Вопрос2. 1.Цепь переменного тока с индуктивным элементом. 2.Индуктивное сопротивление. 3.Мгновенная и реактивная индуктивная мощности.

1. В действительности цепей, которые обладали бы только индуктивностью, нет, так как любая катушка обязательно содержит и актив­ное сопротивление. Для уяснения физической стороны процесса рассмотрим катушку, лишенную активного со­противления (рис. 20, в). Примером может служить цепь ненагруженного трансформатора, так как активное со­противление и емкость его незначительны.

Изменение тока в цепи с индуктивностью L вызывает возникновение ЭДС самоиндукции e_L, которая в соответ­ствии с законом Ленца противодействует изменению тока. При увеличении тока ЭДС e_L действует навстречу току,

Рис.20. Электрические цепи и их векторные диаграммы напряжения и тока
а, б – с активным сопротивлением
в, г – с катушкой индуктивности
д, г – с конденсатором

а при уменьшении — в направлении тока, противодей­ствуя его уменьшению: bl = — L-^- . В дифференци­альной форме e_L=—/•-37-

В соответствии с законом Кирхгофа приложенное] к цепи напряжение уравновешивается ЭДС самоиндукции!

ul= — е^, следовательно, Ui=L " " ==o)LI^cosu.

— U_Lu sin (to/ + я/2), где U_Lit = &Ll_№ — амплитуда на-1 пряжения.

Как видно, фазы у тока и напряжения различны.! Напряжение опережает по фазе на л/2 (90°) ток в индук-| тивности, или ток отстает по фазе на я/2 (90°) от| приложенного напряжения (рис. 20,г).

Для действующих напряжения и тока получим вы­ражения, аналогичные по форме закону Ома (/i=col/| и / =^ Ui/coL.

Величина coL, измеряемая в единицах сопротивления и обозначаемая xl, называется индуктивным сопротив­лением цепи. Индуктивное сопротивление x_l — со/, = 2л/£ пропорционально частоте приложенного напряжения.

2.

Мы знаем, что на встречу нарастающему току генератора идет ток самоиндукции катушки. Вот этопротиводействие тока самоиндукции катушки нарастающему току генератора и называется индуктивным сопротивлением.

На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии переменного тока генератора. Вся эта часть энергии полностью превращается в энергию магнитного поля катушки. Когда ток генератора будет убывать, магнитное поле катушки также будет убывать, пресекая катушку и индуктируя в цепи ток самоиндукции. Теперь ток самоиндукции будет идти в одном направлении с убывающим током генератора.

Таким образом вся энергия затраченная током генератора на преодоление противодействия тока самоиндукции катушки полностью вернулась в цепь в виде энергии электрического тока. Поэтому индуктивное сопротивление является реактивным, т. е. не вызывающим безвозвратных потерь энергии.

Единицей измерения индуктивного сопротивления является Ом

Индуктивное сопротивление обозначается X_L.

Буква X- означает реактивное сопротивление, а L означает что это реактивное сопротивление является индуктивным.

f- частота Гц, L- индуктивность катушки Гн, X_L- индуктивное сопротивление Ом

Соотношение между фазами U и I на X_L

Так как активное сопротивление катушки по условию равно нулю (чисто индуктивное сопротивление), то все напряжение приложенное генератором к катушке идет на преодоление э. д. с. самоиндукции катушки. Это значит что график напряжения приложенного генератором к катушке равен по амплитуде графику э. д. с. самоиндукции катушки и находится с ним в противофазе.

Напряжение приложенное генератором к чисто индуктивному сопротивлению и ток идущий от генератора по чисто индуктивному сопротивлению сдвинуты по фазе на 90⁰ ,т. е. напряжение опережает ток на 90^0.