Активний опір в колі змінного струму

Величина і вихідна фаза змінного струму, створюваного змінним напругою, залежать не тільки від величини опорів, що утворюють електронну ланцюг, та й від індуктивності і ємності цього ланцюга.

Строго кажучи, будь-яка електронна ланцюг має, окрім опору, також індуктивністю і ємністю. Якщо по провіднику проходить струм, то навколо нього порушується магнітне поле, т. Е. Мають місце явища індуктивності. Струм з`являється під дією електричного поля на заряди, отже, провідник повинен володіти ємністю, тому що в діелектричній середовищі навколо нього з`являється потік зміщення.

Але в ряді випадків відносна роль 2-ух з 3-х характеристик (Величина, що зберігає незмінне значення для даної особистої завдання) R, L, С в електронній ланцюга фактично незначна. Це дозволяє розглядати подібну ланцюг як володіє тільки опором, або тільки індуктивністю, або тільки ємністю. Ми розглянемо по черзі умови в 3-х таких простих ланцюгах змінного струму.

Мал. 1 Криві миттєвих значень напруги і струму в ланцюзі, що містить тільки опір r

У ланцюзі, що містить тільки опір г, синусоидальное напруги u = Um sin?t джерела електроенергії робить ток:

i = U: r = (Um: r) sin? T

Тому що опір г від часу не залежить, то в цьому ланцюзі струм збігається по фазі з напругою (рис. 1) і змінюється також синусоидально:

i = Im sin? t

тут:

Im = Um: r

Розділивши останній вираз на, отримаємо формулу закону Ома для діючих значень напруги і струму:

I = U: r

Як видно з формули, цей закон для ланцюгів змінного струму, що містять тільки опір r, має такий же вигляд, як і закон Ома для ланцюга незмінного струму.

У колі змінного струму опір r іменується активним опором. Це опір, в якому електроенергія перетворюється в іншу форму (в теплоту і ін.). Воно може мати відчутні відмінності від опору r при постійному струмі. Опір для незмінного струму називають омічним, щоб відрізнити його від активного опору для змінного струму.

Різниця між активним і омічним опорами обумовлюється багатьма причинами. Одна з них поверхневий ефект - часткове витіснення змінного струму в поверхневі шари провідника. Чим більше частота змінного струму, тим це витіснення значніше. Через поверхневого ефекту опір r виявляється вже значно більшим, ніж обчислена за формулою:

r =? (L: S)

Поверхневий ефект створюється тим, що змінне магнітне поле індукує у зовнішніх шарах провідника найменшу е. д. з. самоіндукції, ніж у внутрішній його частині. Особливо сильно поверхневий ефект нарощує активний опір залізних дротів. На активний опір мідних і алюмінієвих проводів при промисловій частоті поверхневий ефект значно впливає тільки при величезних перетинах проводів (вище 25 мм 2).

Крім поверхневого ефекту, величезне підвищення активного опору електронної ланцюга можуть викликати втрати енергії в змінному електричному полі ланцюга від гистерезиса і вихрових струмів.