Пассивные элементы электрических цепей

Сентябрь 14, 2022

Главная
Физика
Пассивные элементы электрических цепей

Содержание

2. К пассивным элементам электрических цепей относятся резисторы (R), катушки индуктивности (L) и конденсаторы (С). Они являются
3. Резистор
4. Резистор – это элемент электрической цепи, преобразующий электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, механическую, световую,
5. В линейных электрических цепях принято (с определённым допущением), что сопротивление резистора не зависит от частоты R(f)
7. Катушка индуктивности Идеальная катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в магнитном поле,
8. Математическая модель идеальной катушки индуктивности отражает то, что приложенное к ней напряжение uLуравновешивается ЭДС самоиндукции e.
9. В соответствии с формулой сопротивления идеальной катушки индуктивности видно, что оно пропорционально частоте f. В то
10. Однако реальная катушка индуктивности намотана проводом, обладающим активным сопротивлением Rk. Поэтому реальная катушка индуктивности потребляет активную
12. Конденсатор Конденсатор – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в электрическом поле, которую может полностью
13. На переменном токе конденсатор обладает ёмкостным сопротивлением. которое может быть определено через действующее напряжение на конденсаторе
14. В соответствии с формулой сопротивления конденсатора видно, что оно обратнопропорционально частоте f. В то же время
16. Скачать презентацию

Слайд 2

К пассивным элементам электрических цепей относятся резисторы (R), катушки индуктивности (L) и конденсаторы

(С). Они являются линейными элементами, если их сопротивление, индуктивность и ёмкость остаются постоянным при любом напряжении и токе.
Частотные характеристики пассивных элементов электрических цепей – это зависимость их сопротивления и фазового сдвига (φ) между напряжением и током от частоты (f).
Реальные пассивные элементы электрических цепей обладают как сопротивлением R, так и индуктивностью L, и емкостью C. Однако во многих случаях некоторыми характеристиками элемента можно пренебречь из-за их незначительности по сравнению с более значимым. То есть у резистора можно пренебречь индуктивностью и ёмкостью, у катушки индуктивности можно пренебречь сопротивлением и ёмкостью, а у конденсатора можно пренебречь сопротивлением и индуктивностью. Такие элементы электрических цепей называются идеальными, и они используются как для представления реальных элементов, так и для составления схем их замещения в расчётных схемах. В дальнейшем рассмотрим идеальные пассивные элементы электрических цепей.

Слайд 3

Резистор

Слайд 4

Резистор – это элемент электрической цепи, преобразующий электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую,

механическую, световую, химическую). Из определения видно, что резистором на схеме электрической цепи можно обозначать любой элемент, потребляющий активную энергию, мощность которой может быть рассчитана по формуле:
где R – сопротивление резистора, измеряемое в Омах, R = const (для линейных резисторов);
U – действующее значение приложенного к резистору напряжения (В);
I – протекающий по резистору ток (А).

Слайд 5

В линейных электрических цепях принято (с определённым допущением), что сопротивление резистора

не зависит от частоты R(f) = const, и он не создаёт сдвига по фазе между напряжением и током φR(f) = 0. Поэтому его частотные характеристики R(f) и φR(f) имеют вид (рис.1).
В связи с отсутствием сдвига фаз на переменном токе векторы напряжения и тока резистора на комплексной плоскости всегда совпадают по фазе (рис.2).

Слайд 6

Слайд 7

Катушка индуктивности
Идеальная катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в

магнитном поле, которую может полностью возвратить в последующем. Поэтому идеальная катушка индуктивности активную энергию не потребляет, и её активная мощность равна нулю
(P = 0 — для идеальной катушки).

Слайд 8

Математическая модель идеальной катушки индуктивности отражает то, что приложенное к ней

напряжение uLуравновешивается ЭДС самоиндукции e.
где L – индуктивность катушки, измеряемая в Генри (Гн).
На переменном токе катушка обладает индуктивным сопротивлением
XL= ωL = 2πfL (Ом),
которое может быть определено через действующее значение напряжения на катушке и действующее значение протекающего по ней тока по формуле:
XL= const – для линейных катушек индуктивности.

Слайд 9

В соответствии с формулой сопротивления идеальной катушки индуктивности видно, что оно пропорционально частоте f.
В то

же время сдвиг по фазе между напряжением и током идеальной катушки индуктивности равен π/2.
Частотные характеристики идеальной катушки индуктивности XL(f) представлены на рис.4.
В комплексной форме сопротивление идеальной катушки индуктивности чисто мнимое.
ZL= jXL= jωL = j2πfL,
и закон Ома для идеальной катушки индуктивности в комплексной форме имеет вид
ỦL= ZLỈ= jXLỈ= jωLỈ = j2πfLỈ .
Векторная диаграмма, соответствующая этой формуле, представлена на рис.5.
Из неё видно, что напряжение на идеальной катушке индуктивности опережает ток на π/2.

Слайд 10

Однако реальная катушка индуктивности намотана проводом, обладающим активным сопротивлением Rk. Поэтому реальная

катушка индуктивности потребляет активную энергию, и её активная мощность определяется формулой.
PK= RkI2 Вт.
В то же время максимальный запас энергии в магнитном поле катушки индуктивности характеризуется её реактивной мощностью Q, измеряемой в ВАр.
Q=XLI2 ВАр.

Слайд 11

Слайд 12

Конденсатор
Конденсатор – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в электрическом

поле, которую может полностью возвратить в последующем. Поэтому конденсатор активную энергию не потребляет, и его активная мощность равна нулю (P = 0).
Математическая модель конденсатора
где С – ёмкость конденсатора, измеряемая в Фарадах (Ф) или в микрофарадах(1 мкФ = 10 -6 Ф).

Слайд 13

На переменном токе конденсатор обладает ёмкостным сопротивлением.
которое может быть определено через

действующее напряжение на конденсаторе и протекающий через его действующий ток по формуле:
XC= const – для линейных катушек индуктивности.

Слайд 14

В соответствии с формулой сопротивления конденсатора видно, что оно обратнопропорционально частоте f.
В то же время

сдвиг по фазе между напряжением и током конденсатора равен –π/2.
Частотные характеристики конденсатора XC(f) и φC(f) представлены на рис. 8.
В комплексной форме сопротивление конденсатора чисто мнимое.
Закон Ома для конденсатора в комплексной форме имеет вид
Векторная диаграмма, соответствующая этой формуле, представлена на рис.9.
Из неё видно, что ток конденсатора опережает напряжение на π/2.

Пассивные элементы электрических цепей

Содержание

К пассивным элементам электрических цепей относятся резисторы (R), катушки индуктивности (L) и конденсаторы

Резистор

Резистор – это элемент электрической цепи, преобразующий электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую,

В линейных электрических цепях принято (с определённым допущением), что сопротивление резистора

Катушка индуктивности Идеальная катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в

Математическая модель идеальной катушки индуктивности отражает то, что приложенное к ней

В соответствии с формулой сопротивления идеальной катушки индуктивности видно, что оно пропорционально частоте f.В то

Однако реальная катушка индуктивности намотана проводом, обладающим активным сопротивлением Rk. Поэтому реальная

Конденсатор Конденсатор – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в электрическом

На переменном токе конденсатор обладает ёмкостным сопротивлением.которое может быть определено через

В соответствии с формулой сопротивления конденсатора видно, что оно обратнопропорционально частоте f.В то же время

Похожие презентации

Катушка индуктивности
Идеальная катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в

В соответствии с формулой сопротивления идеальной катушки индуктивности видно, что оно пропорционально частоте f.
В то

Конденсатор
Конденсатор – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в электрическом

На переменном токе конденсатор обладает ёмкостным сопротивлением.
которое может быть определено через

В соответствии с формулой сопротивления конденсатора видно, что оно обратнопропорционально частоте f.
В то же время