Elementele pasive ale circuitelor electrice includ rezistențe (R), inductoare (L) și condensatoare (C). Ele sunt elemente liniare dacă rezistența, inductanța și capacitatea lor rămân constante la orice tensiune și curent.
Caracteristicile de frecventa a elementelor pasive ale circuitelor electrice - este dependenta dintre rezistenta si schimbarea de faza (φ) intre tensiune si curent de la frecventa (f).
Elementele pasive reale ale circuitelor electrice au atât rezistența R., cât și inductanța L. și capacitatea C. Totuși, în multe cazuri, unele caracteristici ale elementului pot fi neglijate din cauza nesemnificativității lor față de cele mai semnificative. Asta este, rezistorul poate neglija inductanța și capacitatea, inductorul poate neglija rezistența și capacitatea, iar condensatorul poate neglija rezistența și inductanța. Astfel de elemente ale circuitelor electrice sunt numite ideale și sunt utilizate atât pentru prezentarea elementelor reale cât și pentru elaborarea schemelor de înlocuire a acestora în schemele de calcul. În cele ce urmează, luați în considerare elementele pasive ideale ale circuitelor electrice.
Un rezistor este un element al unui circuit electric care convertește energia electrică în alte tipuri de energie (termică, mecanică, lumină, chimică). Se poate observa din definiție că rezistența circuitului unui circuit electric poate fi orice element care consumă energie activă, puterea căreia poate fi calculată prin formule:
U este valoarea efectivă a tensiunii aplicate rezistorului (B);
Modelul matematic al rezistorului
În circuitele electrice liniare este obișnuit (cu o anumită ipoteză) că rezistența rezistorului nu depinde de frecvența R (f) = const. și nu creează o schimbare de fază între tensiune și curentul φR (f) = 0. Prin urmare, caracteristicile sale de frecvență R (f) și φ R (f) au forma (figura 1).
În legătură cu absența unei deplasări de fază pe un curent alternativ, vectorii de tensiune și curent ai rezistenței de pe planul complex coincid întotdeauna în fază (figura 2).
Bobină inductor
Un inductor ideal este un element al unui circuit electric care stochează energia electrică într-un câmp magnetic, care poate fi complet restaurat în viitor. Prin urmare, bobina ideală nu consumă energie activă, iar puterea activă este zero
Modelul matematic al inductorului ideal reflectă faptul că tensiunea aplicată la el este echilibrată de emf de autoreducție e.
unde L este inductanța bobinei, măsurată în Henry (HH).
Pe un curent alternativ, bobina are o rezistență inductivă
care poate fi determinată prin valoarea efectivă a tensiunii pe bobină și valoarea efectivă a curentului care trece prin ea conform formulei:
În același timp, schimbarea de fază dintre tensiunea și curentul inductorului ideal este π / 2.
Caracteristicile de frecvență ale inductorului ideal XL (f) sunt prezentate în Fig.
Într-o formă complexă, rezistența unui inductor ideal este pur imaginară.
iar legea lui Ohm pentru un inductor ideal într-o formă complexă are forma
Schema vectorială corespunzătoare acestei formule este prezentată în Fig.
Aceasta arată că tensiunea pe inductorul ideal este înaintea curentului cu π / 2.
Cu toate acestea, inductorul real este înfășurat cu un fir care are o rezistență activă Rk. Prin urmare, inductorul real consumă energie activă, iar puterea sa activă este determinată de formula.
În același timp, rezerva maximă de energie în câmpul magnetic al inductorului este caracterizată de puterea sa reactivă Q măsurată în VA.
condensator
Un condensator este un element al unui circuit electric care stochează energia electrică într-un câmp electric, pe care îl poate reveni complet în viitor. Prin urmare, condensatorul nu consumă energie activă, iar puterea sa activă este zero (P = 0).
Modelul matematic al condensatorului
unde C este capacitatea condensatorului, măsurată în Farad (F) sau în microfarade (1 μF = 10 -6 F).
Pe un curent alternativ, condensatorul are o rezistență capacitivă.
care poate fi determinată prin tensiunea efectivă de pe condensator și care curge prin curentul său de funcționare conform formulei:
În conformitate cu formula pentru rezistența condensatorului, se observă că este invers proporțională cu frecvența f.
În același timp, diferența de fază dintre tensiunea și curentul condensatorului este -π / 2.
În forma complexă, rezistența condensatorului este pur imaginară.
Legea Ohm pentru un condensator în formă complexă are forma
Diagrama vectorială corespunzătoare acestei formule este prezentată în figura 9.
Aceasta arată că curentul de condensator este înaintea tensiunii cu π / 2.
Poate că următoarele articole pe această temă vă vor ajuta: