Цель: Усвоение основных понятий сопротивления
Краткая теория. Если к концам проводника с активным сопротивлением приложена переменная электродвижущая сила, величина которой в каждый момент времени определяется уравнением
(1)
где E0 - амплитуда, ω - круговая частота, то в нем возникает переменный электрический ток, сила которого в тот же момент времени определяется по закону Ома:
(2)
Если же помимо сопротивлений в цепи имеется индуктивность, характеризующаяся коэффициентом самоиндукции L, то под действием той же электродвижущей силы возникает ток силой
(3)
где (4)
φ - сдвиг фаз между током и напряжением, определяемый из формулы
(5)
Из сопоставления уравнений (1) и (3) следует, что в этом случае ток отстает по фазе от напряжения.
Величина носит название индуктивного сопротивления, т.к. она играет роль в формуле (4) ту же, что и обычное активное сопротивление в формуле закона Ома, но возникает при индукции.
Если вместо индуктивности в цепь переменного тока включена емкость С, то сила тока выражается формулой
(6)
где ; (7)
в этом случае сила тока по фазе опережает напряжение.
Сопротивление цепи R2 теперь запишется так: , причем величина 1/ωC называется емкостным сопротивлением. В случае, когда в цепь включены последовательно величины R0 и L, сила тока в цепи может быть записана выражением
где , (8)
R - называется полным сопротивлением.
(9)
Выражение (8) носит название формулы закона Ома для переменного тока.
При оценке переменного тока часто в формулы (2), (4), (6), (8) вводят эффективные значения тока и напряжения IЭ и ЕЭ соответственно. Они связаны с максимальными значениями посредством численных коэффициентов:
и
Подставляя IЭ и ЕЭ в вышеуказанные формулы, то получим
, (9), (10)
(11)
(12)
Во всех этих формулах под R0 следует подразумевать сумму всех активных сопротивлений (в том числе и катушки самоиндукции) на концах которой измеряется электродвижущая сила. Если разность потенциалов ЕЭ измеряется непосредственно на зажимах катушки, то R0 есть сопротивление одной лишь катушки.