Переменный электрический ток

Схема представлена на рис. 21.2(а).

а	б
Рис.20.2.

При выполнении условия квазистационарности ток через резистор определяется по закону Ома

, (21.19)

где - амплитудное значение силы тока.

Для наглядности Изображения соотношений между переменными токами напряжениями воспользуемся методом векторных диаграмм. На рис.21.2(б) дана векторная диаграмма амплитудных значений тока I_m и напряжения U_m (сдвиг фаз между U_m и I_m равен нулю).

Переменный ток, текущий через катушку индуктивности L(R→0; C→0).

Схема представлена на рис. 21.3(а).

а	б
Рис.21.3

Если к цепи приложено переменное напряжение, (21.18) то в ней потечет переменный ток, в результате чего возникает э.д.с. самоиндукции

. (21.20)

Тогда закон Ома для рассматриваемого участка цепи имеет вид:

. (21.21)

откуда .

Так как внешнее напряжение приложено к катушке индуктивности, то

- есть падение напряжения на катушке из уравнения (21.21) следует, что

, (21.22)

или после интегрирования, учитывая, что постоянная интегрирования равна нулю, получим:

, (21.23)

где , величина – называется реактивное индуктивное сопротивление.

Из выражения (21.23) вытекает, что для постоянного тока (ω =0) катушка индуктивности не имеет сопротивления. Подставляя значения в выражение (21.21) с учетом U_L,приводит к следующему значению падения напряжения на катушке индуктивности:

. (21.24)

Сравнение выражений (21.23) (21.24) приводит к выводу, что падение напряжения U_L опережает по фазе ток I текущий через катушку на , что и показано на векторной диаграмме рис.21.3б.

Схема представлена на рис. 21.4(а).

a	б
Рис.21.4

Если переменное напряжение (21.18) приложено к конденсатору, то он все время перезаряжается и в цепи потечет переменный ток. Так как все внешне напряжение приложено к конденсатору, а сопротивлением подводящих проводов можно пренебречь, то напряжение на пластинах конденсатора

. (21.25)

Сила тока в цепи равна:

, (21.26)

где ; величина - называется реактивным емкостным сопротивлением. Для постоянного тока (ω =0) , т.е. постоянный ток через конденсатортечь не может. Падение напряжение на конденсаторе

. (21.27)

Сравнение выражений (21.26) и (21.27) приводит к выводу, что падение напряжения U_C отстает по фазе от текущего через конденсатор тока, на . Это показано на векторной диаграмме рис.21.4(б).