Идеальный индуктивный элемент.

Рассмотрим идеальный индуктивный элемент, т.е. такую катушку, активное сопротивление которой равно нулю. На схемах идеальный индуктивный элемент условно обозначается

Основная характеристика этого элемента называется индуктивностью и обозначается L. Основная единица измерения индуктивности – Генри (Гн, Н), производная единица – миллигенри (мГн, mH), равная 10^-3 Генри.

Сопротивление, которое индуктивный элемент оказывает переменному току, называется индуктивным сопротивлением и обозначается Х_L.

Х_L=2 (2.12)

Индуктивное сопротивление элемента прямо пропорционально частоте переменного тока и индуктивности. Для постоянного тока f , поэтому Х_L =0.

Разность фаз тока и напряжения на идеальном индуктивном элементе φ_L= 90⁰, то есть ток отстает от напряжения на четверть периода.

 

Рис. 2.6 Графики тока и напряжения при φ= 90⁰

Векторная диаграмма тока и напряжения на идеальном индуктивном элементе (φ_L= 90⁰⁾ выглядит так:

 

Идеальный индуктивный элемент и емкостный элемент являются реактивными, а их сопротивления Х_L и Х_С называются реактивными сопротивлениями. На них происходят обратимые преобразования энергии электрического тока в энергию электромагнитного поля и обратно. На индуктивном элементе энергия электрического тока в одни промежутки времени расходуется на создание магнитного поля вокруг катушки. В другие промежутки времени это магнитное поле исчезает, и его энергия превращается в энергию электрического тока. Аналогично, на емкостном элементе энергия электрического тока в определенные промежутки времени расходуется на создание электрического поля конденсатора, а в другие промежутки времени электрическое поле исчезает, а его энергия преобразуется в энергию электрического тока.

За счет использования реактивных элементов невозможно совершить какую-либо работу (например, заставить вращаться станок, нагреть что-нибудь). Наличие реактивных элементов L и С в цепи приводит к возникновению разности фаз тока и напряжения в цепи переменного тока.

 

ЛЕКЦИЯ 3.

 

2.2.3.2. Реальный индуктивный элемент.

 

Реальный индуктивный элемент на схемах иногда обозначается так:

 

 

 

Следует отметить, что разделение на R и L – условное, оно лишь подчеркивает, что реальный индуктивный элемент – это катушка из провода, у которого есть активное сопротивление.

Полное сопротивление реального индуктивного элемента определяется формулой:

, (2.13)

 

где R_к- активное сопротивление элемента, Х_L – индуктивное сопротивление.

Разность фаз тока и напряжения на реальном индуктивном элементе положительна (ток отстает от напряжения) и может быть рассчитана по формуле:

(2.14)

 

Векторная диаграмма для реального индуктивного элемента выглядит так: