Шрифт:
Рис. 14-1. Основная цепь переменного тока состоит из источника переменного тока, проводников и резистивной нагрузки.
Когда к резистивной нагрузке приложено переменное напряжение, амплитуда и направление переменного тока изменяются так же, как и у приложенного напряжения. Когда приложенное напряжение изменяет полярность, ток также изменяет полярность, т. е. эти величины находятся в фазе. На рис. 14-2 показано совпадение по фазе, которое имеет место между током и приложенным напряжением в чисто резистивной цепи. Синусоиды тока и напряжения проходят через нуль и принимают максимальные значения в одни и те же моменты времени. Однако эти две синусоиды имеют разные амплитуды, поскольку представляют различные величины, измеряемые в различных единицах.
Рис. 14-2. В чисто резистивной цели напряжение и ток находятся в фазе.
Переменный ток, текущий через резистор, изменяется при изменении напряжения или сопротивления цепи. Ток в цепи в любой момент может быть определен с помощью закона Ома.
При большинстве измерений используются эффективные или действующие значения. Как установлено ранее, эффективное значение переменного тока — это такое значение постоянного тока, при котором выделяется такое же количество тепла. Эффективное значение может рассматриваться как эквивалентное значение постоянного тока. В чисто резистивной цепи закон Ома применяется к эффективным значениям переменного тока так же, как и к значениям постоянного тока.
ПРИМЕР: Чему равно эффективное значение тока в цепи, если она содержит источник переменного тока 120 вольт и сопротивление 1000 ом? (Помните, что значения переменного тока и напряжения считаются эффективными, если не оговорено другое).
Дано:
Е = 120 В; R = 1000 Ом.
I =?
Решение:
I = Е/R = 120/1000
I = 0,12 A
ПРИМЕР: Чему равно эффективное значение приложенного напряжения, если через резистор 68 ом течет ток с эффективным значением 1,7 ампера?
Дано:
I = 1,7 A; R = 68 Ом.
E =?
Решение:
I = Е/R
1,7 = E/68
Е = 115,60 В.
14-1. Вопросы
1. Каково фазовое соотношение между током и напряжением в чисто резистивной цепи?
2. Какое значение переменного тока используется в большинстве измерений?
3. Чему равно эффективное значение тока в цепи с сопротивлением 10000 Ом при приложенном напряжении 12 вольт?
4. Какова величина эффективного напряжения приложенного к цепи с сопротивлением 100 Ом, по которой течет ток 250 миллиампер?
5. Каково сопротивление цепи, по которой течет ток 250 миллиампер при приложенном переменном напряжении 12 вольт?
Ток в резистивной цепи зависит от приложенного напряжения. Ток всегда находится в фазе с напряжением, независимо от числа резисторов в цепи. Ток имеет одно и то же значение в любой точке последовательно соединенной цепи.
На рис. 14-3 показана простая последовательная цепь.
Рис. 14-3. Простая последовательная цепь переменного тока.
Через оба резистора течет одинаковый ток. Падение напряжения на каждом резисторе можно определить с помощью закона Ома. Сумма падений напряжения равна приложенному напряжению. На рис. 14-4 показаны фазовые соотношения падений напряжения, приложенного напряжения и тока в цепи. В чисто резистивной цепи все напряжения и ток находятся в фазе друг с другом.
Рис. 14-4. В последовательной цепи переменного тока падения напряжений, приложенное напряжение и ток находятся в фазе.
ПРИМЕР: Если переменное напряжение с эффективным значением 120 вольт приложено к двум резисторам (R1 = 470 Ом и R2 = 1000 Ом), то чему равно падение напряжения на каждом резисторе?
Дано:
R1 = 470 Ом
R2 = 1000 Ом
ET = 120 B
ER1 =?; ER2 =?