Индуктивность в цепи переменного тока

Физика > Индукторы в цепях переменного тока: индуктивное сопротивление и фазовые диаграммы

 

Изучите индуктивность в цепи переменного тока: индуктивное сопротивление и диаграммы фазовых векторов. Читайте закон Ленца и закон Ома, схемы и формулы.

Если в цепи переменного тока есть индуктор, то он проводит ток в соответствии с законом Ленца.

Задача обучения

• Выяснить, почему напряжение на индукторе проводит ток.

Основные пункты

• Если в цепи переменного тока использовать индуктивность, то напряжение тока направляется на ¼ цикла (фазовый угол – 90°).
• Среднеквадратичный ток через индуктор: I_rms = V_rms/X_L. X_L – индуктивное сопротивление, заданное как X_L = 2πνL.
• Фазор – вектор, совершающий обороты против часовой стрелки.

Термин

• Фазор – комплексное число в терминах комплексной экспоненты.
• RMS – среднеквадратичное число, статическая мера величины.
• Закон Ленца: индуцированная на проводнике ЭДС всегда расположена в том же направлении, что и противодействующее изменению течение.

Давайте рассмотрим ситуацию, где индуктор присоединен к источнику переменного напряжения (индуктивность в цепи переменного тока). Можно принять, что здесь присутствует небольшое сопротивление, потому что на практике его можно так сильно уменьшить, что оно практически не воздействует на схему. На графике отображено напряжение и ток в виде временных функций. Отметьте, что ток начинается с нуля и затем возрастает к пику после напряжения.

(a) – Источник переменного тока в последовательном подключении с индуктором при незначительном сопротивлении. (b) – График тока и напряжения на индукторе, основываясь на времени

Ток будет уменьшаться, если напряжение станет отрицательным в точке а. В точке b он приравняется к нулю, после чего на него воздействует напряжение, и мы снова увидим отрицательный ток. Положительное наступает в точке с, где сокращается ток. В d проходит сквозь 0, потому что у напряжения заметен положительный максимум (подготовка к следующему циклу).

Ток не поспевает за напряжением, потому что индуктор вступает в сопротивление с переменой тока. Это создает ЭДС, что считается эффективным сопротивлением индуктивности. Среднеквадратический ток задается версией закона Ома: I_rms = V_rms/X_L (V_rms – среднеквадратичное напряжение на индукторе и X_L = 2πνL). X_L – индуктивное сопротивление.

Представление фазоров

Напряжение на индукторе ведет ток в соответствии с законом Ленца. Фазовые векторы – векторы, совершающие обороты против часовой стрелки.

---