Урок№2_11.09.2024

  Електротехніка                           гр. 8/24                            11.09.2024

Тема: Змінний струм та кола змінного струму

Урок№2: Активний опір провідників. Коло змінного струму. Векторна діаграма струму і напруги.

Активний опір у колі змінного струму

Розглянемо випадок, коли генератор змінного струму замкнутий на зовнішнє коло, яке має настільки малі індуктивність і ємність, що ними можна нехтувати, і знач­ний опір  R    

  Будемо називати цей опір активним. Зауважимо, що індуктивність і ємність теж є опорами для змінного струму, але ці опори іншого характеру.

 Опір R називається активним, тому що він повністю перетворює електромагнітну енергію, яка надходить від генератора, в інші види енергії.

Припустимо, що до кола прикладена напруга, яка змі­нюється за гармонічним законом: U=U0cosωt .

Як і для випадку постійного струму, миттєве значення сили струму прямо пропорційне миттєвому значенню напруги. Тому згідно із законом Ома

Таким чином, сила струму в колі також змінюватиметь­ся з часом за таким самим гармонічним законом. Причому в ті моменти часу, коли напруга на кінцях кола макси­мальна, максимальною буде і сила струму.

Інакше кажучи, на активному опорі коливання сили струму за фазою збігаються коливаннями напруги, а амплітуда сили струму визначається 

Зображення змінного струму методом векторних діаграм. Метод векторних діаграм, тобто зображення величин, що характеризують змінний струм векторами, а не тригонометричними функціями що надзвичайно зручний. Тому коротко викладемо його основи. Змінний струм на відміну від постійного характеризується двома скалярними величинами - амплітудою й фазою. Тому для математичного опису змінного струму необхідний математичний об'єкт, що також характеризується двома скалярними величинами. Існують два такі математичні об'єкти (з відомих нам) - вектор на площині й комплексне число. У теорії електричних кіл і ті й інші використовуються для опису змінних струмів. При описі електричного ланцюга змінного струму за допомогою

векторних діаграм кожному струму й напрузі зіставляється вектор на площині в полярних координатах, довжина якого дорівнює амплітуді струму або

напруги, а полярний кут - відповідний до фази. Нехай заданий синусоїдальний струм

i = I m sin(ωt+ ψ). 

Графік цього струму має вигляд синусоїди, зображеної на мал. Поруч
зображений вектор, що відповідає побудованій синусоїді. Цей вектор із
модулем, що дорівнює амплітуді, нахилений до горизонтальної осі під кутом ψ

Графік синусоїдального струму і його векторна діаграма Оскільки фаза змінного струму залежить від часу, уважається, що всі вектори обертаються проти годинникової стрілки із частотою змінного струму. Векторна діаграма будується для фіксованого моменту часу. Більш докладна побудова й використання векторних діаграм буде викладена нижче на прикладах конкретних ланцюгів.