Один из известных законов, связанных с электричеством, - это «закон Ома». Закон Ома дает эмпирическую зависимость, описывающую проводимость из различных электропроводящих материалов. Согласно этому закону, ток, протекающий в проводнике, прямо пропорционален напряжению на проводнике, а сопротивление является константой пропорциональности. Здесь единицами измерения тока являются амперы, единицы напряжения - вольты, а единицы сопротивления - омы. В физике этот закон обычно также используется для обозначения различных обобщений закона, например, в векторной форме в электромагнетизме. Аналогично при работе с AC индукторы , используется закон Ома, где сопротивление обозначается как «индуктивное реактивное сопротивление», а не «сопротивление».
Что такое индуктивная реактивность?
Когда напряжение подается на катушку индуктивности, в цепи индуктивности индуцируется ток. Однако этот ток не генерируется мгновенно, а нарастает с большой скоростью, определяемой самоиндуцированными значениями индуктивности. Индуцированный ток ограничивается резистивными элементами, присутствующими в обмотках катушки индуктивности. Здесь величина сопротивления зависит от отношения приложенного напряжения к индуцированному току, как указано в Законе Ома.
На рисунке ниже показана схема индуктора, используемая для расчета индуктивного сопротивления.
Индуктивно-реактивное сопротивление
Однако, когда индуктор подключен к цепи переменного тока, ток ведет себя иначе. Здесь используется синусоидальный источник питания. Следовательно, возникает разность фаз между формой волны напряжения и тока. Теперь, когда для катушки индуктивности используется источник переменного тока, помимо индуктивности катушки ток также должен встречать сопротивление со стороны частоты формы волны переменного тока. Это сопротивление, с которым сталкивается ток в катушке индуктивности при включении в цепь переменного тока, называется «индуктивным сопротивлением».
Разница между индуктивностью и реактивностью
Индуктивность - это способность материала вызывать в нем напряжение, когда в нем происходит изменение тока. Символ индуктивности - «L». В то время как, реактивное сопротивление это свойство электрических материалов, которое препятствует изменению тока. Единицами реактивного сопротивления являются «Ом», и оно обозначается символом «X», чтобы отличить его от нормального сопротивления.
Реактивность работает аналогично электрическое сопротивление но в отличие от сопротивления реактивное сопротивление не рассеивает мощность в виде тепла. Скорее он сохраняет энергию как значение реактивного сопротивления и возвращает ее в схему. Идеальный индуктор имеет нулевое сопротивление, а идеальный резистор - нулевое реактивное сопротивление.
Вывод формулы индуктивного реактивного сопротивления
Индуктивное реактивное сопротивление - это термин, относящийся к цепям переменного тока. Он препятствует прохождению тока в цепях переменного тока. В индуктивной цепи переменного тока из-за разности фаз форма волны тока «ЗАСТАВЛЯЕТ» форму волны приложенного напряжения на 90 градусов. Т.е. если форма волны напряжения находится под углом 0 градусов, форма волны тока будет под углом -90 градусов.
В индуктивной цепи катушка индуктивности подключается к источнику переменного напряжения. Самоиндуцированная ЭДС в катушке индуктивности увеличивается и уменьшается с увеличением и уменьшением частоты напряжения питания. Самоиндуцированная ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока в катушке индуктивности. Наибольшая скорость изменения происходит, когда форма волны напряжения питания переходит от положительного полупериода к отрицательному полупериоду или наоборот.
В индуктивной цепи ток отстает от напряжения. Итак, если напряжение равно 0 градусов, ток будет на -90 градусов по отношению к напряжению. Следовательно, когда рассматриваются синусоидальные формы волны, форма волны напряжения VLможно классифицировать как синусоидальную волну и форму волны тока ILкак отрицательная косинусоидальная волна.
Таким образом, ток в точке можно определить как:
яL= ЯМаксимум. грех (ωt - 900), φω - в радианах, а ‘t’ - в секундах.
Соотношение напряжения и тока в индуктивной цепи дает значение индуктивного реактивного сопротивления XL
Таким образом, XL= VL/ ILОм = ωL = 2πfL Ом
Здесь L - индуктивность, f - частота, а 2πf = ω
Из этого вывода видно, что индуктивное реактивное сопротивление прямо пропорционально частоте «f» и индуктивности «L» катушки индуктивности. С увеличением частоты напряжения или индуктивности катушки общее реактивное сопротивление цепи увеличивается. Когда частота увеличивается до бесконечности, индуктивное реактивное сопротивление также увеличивается до бесконечности, действуя аналогично разомкнутой цепи. При падении частоты до нуля индуктивное реактивное сопротивление также уменьшается до нуля, действуя аналогично короткому замыканию.
Символ
Индуктивное реактивное сопротивление - это сопротивление, с которым сталкивается ток, протекающий в катушке индуктивности при подаче переменного напряжения. Его единицы аналогичны единицам сопротивления. Обозначение индуктивного реактивного сопротивления - «X».L«. Поскольку ток отстает на 90 градусов относительно индуктора напряжения, имея значение для любой из величин, можно легко вычислить другую. Если напряжение известно, то по отрицательному сдвигу формы волны напряжения на 90 градусов можно получить форму волны тока.
Пример
Давайте посмотрим на пример для расчета индуктивного сопротивления.
Катушка индуктивности с индуктивностью 200 мГн и нулевым сопротивлением подключена к источнику напряжения 150 В. Частота подачи напряжения 60 Гц. Рассчитайте индуктивное реактивное сопротивление и ток, протекающий через катушку индуктивности.
Индуктивное реактивное сопротивление
ИксL= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 Ом
Текущий
яL= VL/ ИКСL
= 150 / 76,08
= 1,97 А
В электрических и электронных схемах термин «реактивное сопротивление» часто используется в цепях индуктивности и конденсатора. Увеличение значения реактивного сопротивления в этих цепях приводит к уменьшению тока в них. Индуктивное реактивное сопротивление заставляет напряжение и ток не совпадать по фазе. В электроэнергетических системах это ограничит мощность линий электропередачи переменного тока. Хотя в таких ситуациях ток все еще течет, линии электропередачи нагреваются, и эффективная передача энергии не происходит. Итак, важно контролировать индуктивное сопротивление цепей. Какова разница фаз между сигналами напряжения и тока в цепи индуктивности?
