Ответ #1:
Если к контуру, состоящему из конденсатора, катушки и сопротивления (RLC-контур), подключить источник переменного тока, то в контуре возникнут вынужденные электромагнитные колебания. Вынужденные электромагнитные колебания будут происходить с частотой, с которой изменяется ЭДС источника тока.
Катушка и индуктивность называются реактивными элементами цепи переменного тока, а обычное сопротивление – активным элементом. Вводят также понятия активного R, индуктивного XL и емкостного XC сопротивлений.
1. Активное сопротивление – это обычное сопротивление R.
2. Индуктивное сопротивление вычисляется по формуле
,
где ω – циклическая частота переменного тока, а L– индуктивность цепи.
3. Емкостное сопротивление вычисляется по формуле
,
где ω – циклическая частота переменного тока, а C– емкость цепи.
Полное сопротивление цепи переменного токаZрассчитывается по формуле
Напряжение в цепи переменного тока можно выразить через напряжения на индуктивности UL емкости UC и активном сопротивлении UR следующим образом:
Можно записать также закон Ома для цепи переменного тока:
Сдвиг фаз между током и напряжением определяется следующим выражением:
Если частота ЭДС переменного тока совпадает с собственной частотой колебаний в цепи
,
то в цепи наступает электромагнитный резонанс. При этом полное сопротивление цепи равняется ее активному сопротивлению, а сдвиг фаз между током и напряжением равен нулю. Значение амплитуды тока и напряжения при резонансе максимально.
Пример-задача
Какой ток потечет по цепи, состоящей из последовательно соединенных конденсатора емкостью 3 мкФ и сопротивления 1 кОм, если напряжение на концах цепи 220 В и циклическая частота тока 314 рад/с?
Дано:,
, U= 220 B, ω = 314 рад/с
Найти:
Решение:
Емкостное сопротивление цепи
Полное сопротивление цепи
По закону Ома для цепи переменного тока
Ответ: 0,15 А.