Školská encyklopédia. Aktívny, kapacitný a indukčný odpor. Ohmov zákon pre obvody so striedavým prúdom

Pre elektrikára a elektrotechnika je jedným zo základných zákonov Ohmov zákon. Každý deň kladie práca špecialistovi nové úlohy a často je potrebné nájsť náhradu za vyhorený odpor alebo skupinu prvkov. Elektrikár musí často meniť káble, aby ste si vybrali ten správny, musíte "odhadnúť" prúd v záťaži, takže musíte v každodennom živote používať najjednoduchšie fyzikálne zákony a pomery. Význam Ohmovho zákona v elektrotechnike je kolosálny, mimochodom väčšina diplomových prác elektrotechnických odborov sa počíta zo 70-90% podľa jedného vzorca.

Historický odkaz

Ohmov zákon objavil v roku 1826 nemecký vedec Georg Ohm. Empiricky definoval a opísal zákon vzťahu medzi silou prúdu, napätím a typom vodiča. Neskôr sa ukázalo, že tretia zložka nie je nič iné ako odpor. Následne bol tento zákon pomenovaný na počesť objaviteľa, ale zákon sa neobmedzoval len na vec, bolo pomenované jeho priezvisko a fyzikálna veličina, ako pocta jeho práci.

Hodnota, v ktorej sa meria odpor, je pomenovaná po Georgovi Ohmovi. Napríklad rezistory majú dve hlavné charakteristiky: výkon vo wattoch a odpor - jednotka merania v ohmoch, kiloohmoch, megaohmoch atď.

Ohmov zákon pre časť reťaze

Na opísanie elektrického obvodu, ktorý neobsahuje EMF, môžete použiť Ohmov zákon pre časť obvodu. Toto je najjednoduchšia forma nahrávania. Vyzerá to takto:

Kde I je prúd, meraný v ampéroch, U je napätie vo voltoch, R je odpor v ohmoch.

Tento vzorec nám hovorí, že prúd je priamo úmerný napätiu a nepriamo úmerný odporu – to je presná formulácia Ohmovho zákona. Fyzikálny význam tohto vzorca je opísať závislosť prúdu cez časť obvodu pri známom odpore a napätí.

Pozor! Tento vzorec platí pre jednosmerný prúd, pre striedavý prúd má mierne rozdiely, k tomu sa vrátime neskôr.

Okrem pomeru elektrických veličín nám tento tvar hovorí, že graf závislosti prúdu od napätia v odpore je lineárny a rovnica funkcie je splnená:

f (x) = ky alebo f (u) = IR alebo f (u) = (1 / R) * I

Ohmov zákon pre časť obvodu sa používa na výpočet odporu rezistora v časti obvodu alebo na určenie prúdu, ktorý ním prechádza pri známom napätí a odpore. Máme napríklad rezistor R s odporom 6 ohmov, na jeho svorky je privedené napätie 12 V. Treba zistiť, aký veľký prúd ním potečie. Poďme počítať:

I = 12V / 6 Ohm = 2A

Ideálny vodič nemá odpor, avšak vzhľadom na štruktúru molekúl látky, z ktorej je zložený, má odpor akékoľvek vodivé teleso. To bol napríklad dôvod prechodu z hliníkových na medené drôty v domácich elektrických sieťach. Odpor medi (ohmy na meter dĺžky) je menší ako odpor hliníka. V súlade s tým sa medené drôty menej zahrievajú, odolávajú vysokým prúdom, čo znamená, že môžete použiť drôt s menším prierezom.

Ďalší príklad - špirály vykurovacích zariadení a odporov majú vysoký špecifický odpor, pretože Sú vyrobené z rôznych vysoko odolných kovov, ako je nichróm, kantal atď. Nosiče náboja sa pri pohybe vodičom zrážajú s časticami v kryštálovej mriežke, v dôsledku čoho sa uvoľňuje energia vo forme tepla. vodič sa zahrieva. Čím viac prúdu - tým viac kolízií - tým viac zahrievania.

Na zníženie zahrievania sa musí vodič buď skrátiť, alebo zväčšiť hrúbku (plochu prierezu). Tieto informácie možno zapísať vo forme vzorca:

R drôt = ρ (L / S)

Kde ρ je odpor v Ohm * mm 2 / m, L je dĺžka v m, S je plocha prierezu.

Ohmov zákon pre paralelný a sériový obvod

V závislosti od typu pripojenia existuje rôzny vzor toku prúdu a rozloženia napätia. Pre časť obvodu sériového zapojenia prvkov sa napätie, prúd a odpor nachádzajú podľa vzorca:

To znamená, že rovnaký prúd tečie v obvode ľubovoľného počtu sériovo zapojených prvkov. V tomto prípade sa napätie aplikované na všetky prvky (súčet poklesov napätia) rovná výstupnému napätiu napájacieho zdroja. Každý prvok jednotlivo má svoju vlastnú hodnotu napätia a závisí od sily prúdu a špecifického odporu:

U el = I * R prvok

Odpor časti obvodu pre paralelne zapojené prvky sa vypočíta podľa vzorca:

1/R = 1/R1 + 1/R2

Pre zmiešané pripojenie musíte reťaz priviesť do ekvivalentnej formy. Napríklad, ak je jeden odpor pripojený k dvom paralelne zapojeným odporom, najskôr vypočítajte odpor paralelne zapojených odporov. Dostanete celkový odpor dvoch odporov a stačí ho pridať k tretiemu, ktorý je s nimi zapojený do série.

Ohmov zákon pre úplný obvod

Kompletný obvod predpokladá zdroj energie. Ideálnym zdrojom energie je zariadenie, ktoré má jednu vlastnosť:

• napätie, ak ide o zdroj EMF;
• sila prúdu, ak ide o zdroj prúdu;

Takýto zdroj je schopný dodať akýkoľvek výkon s konštantnými výstupnými parametrami. V skutočnom napájacom zdroji sú aj parametre ako výkon a vnútorný odpor. V skutočnosti je vnútorný odpor imaginárny odpor inštalovaný v sérii so zdrojom EMF.

Vzorec Ohmovho zákona pre úplný obvod vyzerá podobne, ale pridáva sa vnútorný odpor PI. Pre úplný reťazec je napísaný vzorcom:

I = ε / (R + r)

Kde ε je EMF vo voltoch, R je odpor záťaže, r je vnútorný odpor zdroja energie.

V praxi je vnútorný odpor zlomok Ohm, no pri galvanických zdrojoch sa výrazne zvyšuje. Všimli ste si to, keď dve batérie (nové a vybité) majú rovnaké napätie, ale jedna vydáva požadovaný prúd a funguje správne a druhá nefunguje, pretože klesá pri najmenšom zaťažení.

Ohmov zákon v diferenciálnom a integrálnom tvare

Pre homogénny úsek obvodu platia vyššie uvedené vzorce, pre nehomogénny vodič ho treba rozdeliť na čo najkratšie úseky tak, aby v rámci tohto úseku boli minimalizované zmeny jeho rozmerov. Toto sa nazýva Ohmov zákon v diferenciálnej forme.

Inými slovami: prúdová hustota je priamo úmerná sile a vodivosti pre nekonečne malý úsek vodiča.

V integrálnej forme:

Ohmov zákon pre striedavý prúd

Pri výpočte obvodov striedavého prúdu sa namiesto pojmu odporu zavádza pojem "impedancia". Impedancia sa označuje písmenom Z, zahŕňa odpor záťaže R a a reaktanciu X (alebo R r). Je to spôsobené tvarom sínusového prúdu (a prúdov akýchkoľvek iných foriem) a parametrami indukčných prvkov, ako aj zákonmi komutácie:

1. Prúd v obvode s indukčnosťou sa nemôže okamžite zmeniť.
2. Napätie v obvode s kapacitou sa nemôže okamžite zmeniť.

Prúd teda začne zaostávať za alebo pred napätím a zdanlivý výkon sa rozdelí na aktívny a jalový.

X L a X C sú reaktívne zložky záťaže.

V tejto súvislosti sa zavádza hodnota cosF:

Tu - Q - jalový výkon v dôsledku striedavého prúdu a indukčno-kapacitných komponentov, P - aktívny výkon (pridelený aktívnym komponentom), S - celkový výkon, cosФ - účinník.

Možno ste si všimli, že vzorec a jeho prezentácia sa prekrýva s Pytagorovou vetou. Je to naozaj tak a uhol Ф závisí od toho, aká veľká je reaktívna zložka záťaže - čím viac, tým viac. V praxi to vedie k tomu, že prúd skutočne tečúci v sieti je väčší ako prúd, ktorý berie do úvahy elektromer v domácnosti, zatiaľ čo podniky platia za plnú kapacitu.

V tomto prípade je odpor prezentovaný v komplexnej forme:

Tu je j imaginárna jednotka, ktorá je typická pre komplexný tvar rovníc. Menej bežne sa označuje ako i, ale v elektrotechnike sa tiež označuje efektívna hodnota striedavého prúdu, preto je lepšie použiť j, aby nedošlo k zámene.

Pomyselnou jednotkou je √-1. Je logické, že pri kvadratúre neexistuje také číslo, ktoré môže dostať negatívny výsledok "-1".

Ako si zapamätať Ohmov zákon

Aby ste si zapamätali Ohmov zákon, môžete si zapamätať formuláciu jednoduchými slovami ako:

Čím vyššie je napätie, tým vyšší je prúd, čím vyšší je odpor, tým nižší je prúd.

Alebo použite mnemotechnické obrázky a pravidlá. Prvým je pyramídová reprezentácia Ohmovho zákona – stručná a zrozumiteľná.

Mnemotechnické pravidlo je zjednodušená forma pojmu pre jeho jednoduché a ľahké pochopenie a štúdium. Môže byť buď verbálna alebo grafická. Ak chcete správne nájsť správny vzorec, zatvorte požadovanú hodnotu prstom a získajte odpoveď vo forme produktu alebo podielu. Funguje to takto:

Druhým je karikatúra. Tu je znázornené: čím viac ohmov sa snaží, tým ťažšie prechádza ampér a čím viac voltov, tým ľahšie prechádza ampér.

Ohmov zákon je jedným zo základných v elektrotechnike, bez jeho vedomia je väčšina výpočtov nemožná. A pri každodennej práci musíte často preložiť alebo určiť prúd odporom. Jeho záveru a vzniku všetkých veličín vôbec nie je potrebné rozumieť – no na zvládnutie sú povinné záverečné vzorce. Na záver by som rád poznamenal, že existuje staré komické príslovie od elektrikárov: "Ak nepoznáš Om, zostaň doma." A ak je v každom vtipe zrnko pravdy, tak tu je toto zrnko pravdy 100%. Preštudujte si teoretické základy, ak sa chcete stať profesionálom v praxi a ďalšie články z našej stránky vám s tým pomôžu.

Páči sa mi to( 0 ) Nemám rád( 0 )

V prírode existujú dva hlavné typy materiálov, vodivé a nevodivé (dielektrika). Tieto materiály sa líšia v prítomnosti podmienok pre pohyb elektrického prúdu (elektrónov) v nich.

Elektrické vodiče sú vyrobené z vodivých materiálov (meď, hliník, grafit a mnohé iné), elektróny v nich nie sú viazané a môžu sa voľne pohybovať.

V dielektrikách sú elektróny pevne viazané na atómy, takže v nich nemôže prúdiť žiadny prúd. Vyrábajú izolácie pre vodiče, časti elektrických spotrebičov.

Aby sa elektróny začali vo vodiči pohybovať (prúd preteká úsekom obvodu), potrebujú vytvoriť podmienky. Na to musí byť nadbytok elektrónov na začiatku časti reťazca a nedostatok na konci. Na vytvorenie takýchto podmienok sa používajú zdroje napätia - akumulátory, batérie, elektrárne.

V roku 1827 Georg Simon Ohm objavil zákon elektrického prúdu. Jeho meno bolo dané Zákonom a jednotkou merania veľkosti odporu. Zmysel zákona je nasledovný.

Čím je potrubie hrubšie a čím väčší je tlak vody vo vodovode (so zväčšením priemeru potrubia klesá odpor voči vode), tým viac vody pretečie. Ak si predstavíme, že voda sú elektróny (elektrický prúd), tak čím je drôt hrubší a čím väčšie je napätie (so zväčšením prierezu drôtu klesá odpor voči prúdu), tým väčší prúd bude pretekať úsek okruhu.

Sila prúdu pretekajúceho elektrickým obvodom je priamo úmerná použitému napätiu a nepriamo úmerná hodnote odporu obvodu.

Kde ja- sila prúdu, meraná v ampéroch a označená písmenom A; U V; R- odpor, meraný v ohmoch a označovaný Ohm.

Ak je známe napájacie napätie U a odpor spotrebiča R, potom pomocou vyššie uvedeného vzorca pomocou online kalkulačky je ľahké určiť silu prúdu pretekajúceho obvodom ja.

Pomocou Ohmovho zákona sa vypočítajú elektrické parametre elektroinštalácie, vykurovacích telies, všetkých rádiových prvkov moderných elektronických zariadení, či už ide o počítač, televízor alebo mobilný telefón.

Aplikácia Ohmovho zákona v praxi

V praxi je často potrebné určiť nie intenzitu prúdu ja a hodnotu odporu R... Transformáciou vzorca Ohmovho zákona môžete vypočítať hodnotu odporu R poznať pretekajúci prúd ja a hodnotu napätia U.

Hodnotu odporu môže byť potrebné vypočítať napríklad pri výrobe záťažového bloku na testovanie napájania počítača. Na skrini napájacieho zdroja počítača sa zvyčajne nachádza štítok s maximálnym zaťažovacím prúdom pre každé napätie. Stačí zadať hodnoty napätia a maximálny zaťažovací prúd do polí kalkulačky a ako výsledok výpočtu získame hodnotu odporu zaťaženia pre dané napätie. Napríklad pre napätie +5 V s maximálnym prúdom 20 A bude odpor záťaže 0,25 Ohm.

Vzorec Joule-Lenzovho zákona

Vypočítali sme veľkosť odporu na vytvorenie záťažovej jednotky pre napájanie počítača, ale stále musíme určiť, ktorý odpor by mal byť napájaný? Tu pomôže ďalší fyzikálny zákon, ktorý nezávisle od seba súčasne objavili dvaja fyzici. V roku 1841 James Joule a v roku 1842 Emil Lenz. Tento zákon bol pomenovaný po nich - Joule-Lenzov zákon.

Spotreba energie záťaže je priamo úmerná použitému napätiu a pretekajúcemu prúdu. Inými slovami, keď sa zmení hodnota napätia a prúdu, proporcionálne sa zmení aj spotreba energie.

kde P- výkon, meraný vo wattoch a označený W; U- napätie, merané vo voltoch a označované písmenom V; ja- sila prúdu, meraná v ampéroch a označená písmenom A.

Keď poznáte napájacie napätie a prúd spotrebovaný elektrickým spotrebičom, môžete pomocou vzorca určiť, koľko energie spotrebuje. Údaje stačí zadať do políčok pod danou online kalkulačkou.

Joule-Lenzov zákon tiež umožňuje zistiť prúd spotrebovaný elektrickým spotrebičom s vedomím jeho výkonu a napájacieho napätia. Množstvo spotrebovaného prúdu je potrebné napríklad na výber prierezu drôtu pri ukladaní elektrického vedenia alebo na výpočet menovitého výkonu.

Vypočítajme si napríklad aktuálnu spotrebu práčky. Podľa pasu je príkon 2200 W, napätie v napájaní v domácnosti je 220 V. Dosadíme údaje v oknách kalkulačky, zistíme, že práčka odoberá prúd 10 A.

Ďalší príklad, rozhodli ste sa nainštalovať do auta prídavný svetlomet alebo zosilňovač zvuku. Pri znalosti príkonu inštalovaného elektrického spotrebiča je ľahké vypočítať aktuálnu spotrebu a zvoliť správny prierez vodiča pre pripojenie k elektroinštalácii automobilu. Predpokladajme, že prídavný svetlomet spotrebuje 100 W (výkon žiarovky inštalovanej v svetlomete), palubné napätie siete auta je 12 V. Nahradíme hodnoty výkonu a napätia v oknách kalkulačky, zistíme, že prúdový odber bude 8,33 A.

Po vyriešení dvoch jednoduchých vzorcov môžete ľahko vypočítať prúdy pretekajúce vodičmi, spotrebu energie akýchkoľvek elektrických spotrebičov - prakticky začnete chápať základy elektrotechniky.

Prevedené vzorce Ohmov zákon a Joule-Lenzov zákon

Na internete som sa stretol s obrázkom v podobe okrúhleho taniera, na ktorom sú dobre umiestnené vzorce Ohmovho zákona a Joule-Lenzovho zákona a varianty matematickej transformácie vzorcov. Doska predstavuje štyri nesúvisiace sektory a je veľmi vhodná na praktické použitie.

Z tabuľky je ľahké vybrať vzorec na výpočet požadovaného parametra elektrického obvodu pomocou dvoch ďalších známych. Napríklad musíte určiť aktuálnu spotrebu produktu známym výkonom a napätím napájacej siete. Podľa tabuľky v aktuálnom sektore vidíme, že na výpočet je vhodný vzorec I = P / U.

A ak potrebujete určiť napätie napájacej siete U podľa hodnoty spotreby energie P a hodnoty prúdu I, potom môžete použiť vzorec dolného ľavého sektora, vzorec U = P / I .

Množstvá dosadené do vzorcov musia byť vyjadrené v ampéroch, voltoch, wattoch alebo ohmoch.

Vzťahy boli odvodené spájaním amplitúd striedavých prúdov a napätí na rezistore, kondenzátore a induktore: R I R = U R; 1 co C I C = U C; ω L I L = U L.

Tieto pomery pripomínajú Ohmov zákon pre časť obvodu jednosmerného prúdu, ale až teraz nezahŕňajú hodnoty konštantných prúdov a napätí v časti obvodu, ale hodnoty amplitúdy striedavých prúdov a napätí.

Pomery (*) vyjadrujú Ohmov zákon pre časť obvodu striedavého prúdu obsahujúcu jeden z prvkov R, L a C... Fyzikálne veličiny R, 1 ω C a ω L sa nazývajú aktívny odpor rezistora, kapacita kondenzátora a indukčná reaktancia cievky.

Keď cez časť obvodu preteká striedavý prúd, elektromagnetické pole funguje a v obvode sa uvoľňuje Jouleovo teplo. Okamžitý výkon v obvode striedavého prúdu sa rovná súčinu okamžitých hodnôt prúdu a napätia: p = J ċ u... Prakticky zaujímavá je hodnota výkonu spriemerovaná za periódu striedavého prúdu P = P cf = I 0 U 0 cos ω t cos (ω t + φ) ¯.

Tu ja 0 a U 0 - hodnoty amplitúdy prúdu a napätia na danom úseku obvodu, φ - fázový posun medzi prúdom a napätím. Pruh znamená znamenie priemerovania. Ak časť obvodu obsahuje iba odpor s odporom R, potom fázový posun φ = 0 : PR = I R U R cos 2 ω t ¯ = I R U R 2 = I R 2 R 2.

Aby sa tento výraz zhodoval so vzorcom pre jednosmerný prúd, zavádzajú sa pojmy efektívnych alebo efektívnych hodnôt prúdu a napätia: I d = I 0 2; U d = U 0 2.

Priemerný striedavý výkon v časti obvodu obsahujúceho rezistor sa rovná PR = I d U d.

Ak časť obvodu obsahuje iba kondenzátor C, potom fázový posun medzi prúdom a napätím φ = π 2. Preto P C = I C U C cos ω t cos (ω t + π 2) ¯ = I C U C cos ω t (- sin ω t) ¯ = 0.

Podobne sa to dá ukázať PL = 0.

Výkon v obvode striedavého prúdu je teda pridelený iba pri aktívnom odpore. Priemerný striedavý výkon cez kondenzátor a induktor je nulový.

Zvážte teraz elektrický obvod pozostávajúci zo sériovo zapojeného odporu, kondenzátora a cievky. Obvod je pripojený k zdroju striedavého prúdu s frekvenciou ω. Vo všetkých sériovo zapojených úsekoch obvodu tečie rovnaký prúd. Medzi napätím externého zdroja e (t) a aktuálne J (t) dôjde k fázovému posunu o nejaký uhol φ. Preto môžeme písať J(t) = 10 coscot; e (t) =ℰ 0 cos (ωt + φ).

Takýto záznam hodnôt okamžitého prúdu a napätia zodpovedá konštrukciám vo vektorovom diagrame (obr. 2.3.2). Priemerný výkon vyvinutý zdrojom striedavého prúdu je P = I 0 ℰ 0 cos ω t cos (ω t + φ) ¯ = I 0 ℰ 0 2 cos φ = I d ℰ d cos φ.

Ako môžete vidieť z vektorového diagramu, U R =ℰ 0 cos φ, teda P = I 0 U R 2. Preto sa všetka energia vyvinutá zdrojom uvoľňuje vo forme Jouleovho tepla cez odpor, čo potvrdzuje skorší záver.

V § 2.3 bol odvodený vzťah medzi amplitúdami prúdu ja 0 a napätie ℰ 0 pre sériový RLC-reťazce: I 0 = ℰ 0 R 2 + (ω L - 1 ω C) 2.

Hodnota Z = R 2 + (ω L - 1 ω C) 2 sa nazýva impedancia obvodu striedavého prúdu. Vzorec vyjadrujúci vzťah medzi hodnotami amplitúdy prúdu a napätia v obvode možno napísať ako ZI 0 =ℰ 0 .

Tento vzťah sa nazýva Ohmov zákon pre obvod striedavého prúdu. Vzorce (*) uvedené na začiatku tejto časti vyjadrujú špeciálne prípady Ohmovho zákona (**).

Koncept impedancie hrá dôležitú úlohu pri návrhu obvodov striedavého prúdu. Na určenie impedancie obvodu je v mnohých prípadoch vhodné použiť vizuálnu metódu vektorových diagramov. Uvažujme ako príklad paralelu RLC- obvod pripojený k externému zdroju striedavého prúdu (obr. 2.4.1).

Paralelné RLC-obvod

Pri konštrukcii vektorového diagramu je potrebné mať na pamäti, že pri paralelnom zapojení je napätie na všetkých prvkoch R, C a L rovnaké a rovnaké ako napätie externého zdroja. Prúdy tečúce v rôznych vetvách obvodu sa líšia nielen hodnotami amplitúd, ale aj fázovými posunmi vzhľadom na použité napätie. Preto je impedancia obvodu nemožno vypočítať podľa zákonov paralelného zapojenia jednosmerných obvodov... Vektorový diagram pre paralelu RLC- obrys je znázornený na obr. 2.4.2.

Vektorový diagram pre paralelný RLC obvod

Z diagramu vyplýva: I 0 = ℰ 0 (1 R) 2 + (ω L - 1 ω C) 2.

Preto impedancia paralel RLC-obrys je vyjadrený vzťahom Z = 1 (1 R) 2 + (ω L - 1 ω C) 2.

S paralelnou rezonanciou ( co2 = 1 / LC) celkový odpor obvodu nadobudne maximálnu hodnotu rovnajúcu sa aktívnemu odporu odporu: Z = Z max = R.

Fázový posun φ medzi prúdom a napätím pri paralelnej rezonancii je nulový.

Striedavý elektrický prúd. Ohmov zákon.

Striedavý prúd, AC (angl. striedavý prúd- striedavý prúd) - elektrický prúd, ktorý periodicky mení veľkosť a smer.

Striedavý prúd znamená aj prúd v bežných jednofázových a trojfázových sieťach. V tomto prípade sa okamžité hodnoty prúdu a napätia menia podľa harmonického zákona.

V zariadeniach spotrebúvajúcich jednosmerný prúd sa striedavý prúd často mení pomocou usmerňovačov na jednosmerný prúd.

Ohmov zákon pre striedavý prúd má vo všeobecnosti rovnakú formu ako pre jednosmerný prúd. To znamená, že so zvýšením napätia v obvode sa zvýši aj prúd v ňom. Rozdiel je v tom, že v obvode so striedavým prúdom také prvky ako induktor a kapacita poskytujú odpor. Berúc do úvahy túto skutočnosť, zapíšeme Ohmov zákon pre striedavý prúd.

Formula 1 - Ohmov zákon pre striedavý prúd

kde z je impedancia obvodu.

Formula 2 - impedancia obvodu

Vo všeobecnom prípade bude impedancia striedavého obvodu pozostávať z aktívneho kapacitného a indukčného odporu. Jednoducho povedané, prúd v obvode striedavého prúdu závisí nielen od aktívneho ohmického odporu, ale aj od veľkosti kapacity a indukčnosti.

Obrázok 1 - obvod obsahujúci ohmický indukčný a kapacitný odpor

Ak je napríklad v obvode jednosmerného prúdu zahrnutý kondenzátor, v obvode nebude prúd, pretože kondenzátor jednosmerného prúdu je otvorený obvod. Ak sa v obvode jednosmerného prúdu objaví indukčnosť, prúd sa nezmení. Presne povedané, zmení sa, pretože cievka bude mať ohmický odpor. Zmena však bude zanedbateľná. Ak sú kondenzátor a cievka zahrnuté v obvode striedavého prúdu, potom budú odolávať prúdu v pomere k hodnote kapacity a indukčnosti. Okrem toho bude v obvode pozorovaný fázový posun medzi napätím a prúdom. Vo všeobecnosti je prúd v kondenzátore 90 stupňov pred napätím. V indukčnosti však zaostáva o 90 stupňov. Kapacita závisí od veľkosti kapacity a frekvencie striedavého prúdu. Táto závislosť je nepriamo úmerná, to znamená, že so zvýšením frekvencie a kapacity sa odpor zníži.

Formula 3 - Kapacitný odpor

Indukčná reaktancia je priamo úmerná frekvencii a indukčnosti. Čím vyššia je indukčnosť a frekvencia, tým väčší odpor voči striedavému prúdu daná cievka poskytne.

Ohmov zákon je jedným zo základných zákonov elektrotechniky. Je to celkom jednoduché a používa sa na výpočet takmer akéhokoľvek elektrického obvodu. Ale tento zákon má niektoré funkcie práce v obvodoch AC a DC v prítomnosti reaktívnych prvkov v obvode. Tieto vlastnosti je potrebné vždy pamätať.

Klasická schéma Ohmovho zákona vyzerá takto:

A znie to ešte jednoduchšie - prúd tečúci v časti obvodu sa bude rovnať pomeru napätia obvodu k jeho odporu, ktorý je vyjadrený vzorcom:

Ale vieme, že okrem aktívneho odporu R existuje aj reaktancia indukčnosti X L a kapacita X C. Ale musíte uznať, že elektrické obvody s čisto aktívnym odporom sú extrémne zriedkavé. Uvažujme obvod, v ktorom sú induktor L, kondenzátor C a odpor R zapojené do série:

Okrem čisto aktívneho odporu R, indukčnosť L a kapacita C majú tiež reaktancie X L a X C, ktoré sú vyjadrené vzorcami:

Kde ω je cyklická frekvencia siete rovná ω = 2πf. f je sieťová frekvencia v Hz.

Pre jednosmerný prúd je frekvencia nula (f = 0), reaktancia indukčnosti bude nulová (vzorec (1)) a kapacita - nekonečno (2), čo povedie k prerušeniu elektrického obvodu. . Môžeme teda konštatovať, že reaktancia prvkov v obvodoch jednosmerného napätia chýba.

Ak vezmeme do úvahy klasický elektrický obvod so striedavým prúdom, potom sa prakticky v ničom nebude líšiť od jednosmerného prúdu, iba zdrojom napätia (namiesto konštantného - striedavého):

Preto vzorec pre takýto obrys zostane rovnaký:

Ale ak skomplikujeme obvod a pridáme k nemu reaktívne prvky:

Situácia sa dramaticky zmení. Teraz sa pre nás f nerovná nule, čo signalizuje, že okrem aktívnej sa do obvodu vnáša aj reaktancia, ktorá môže ovplyvniť aj veľkosť prúdu tečúceho v obvode a. Teraz impedancia slučky (označená ako Z) a nerovná sa aktívnej Z ≠ R. Vzorec bude mať nasledujúci tvar:

V súlade s tým sa vzorec pre Ohmov zákon mierne zmení:

Prečo je to dôležité?

Poznanie týchto nuancií vám umožní vyhnúť sa vážnym problémom, ktoré môžu vzniknúť pri nesprávnom prístupe k riešeniu niektorých elektrických problémov. Napríklad k obvodu striedavého napätia je pripojená tlmivka s nasledujúcimi parametrami: f nom = 50 Hz, U nom = 220 V, R = 0,01 Ohm, L = 0,03 H. Prúd pretekajúci touto cievkou bude rovnaký.