Описание электрической цепи заряд, ток, напряжение, мощность, энергия Электрическим зарядом
 Скачать 2.86 Mb.
|
|
Период повторения измеряется в секундах (с). Циклическая частота  , измеряется в герцах (Гц).Круговая частота  , измеряется в радианах в секунду (рад/c).Амплитуда измеряется в единицах сигнала - вольтах или амперах. Для гармонического сигнала это максимальное значение или половина размаха (разности между максимальным и минимальным значениями). Среднее значение (постоянная составляющая) сигнала  определяется выражением (3.10)Для гармонического сигнала среднее значение равно нулю и не является информативным. Среднее значение сигнала характеризует постоянную компоненту, которая может присутствовать в переменном сигнале. Действующее (среднеквадратическое) значение сигнала равно  (3.11)и измеряется в единицах сигнала. Действующее значение переменного сигнала – это такое эквивалентное значение постоянного тока или напряжения, которое выделяет в нагрузке (сопротивлении ) ту же мощность, что и исходный переменный сигнал. Для гармонического сигнала  или  . (3.12)Шкалы практически всех амперметров и вольтметров переменного тока градуируются в действующих значениях гармонического сигнала. Напряжение электрической сети дома в розетке или в лаборатории, равное 220 В – это действующее значение гармонического напряжения с частотой 50 Гц, а его амплитуда согласно (2.16) равна  В.3.4. Мощность гармонических сигналов Рассмотрим двухполюсник с активными и реактивными элементами (рис. 3.7). Гармонические ток и напряжение имеют вид.  (3.13)тогда для мгновенной мощности получим  (3.14) Рис. 3.7 Средняя мощность , потребляемая цепью от источника, равна  . (3.15)Для гармонических сигналов получим  , (3.16)где  (3.17)- сдвиг фаз между напряжением и током. Величину  называют коэффициентом мощности.В реактивной цепи, состоящей только из индуктивностей и емкостей,  то есть  и  - идеальная реактивная цепь не потребляет мощности. В реальной цепи (в катушке индуктивности, конденсаторе и т. д.) всегда имеются потери мощности.Мощность потребляется только резистивными элементами, поэтому если в двухполюснике на рис. 3.7 присутствуют только сопротивления, то  , и потребляемая активным двухполюсником мощность равна , (3.18)где  - общее сопротивление активного двухполюсника.Для любого двухполюсника  , (3.19)- мощность, потребляемая -м сопротивлением. Выражение (3.19) называют условием баланса мощности. На рис. 3.8а показан пример резистивной цепи из трех сопротивлений, для которой  (фазы всех токов и напряжений одинаковы). В цепи на рис. 3.8б сопротивление заменено на емкость , которая не потребляет мощности от гармонического источника  , тогда условие баланса мощности примет вид ,- сдвиг фаз между общим напряжением и током.  Рис. 3.8 Простые методы расчета токов и напряжений будут рассмотрены далее. 3.5. Задания для самостоятельного решения |