Активное сопротивление в цепи переменного тока

Электрическая цепь предполагает наличие в своём составе целого ряда различных компонентов. Конденсаторы и элементы индуктивности включаются в цепь для получения самого разнообразного эффекта. Активное сопротивление при этом присутствует в виде отдельных элементов-резисторов и как сопротивление проводов соединения. Физика влияния этого компонента цепи на законы протекания электрических явлений изучена довольно досконально, и мало чем отличается от характера протекания электрического тока, будь-то под влиянием переменного или постоянного напряжения.

Активное сопротивление в цепи переменного тока работает так же, как и в режиме подачи постоянного напряжения. Совсем другое дело – элементы емкости и индуктивности. Если в участке цепи, в котором подключён конденсатор, полностью отсутствует постоянная составляющая тока, то катушки индуктивности на неё не оказывают никакого влияния. На протекание постоянного тока в варианте с индуктивностью оказывает воздействие лишь активное сопротивление катушки.

Совсем по-другому обстоят дела при описании электрических процессов в цепи тока переменного. Конденсаторы становятся проводниками, а катушки индуктивности (дросселя, обмотки трансформатора и пр.) обретают индуктивное сопротивление, и оно в свою очередь играет куда более важную роль, а активное сопротивление зачастую просто не берётся во внимание.

Видео: Емкостное сопротивление

Но, тем не менее, необходимость точного проведения расчётов требует учитывать и эту составляющую. Для начала, чтобы понять, как активное сопротивление катушки сочетается с индуктивным, следует в общих чертах рассмотреть устройство стандартной катушки индуктивности.

В роли компонента электрической цепи этот прибор есть не что иное, как двухполюсный элемент самых различных электрических, электромеханических и электронных систем и устройств. В качестве основного параметра он использует величину собственной индуктивности. Та же в свою очередь зависит лишь от геометрических размеров и материалов изготовления. На величину индуктивности не оказывает влияние ни ток, ни напряжение. Применение катушки индуктивности находят в фильтрах для подавления помех, их использование позволяет добиться сглаживания пульсаций, также катушка может накапливать энергию, что широко используется в проектировании колебательных контуров.

Видео: Физика. Подготовка к ЕГЭ. Переменный ток. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Чтобы проанализировать, какое влияние имеет активное сопротивление на работу дросселя, следует рассматривать цепь переменного тока с единственным элементом, которым является катушка индуктивности. Рассчитав активное и индуктивное сопротивление, казалось бы, самым простым способом вычисления общего значения является сложение их по модулю.

Но с этими величинами дело обстоит не так просто, как казалось бы. Опуская теоретическое обоснование, опишем использование на практике метода суммирования активного и индуктивного сопротивления.

Для нахождения суммарного показателя строим прямоугольный треугольник. Одним его катетом является активное сопротивление, а другим – индуктивное. Гипотенуза будет равна полному сопротивлению цепи, которое согласно определению будет равняться квадратному корню из суммы квадратов активного и индуктивного сопротивлений.

Расчёты, осуществлённые таким способом, несут более точную информацию о процессах, протекающих в цепи переменного тока, элементами которых выступают катушки индуктивности. В формуле Закона Ома мы имеем возможность использовать величину полного сопротивления. В дальнейшем следует заметить, что значительное активное сопротивление при сравнении с индуктивным может оказать влияние на сдвиг фаз между током и напряжением. Именно поэтому при изготовлении дросселей широко используется конструкция с сердечником, что даёт значительные преимущества индуктивному сопротивлению.