Параметры постоянного тока и напряжения

Основным параметром для постоянного тока является величина тока.

Единица измерения тока - Ампер.

Единица измерения напряжения - Вольт.

 

Параметры переменного тока и напряжения

Величина переменного тока, как и напряжения, постоянно меняется во времени. Количественными показателями для измерений и расчётов применяются их следующие параметры:

Период T - время, в течении которого происходит один полный цикл изменения тока в оба направления относительно нуля или среднего значения.

Частота f - величина, обратная периоду, равная количеству периодов за одну секунду. Один период в секунду это один герц (1 Hz)

f = 1/T

В электрической цепи переменного тока существует два вида сопротивлений: активное и реактивное. Это является существенным отличием от цепей постоянного тока.

Активное сопротивление.

При прохождении тока через элементы, имеющие активное сопротивление, потери выделяющейся мощности необратимы. Примером может служить резистор, выделяющееся на нем тепло, обратно в электрическую энергию не превращается. Кроме резистора активным сопротивлением может обладать линии электропередач, соединительные провода, обмотки трансформатора или электродвигателя.

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

Реактивное сопротивление.

При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивное сопротивление. Оно обусловлено в первую очередь ёмкостями и индуктивностями.

 

Индуктивностью в цепи переменного тока обладает катушка индуктивности.

Конденсатор обладает реактивным сопротивлением благодаря своей ёмкости. Его сопротивление с увеличением частоты тока уменьшается, что позволяет его активно использовать в электронике в качестве шунта переменной составляющей тока.

Последовательное соединение

 

Последовательным называется соединение (рис. 5), когда конец одного элемента соединяется с условным началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.

Рис 5. Последовательное соединение

 

Для последовательного соединения характерным является общий ток.

Эквивалентное сопротивление: 𝑅э=𝑅1+𝑅2+𝑅3

Напряжение на отдельных элементах распределяется пропорционально величинам их сопротивлений: 𝑈=𝑈1+𝑈2+𝑈3

Суммарная мощность приемников: 𝑃𝑖=𝐼2𝑅𝑖=𝑈𝑖𝐼

Параллельное соединение

 

Параллельным называется такое соединение (рис. 6), при котором соединяются вместе начала приемников и, соответственно, их концы. Напряжение подается на начало и концы.

 

Рис 6. Параллельное соединение

 

При параллельном соединении элементы находятся под одним и тем же напряжением – напряжением питающей сети.

Эквивалентное сопротивление определяется из выражения: 1𝑅э=1𝑅1+1𝑅2+1𝑅3

или 𝑔э=𝑔1+𝑔2+𝑔3,

где g- проводимость элемента.

𝑔1=1𝑅1

𝑔2=1𝑅2

𝑔3=1𝑅3

Токи в ветвях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям элементов: 𝐼=𝐼1+𝐼2+𝐼3

𝐼1=𝑈𝑅1=𝑔1𝑈

𝑃=𝑃1+𝑃2+𝑃3

Смешанное соединение

 

Смешанным называется такое соединение (рис. 7), при котором имеют место и последовательное, и параллельное соединение элементов.

 

Рис 7. Смешанное соединение элементов

Для схемы 2.3 справедливы отношения:

𝑈2=𝑈3=𝑈23, 𝑈=𝑈1=𝑈23,

𝐼1=𝐼2+𝐼3, 𝐼1=𝑈1𝑅1=𝑈𝑅э,

𝐼2=𝑈23𝑅2, 𝐼3=𝑈23𝑅3,

𝑅э=𝑅1+𝑅23=𝑅1+𝑅2𝑅3𝑅2+𝑅3

𝑃=𝑃1+𝑃2+𝑃3