологически очевидным остеоартритом коленного сустава, болью и физической инвалидностью.

Вмешательства: Программа аэробных упражнений, программа упражнений с отягощениями и программа санитарного просвещения.

Основные показатели результата: Первичным результатом была самооценка инвалидности (диапазон от 1 до 5). Вторичными результатами были оценка боли в колене (диапазон от 1 до 6), показатели физических функций, рентгенологическая оценка, аэробная способность и сила мышц колена.

Полученные результаты: В общей сложности испытание завершили 365 (83%) участников. Общее соблюдение предписанных упражнений составило 68% в группе аэробных тренировок и 70% в группе тренировок с отягощениями. После рандомизации участники группы аэробных упражнений имели на 10% более низкий скорректированный средний (+/- SE) балл по опроснику физической инвалидности (1,71 +/- 0,03 против 1,9).0 +/- 0,04 ед.; P<0,001), на 12% ниже балл по опроснику боли в колене (2,1 +/- 0,05 против 2,4 +/- 0,05 единиц; P = 0,001) и лучше (среднее [+/- SE]) на Тест с 6-минутной ходьбой (1507 +/- 16 против 1349 +/- 16 футов; P<0,001), среднее (+/-SE) время подъема и спуска по лестнице (12,7 +/- 0,4 против 13,9 +/- 0,4). секунды; P = 0,05), время подъема и переноски 10 фунтов (9,1 +/- 0,2 против 10,0 +/- 0,1 секунды; P <0,001) и среднее (+/-SE) время входа и выхода из автомобиль (8,7 +/- 0,3 против 10,6 +/- 0,3 секунды; P <0,001), чем группа санитарного просвещения.

Группа упражнений с отягощениями набрала на 8% меньше баллов по опроснику физической инвалидности (1,74 +/- 0,04 против 1,9).0 +/- 0,03 ед.; P = 0,003), снижение боли на 8% (2,2 ± 0,06 против 2,4 ± 0,05 единиц; P = 0,02), большее расстояние при 6-минутной ходьбе (1406 ± 17 против 1349 ± 1). 16 футов; P = 0,02), более быстрое выполнение задачи по подъему и переносу (9,3 +/- 0,1 против 10,0 +/- 0,16 секунды; P = 0,001) и задача с автомобилем (9,0 +/- 0,3 против 10,6 + /-0,3 секунды; P=0,003), чем в группе санитарного просвещения. Не было никаких различий в результатах рентгенографии между группой физических упражнений и группой санитарного просвещения.

Выводы: Пожилые инвалиды с остеоартритом колена имели скромные улучшения показателей инвалидности, физической работоспособности и боли в результате участия в программе аэробных упражнений или упражнений с отягощениями. Эти данные свидетельствуют о том, что упражнения следует назначать как часть лечения остеоартрита коленного сустава.

Похожие статьи

• Упражнения и потеря веса у пожилых людей с ожирением и остеоартритом коленного сустава: предварительное исследование.

  Мессье С.П., Лозер Р.Ф., Митчелл М.Н., Валле Г., Морган Т.П., Рейески В.Дж., Эттингер В.Х. Мессье С.П. и др. J Am Geriatr Soc. 2000 сен; 48 (9): 1062-72. doi: 10.1111/j.1532-5415.2000.tb04781.x. J Am Geriatr Soc. 2000. PMID: 10983905 Клиническое испытание.

• Экономическая эффективность аэробных упражнений и упражнений с отягощениями у пожилых людей с остеоартритом коленного сустава.

  Севик М.А., Брэдхэм Д.Д., Мюндер М., Чен Г.Дж., Энарсон С., Дейли М., Эттингер У.Х. мл. Севик М.А. и соавт. Медицинские спортивные упражнения. 2000 сен; 32 (9): 1534-40. doi: 10.1097/00005768-200009000-00002. Медицинские спортивные упражнения. 2000. PMID: 10994901 Клиническое испытание.

• Влияние силовых и аэробных упражнений на результаты, о которых сообщают пациенты, и структурные изменения у пациентов с остеоартритом коленного сустава: протокол исследования для рандомизированного контролируемого исследования.

  Øiestad BE, Østerås N, Frobell R, Grotle M, Brøgger H, Risberg MA. Øiestad BE, et al. BMC Расстройство опорно-двигательного аппарата. 2013 12 сентября; 14:266. дои: 10.1186/1471-2474-14-266. BMC Расстройство опорно-двигательного аппарата. 2013. PMID: 24028201 Бесплатная статья ЧВК. Клиническое испытание.

• Упражнения и диета для снижения веса у пожилых людей с избыточным весом и ожирением с остеоартритом коленного сустава: испытание артрита, диеты и повышения активности.

  Мессье С.П., Лозер Р.Ф., Миллер Г.Д., Морган Т.М., Реески В.Дж., Севик М.А., Эттингер В.Х. мл., Пахор М., Уильямсон Д.Д. Мессье С.П. и др. Ревмирующий артрит. 2004 г., май; 50(5):1501-10. doi: 10.1002/art.20256. Ревмирующий артрит. 2004. PMID: 15146420 Клиническое испытание.

• Структурированная программа обучения и нейромышечных упражнений при остеоартрозе тазобедренного и/или коленного сустава: оценка медицинских технологий.

  Health Quality Ontario. Качество здоровья Онтарио. Ont Health Technol Assess Ser. 2018 2 ноября; 18 (8): 1-110. Электронная коллекция 2018. Ont Health Technol Assess Ser. 2018. PMID: 30443280 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Влияние компьютеризированных систем упражнений на греблю на улучшение мышечной силы и функции у пожилых людей с легким остеоартритом коленного сустава: рандомизированное контролируемое клиническое исследование.

  Линь П.Л., Ю Л.Ф., Куо С.Ф., Ван С.М., Лу Л.Х., Линь Ч. Лин П.Л. и др. БМС Гериатр. 2022 21 октября; 22 (1): 809. doi: 10.1186/s12877-022-03498-2. БМС Гериатр. 2022. PMID: 36266615 Бесплатная статья ЧВК. Клиническое испытание.

• Изометрические упражнения на четырехглавую мышцу для пациентов с остеоартритом коленного сустава: рандомизированное контролируемое исследование, сравнивающее положение сгибания и разгибания коленного сустава.

  Сенгул А., Явузер М.Г., Келес О., Тунали А.Н., Тунсер Д. Сенгул А. и др. Реабилитационный Res Pract. 2022 23 августа; 2022:2690871. дои: 10.1155/2022/2690871. Электронная коллекция 2022. Реабилитационный Res Pract. 2022. PMID: 36051506 Бесплатная статья ЧВК.

• Сравнение эффективности внутрисуставной одиночной обогащенной тромбоцитами плазмы (PRP) и новой перекрестно-сшитой гиалуроновой кислоты при остеоартрите коленного сустава на ранней стадии: проспективное двойное слепое рандомизированное контролируемое исследование.

  Ван Ю.С., Ли С.Л., Чен Ю.Дж., Тянь Ю.С., Линь С.Ю., Чен Ч., Чжоу П.П., Хуан Х.Т. Ван Ю.С. и др. Медицина (Каунас). 2022 1 августа; 58 (8): 1028. doi: 10.3390/medicina58081028. Медицина (Каунас). 2022. PMID: 36013495 Бесплатная статья ЧВК. Клиническое испытание.

• Использование немедикаментозного обезболивающего набора для снижения употребления опиоидов после ортопедической хирургии: проспективное рандомизированное исследование.

  O’Hara DJ, Tyler TF, McHugh MP, Kwiecien SY, Bergeron T. О’Хара DJ и др. Int J Sports Phys Ther. 2022 1 августа; 17 (5): 915-923. doi: 10.26603/001c.36625. Электронная коллекция 2022. Int J Sports Phys Ther. 2022. PMID: 35949389 Бесплатная статья ЧВК.

• Связь между ходьбой для упражнений и симптоматическим и структурным прогрессированием у людей с остеоартритом коленного сустава: данные группы инициативы по остеоартриту.