В предыдущем отрывке мы говорили о взаимосвязи между сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью C, здесь мы обсудим более подробную информацию о них.
Что касается того, почему индукторы и конденсаторы генерируют индуктивные и емкостные сопротивления в цепях переменного тока, суть заключается в изменениях напряжения и тока, которые приводят к изменениям энергии.
В катушке индуктивности при изменении тока изменяется и её магнитное поле (энергия). Мы все знаем, что при электромагнитной индукции индуцированное магнитное поле всегда препятствует изменению исходного магнитного поля, поэтому с ростом частоты эффект этого препятствия становится более очевидным, что выражается в увеличении индуктивности.
При изменении напряжения конденсатора соответствующим образом изменяется и величина заряда на электродной пластине. Очевидно, что чем быстрее меняется напряжение, тем быстрее и сильнее перемещается заряд на электродной пластине. Движение заряда и есть ток. Проще говоря, чем быстрее меняется напряжение, тем больше ток, протекающий через конденсатор. Это означает, что сам конденсатор оказывает меньшее блокирующее действие на ток, а значит, ёмкостное сопротивление уменьшается.
Подводя итог, можно сказать, что индуктивность катушки индуктивности прямо пропорциональна частоте, тогда как емкость конденсатора обратно пропорциональна частоте.
В чем разница между мощностью и сопротивлением катушек индуктивности и конденсаторов?
Резисторы потребляют энергию как в цепях постоянного, так и переменного тока, причём изменения напряжения и тока всегда синхронизированы. Например, на следующем рисунке показаны кривые напряжения, тока и мощности резисторов в цепях переменного тока. Из графика видно, что мощность резистора всегда была больше или равна нулю и не будет меньше нуля, что означает, что резистор потребляет электрическую энергию.
В цепях переменного тока мощность, потребляемая резисторами, называется средней мощностью или активной мощностью и обозначается заглавной буквой P. Так называемая активная мощность отражает лишь энергоемкость компонента. Если компонент потребляет энергию, то её потребление выражается активной мощностью P, которая указывает на величину (или скорость) его потребления.
Конденсаторы и индукторы не потребляют энергию, а только накапливают и высвобождают её. Индукторы поглощают электрическую энергию в виде возбуждающих магнитных полей, которые поглощают и преобразуют электрическую энергию в энергию магнитного поля, а затем высвобождают энергию магнитного поля в электрическую энергию, непрерывно повторяя этот процесс. Аналогично, конденсаторы поглощают электрическую энергию и преобразуют её в энергию электрического поля, высвобождая энергию электрического поля и преобразуя её в электрическую энергию.
Индуктивность и ёмкость, процессы поглощения и выделения электрической энергии, не потребляют энергию и, очевидно, не могут быть представлены активной мощностью. Исходя из этого, физики ввели новое название – реактивная мощность, обозначаемая буквами Q и Q.
Время публикации: 21 ноября 2023 г.