Векторные диаграммы токов и напряжений
Цепи синусоидального переменного тока
ЗАДАНИЕ
Сохраните документ
2. Просмотрите видеоролик по ссылкеhttps://yandex.ru/video/search?text=векторная%20и%20волновая%20диаграмма%20тока%20и%20напряжения%20анимация&path=wizard&parent-reqid=1585138415221446-457846394033662734200138-sas4-3120&filmId=15090439278510717227
Изучите и законспектируйтетеоретический материал
4. Письменно ответить на вопросы для самопроверки
Векторная диаграмма – это совокупность векторов на плоскости, изображающих токи, напряжения и ЭДС одной частоты.
В цепи с активным сопротивлением
Схема
Аналитическое выражение
i(t) = Im sin(ωt + ψi)
u(t) = UmR sin(ωt + ψu)
ψu = ψi
Волновая диаграмма
Векторная диаграмма
Сила тока в цепи с резистором и напряжение, приложенное к цепи, совпадают по фазе.
Они одновременно достигают максимальных и нулевых значений.
В этом случае сопротивление резистора называют АКТИВНЫМ сопротивлением. В нем происходит преобразование электрической энергии в тепловую.
UR = R IR
2. В цепи с идеальной катушкой
Схема
При протекании переменного тока в цепи появляется ЭДС самоиндукции, противодействующая изменению тока. Сопротивление, создаваемое ЭДС самоиндукции, наз. ИНДУКТИВНЫМ, и определяется по
Формуле
, Ом
Аналитическое выражение
uL(t) = ωL · ImL sin(ωt + ψi + 90°) = UmL sin(ωt + ψi + 90°)
Волновая диаграмма
Векторная диаграмма
Сила тока, протекающего в цепи с катушкой, отстаёт по фазе от приложенного напряжения на90градусов
ψu = ψi + 90°
UmL = 2pf*L · ImL
В катушке происходит преобразование электрической энергии в магнитное поле.
3. В цепи с идеальным конденсатором
Схема
При протекании переменного тока в цепи конденсатор постоянно перезаряжается, т.е. напряжение на его обкладках изменяется. Сопротивление, создаваемое конденсатором переменному току, наз. ЁМКОСТНЫМ, и определяется по Формуле
, Ом
Аналитическое выражение
i(t) = ImC sin(ωt + ψi)
uC = UmC sin(ωt + ψu)
Волновая диаграмма
Векторная диаграмма
Переменный ток, протекающий в цепи с конденсатором, опережает по фазе напряжение на 90градусов
ψu = ψi - 90°
UC = 1 / (2pf*C) · IC
uC = 1 / (ωC) · ImC sin(ωt + ψi - 90°) = UmC sin(ωt + ψu)
В конденсаторе происходит преобразование электрической энергии в электростатическое поле.
Катушка индуктивности и конденсатор являются РЕАКТИВНЫМИ элементами цепи переменного тока.
В цепях с реальными реактивными элементами учитывается сопротивление провода катушки и преобразование электроэнергии в тепло; активное сопротивление конденсатора.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое векторная диаграмма?
2. Назовите способы представления синусоидальных величин (силы тока и напряжения).
3. Как изменятся индуктивное сопротивления катушки при изменении частоты питающего тока?
4. Как изменяется сопротивление конденсатора при изменении частоты питающего тока?
5. Запишите Закон Ома:
a) Для UmC
b) Для UmL
6. Начертите схемы и векторную диаграмму для них:
a) С идеальным активным сопротивлением
b) С идеальной катушкой
c) С идеальным конденсатором
7. Начертите схемы:
a) С реальным активным сопротивлением
b) С реальной катушкой
c) С реальным конденсатором
8. Запишите теги для поиска информации о векторных диаграммах для схем
a) С активным сопротивлением
b) С катушкой
c) С конденсатором