ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
55
Рассмотрим электрическую цепь, содержащую конденсатор
(рис. 2
а). Такая цепь является разомкнутой, так как обкладки конденса-
тора разделены диэлектриком и между ними не может протекать элек-
трический ток. Следовательно, постоянный ток не может протекать по
цепи, содержащей конденсатор.
Иначе обстоит дело с переменным током. Пусть к цепи, содер-
жащей конденсатор, приложено переменное напряжение, изменяющееся
по закону (1) U = U
m
cos
ωt.
В этом случае конденсатор будет всё время перезаряжаться и по
цепи потечёт переменный ток. Если сопротивлением подводящих про-
водов можно пренебречь, то напряжение на конденсаторе
U
c
= U =
C
q
= U
m
cos
ω
t, (2)
где
q – заряд конденсатора в момент времени t, Кл; С – ёмкость конден-
сатора, Ф.
Мгновенное значение силы тока
==
t
q
I
d
d
-ωСU
m
sin
ωt = I
m
cos(ωt +
2
π
), (3)
где
I
m
= ωСU
m
)/( C
U
m
ω
1
=
– амплитудное значение тока, А.
Величина
R
C
=
C
ω
1
называется реактивным ёмкостным сопротив-
лением (или ёмкостным сопротивлением). Для постоянного тока (ω = 0)
R
C
= ∞, т. е. постоянный ток в цепи, содержащей конденсатор, течь не
может.
Сопоставление выражений (2) и (3) приводит к выводу, что коле-
бания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на
π/2, что наглядно видно на векторной диаграмме (рис. 2в). Это означает,
что в момент, когда конденсатор начинает заряжаться, сила тока макси-
мальна, а напряжение равно нулю. После того как напряжение достигает
максимума, сила тока становится равной нулю и т. д. (рис. 2
б).
Рассмотрим электрическую цепь, содержащую катушку индук-
тивностью
L (рис. 3а), омическим сопротивлением и ёмкостью которой
можно пренебречь ввиду их малости. Если к клеммам цепи приложено
напряжение, изменяющееся по гармоническому закону (1), то по цепи
потечёт переменный ток, в результате чего в катушке возникает ЭДС
самоиндукции
t
I
L
S
d
d
E −=
.
56
2
р
L
U
~
t
I,U
U
L
I
I
m
U
m
=
ω
LI
m
в
б
а
Рис. 3
Поскольку активное сопротивление катушки практически равно
нулю, то и напряжённость электрического поля внутри проводника в
любой момент времени должна равняться нулю. Иначе сила тока, со-
гласно закону Ома, была бы бесконечно большой. Отсюда следует, что
напряжённость вихревого электрического поля
i
E
G
, порождаемого пере-
менным магнитным полем, в точности уравновешивается в каждой точ-
ке проводника напряжённостью кулоновского поля
k
E
G
, создаваемого
зарядами, расположенными на зажимах источника и проводах цепи.
Из равенства
i
E
G
=
k
E
G
следует, что работа вихревого поля по пере-
мещению единичного положительного заряда (т. е. ЭДС самоиндукции
E
S
) равна по модулю и противоположна по знаку работе кулоновского
поля, равной в свою очередь напряжению на концах катушки: E
S
= -U.
Рассмотрим электрическую цепь, содержащую конденсатор L (рис. 2а). Такая цепь является разомкнутой, так как обкладки конденса- тора разделены диэлектриком и между ними не может протекать элек- трический ток. Следовательно, постоянный ток не может протекать по а цепи, содержащей конденсатор. Иначе обстоит дело с переменным током. Пусть к цепи, содер- U жащей конденсатор, приложено переменное напряжение, изменяющееся ~ по закону (1) U = Umcos ωt. В этом случае конденсатор будет всё время перезаряжаться и по I,U UL I цепи потечёт переменный ток. Если сопротивлением подводящих про- водов можно пренебречь, то напряжение на конденсаторе q б Uc = U = = Umcos ω t, (2) C где q – заряд конденсатора в момент времени t, Кл; С – ёмкость конден- сатора, Ф. t Мгновенное значение силы тока dq π I= = -ωСUmsin ωt = Imcos(ωt + ), (3) dt 2 Um Um=ωLIm где Im = ωСUm = – амплитудное значение тока, А. 1 /(ωC ) 1 Величина RC = называется реактивным ёмкостным сопротив- в р ωC Im лением (или ёмкостным сопротивлением). Для постоянного тока (ω = 0) 2 RC = ∞, т. е. постоянный ток в цепи, содержащей конденсатор, течь не может. Рис. 3 Сопоставление выражений (2) и (3) приводит к выводу, что коле- Поскольку активное сопротивление катушки практически равно бания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на нулю, то и напряжённость электрического поля внутри проводника в π/2, что наглядно видно на векторной диаграмме (рис. 2в). Это означает, любой момент времени должна равняться нулю. Иначе сила тока, со- что в момент, когда конденсатор начинает заряжаться, сила тока макси- гласно закону Ома, была бы бесконечно большой. Отсюда следует, что мальна, а напряжение равно нулю. После того как напряжение достигает G максимума, сила тока становится равной нулю и т. д. (рис. 2б). напряжённость вихревого электрического поля Ei , порождаемого пере- Рассмотрим электрическую цепь, содержащую катушку индук- менным магнитным полем, в точности уравновешивается в каждой точ- G тивностью L (рис. 3а), омическим сопротивлением и ёмкостью которой ке проводника напряжённостью кулоновского поля Ek , создаваемого можно пренебречь ввиду их малости. Если к клеммам цепи приложено зарядами, расположенными на зажимах источника и проводах цепи. напряжение, изменяющееся по гармоническому закону (1), то по цепи G G Из равенства Ei = Ek следует, что работа вихревого поля по пере- потечёт переменный ток, в результате чего в катушке возникает ЭДС dI мещению единичного положительного заряда (т. е. ЭДС самоиндукции самоиндукции E S = − L . ES) равна по модулю и противоположна по знаку работе кулоновского dt поля, равной в свою очередь напряжению на концах катушки: ES = -U. 55 56
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- …
- следующая ›
- последняя »