Резисторы в цепях переменного тока

Физика > Резисторы в цепях переменного тока

 

Изучите напряжение и силу цепи переменного тока, в которую включен резистор: формула закона Ома для определения тока и напряжения цепи, схема постоянного тока.

В цепи переменного тока с резистором и источником питания используют закон Ома (V = IR).

Задача обучения

• Используйте закон Ома для вычисления тока и напряжения.

Основные пункты

• В переменном напряжении (V = V₀sin(2πνt)) ток задается как: I =V₀/R · sin(2πνt). Это выражение происходит из закона Ома: V = IR.
• Чаще всего вместо источника постоянного тока используют переменное напряжение.
• Рассеиваемая мощность:  P = V²₀/R · sin (2πνt). Так что средняя мощность переменного тока: V²₀/2R

Термин

• Закон Ома: в электрической цепи с сопротивлениями постоянный ток выступает прямо пропорциональным напряжению.

Постоянный ток представляет собою перемещение электрического заряда в едином направлении. Это обычное состояние цепи со стабильным напряжением. Но чаще всего используют переменный ток, который периодически меняет направление. Если источник меняется с периодами (особенно синусоидально), то схему именуют цепью переменного тока. Конечно, частоты переменного тока, которые используют в домах и предприятиях, отличаются по всему миру.

(а) – Постоянные ток и напряжение остаются стабильными во времени. (b) – График напряжения и тока, основывающихся на времени, для мощности переменного тока в 60Гц. Они синусоидальные и расположены в фазе для простой схемы сопротивления. Частоты и пиковые напряжения источников сильно отличаются

Мы уже рассматривали закон Ома:

I = V/R (I – ток, V – напряжение, R – сопротивление цепи). Его можно использовать для цепей переменного и постоянного тока. Поэтому при переменном напряжении, заданном:

V = V₀sin (2πνt), где V₀ – пиковое напряжение, а ν – частота в герцах, ток в цепи определяется как:

I = V₀/R ⋅ sin (2πνt).

В этом примере мы располагаем резистором и источником напряжения в цепи, где ток и напряжение считаются разными. Ток в резисторе перемещается назад/вперед без разности фаз, как и напряжение.

Давайте взглянем на идеальный резистор, светлеющий и тускнеющий 120 раз в секунду. Колебание светового потока говорит о колебании мощности. Так как P = IV, используем указанные выше формулы, чтобы рассмотреть зависимость мощности от времени:

P = V²₀/R ⋅ sin (2πνt).

Чтобы отыскать среднюю мощность, потребляемую схемой, необходимо взять среднее время от функции:

Выходит, что:

---