Введение в электронику

Мощность, потребляемая резистором в цепи переменного тока, зависит от тока, текущего через него, и от приложенного к нему напряжения. На рис. 14-7 показано соотношение между мощностью, током и напряжением. Кривая мощности не опускается ниже нуля, так как мощность выделяется в виде тепла. Мощность остается положительной независимо от того, в каком направлении течет ток.

Рис. 14-7. Соотношение между мощностью, током и напряжением в резистивной цепи переменного тока.

Мощность изменяется от максимального значения до нуля. Средняя мощность, потребляемая цепью, имеет промежуточное значение между максимальным значением и нулем. В цепи переменного тока средняя мощность — это мощность, потребляемая цепью. Ее можно определить, умножая эффективное значение напряжения на эффективное значение тока:

Р = I∙E.

_{ПРИМЕР: Какая мощность потребляется цепью переменного тока, в которой напряжение 120 вольт приложено к сопротивлению 150 ом? (Помните, что значение напряжения считается эффективным, если не оговорено другое).}

_Дано:

_{ET = 120 В; RT = 150 Ом}

_{IT =?; PT =?} 

_{Решение:} 

_{IT = ET/ RT = 120/150}

_{IT = 0,80 А.}

_{Теперь найдем полную мощность (Рт).}

_{PT = IT∙PT = (0,80)(120)}

_{PT = 96 Вт.}

14-4. Вопросы

РЕЗЮМЕ

• Основная резистивная цепь переменного тока состоит из источника тока или напряжения, проводников и резистивной нагрузки.

• Ток в резистивной цепи находится в фазе с приложенным напряжением.

• Использование эффективных значений переменного тока и напряжения приводит к таким же результатам,

как и использование эквивалентных значений постоянного тока и напряжения.

• Эффективные значения являются наиболее широко используемыми значениями, полученными при измерениях.

• Закон Ома можно использовать и для эффективных значений.

• Значения переменного тока и напряжения предполагаются эффективными, если не оговорено другое.

Глава 14. САМОПРОВЕРКА

Глава 15. Емкостные цепи переменного тока

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

Конденсаторы являются ключевыми компонентами цепей переменного тока. Конденсаторы вместе с резисторами и катушками индуктивности образуют полезные электронные цепи.

Когда к конденсатору прикладывается переменное напряжение, создается впечатление, что во всей цепи есть поток электронов. Однако, электроны не проходят через диэлектрик конденсатора. При увеличении и уменьшении амплитуды переменного тока конденсатор заряжается и разряжается. Результирующее движение электронов от одной обкладки к другой представляет ток.

В емкостной цепи переменного тока фазовое соотношение между током и приложенным напряжением не такое, как в чисто резистивной цепи. В чисто резистивной цепи ток находится в фазе с приложенным напряжением. В емкостной цепи переменного тока ток и напряжение находятся не в фазе друг с другом (рис. 15-1). Когда ток максимален, напряжение равно нулю. Это соотношение обусловлено сдвигом по фазе на 90 градусов. В емкостной цепи ток опережает приложенное напряжение.

Рис. 15-1. Обратите внимание на то, что ток и напряжение в емкостной цепи переменного тока находятся не в фазе. Ток опережает приложенное напряжение.

В емкостной цепи переменного тока приложенное напряжение постоянно изменяется, вынуждая конденсатор. заряжаться и разряжаться. После того как конденсатор первоначально зарядится, напряжение на его обкладках противодействует любому изменению приложенного напряжения. Противодействие, которое конденсатор оказывает приложенному переменному напряжению, называется емкостным сопротивлением. Емкостное сопротивление обозначается и измеряется в омах.

Емкостное сопротивление может быть вычислено по формуле:

где π = 3,14, f — частота в герцах, С — емкость в фарадах.

Емкостное сопротивление является функцией частоты приложенного переменного напряжения и емкости. Увеличение частоты уменьшает емкостное сопротивление, что приводит к возрастанию тока. Уменьшение частоты увеличивает противодействие и приводит к уменьшению тока.

_{ПРИМЕР: Чему равно емкостное сопротивление конденсатора емкостью в 1 микрофараду при частоте 60 герц?}

_Дано: 

_{π = 3,14; f = 60 Гц; С= 1 мкф = 0,000001 Ф}

_{Хс =?} 

_{Решение:} 

_{Хс = 1/(2)(3,14)(60)(0,000001)}

_{Хс = 1/0,000377 = 2653 Ом.}

_{ПРИМЕР: Чему равно емкостное сопротивление конденсатора емкостью 1 мкФ на частоте 400 герц?}

_Дано: