Потужність в колі змінного струму

Електрична потужність р в ланцюзі з активним опором в будь-який момент часу дорівнює добутку миттєвих значень сили струму i і напруги і. Отже, миттєва потужність р не є постійною величиною, як при постійному струмі, а змінюється по кривій (див. Рис. 175, б). Цю криву можна також отримати графічно, перемножая ординати кривих сили струму i і напруги і при різних кутах? T. Зміна потужності відбувається з подвійною частотою? T стосовно зміни струму і напруги, т. Е. Один період зміни потужності відповідає половині періоду зміни струму і напруги. Всі значення потужності є позитивними. Фізично позитивне значення потужності означає, що енергія передається від джерела електричної енергії до приймача. Максимальне значення потужності при? T = 90 ° і? T = 270 °

Мал. 175. Схема включення в ланцюг змінного струму активного опору (а), криві струму i, напруги і, потужності р (б) і векторна діаграма (в)

Практично про енергію W, створюваної електричним струмом, судять не по максимальній потужності, а по середній потужності РСР = Р, так як ця енергія може бути виражена як добуток середнього значення потужності Р на час протікання струму:

Крива миттєвої потужності симетрична щодо лінії АБ, яка відповідає середньому значенню потужності Р. Тому

Використовуючи формулу (67) закону Ома, активну потужність можна виразити також у вигляді P = I 2 R або P = U 2 / R.

В електротехніці середню потужність, споживану активним опором, зазвичай називають активною потужністю. або просто потужністю, і позначають буквою Р.

Коефіцієнт потужності - безрозмірна фізична величина, що характеризує споживача змінного електричного струму з точки зору наявності в навантаженні реактивної складової. Коефіцієнт потужності показує, наскільки зсувається по фазі змінний струм, що протікає через навантаження, щодо прикладеного до неї напруги.

Чисельно коефіцієнт потужності дорівнює косинусу цього фазового зсуву.

Коефіцієнт потужності необхідно враховувати при проектуванні електромереж. Низький коефіцієнт потужності веде до збільшення частки втрат електроенергії в електричній мережі в загальних втратах. Щоб збільшити коефіцієнт потужності, використовують пристрої, що компенсують. Невірно розрахований коефіцієнт потужності може привести до надмірного споживання електроенергії і зниження ККД електрообладнання, що живиться від даної мережі.

Для розрахунків в разі гармонійних змінних U (напруга) і I (сила струму) використовуються следующіематематіческіе формули:

Тут - активна потужність, - повна потужність, - реактивна потужність.

34. Електромагнітні хвилі. Хвильове рівняння. Рівняння плоскої електромагнітної хвилі. Швидкість електромагнітних хвиль.

Електромагнітна хвиля - процес поширення електромагнітного поля в просторі.

Електромагнітна хвиля являє собою процес послідовного, взаємопов'язаного зміни векторів напруженості електричного і магнітного полів, спрямованих перпендикулярно променю поширення хвилі, при якому зміна електричного поля викликає зміни магнітного поля, які, в свою чергу, викликають зміни електричного поля.

Хвиля (хвильової процес) - процес поширення коливань в суцільному середовищі. При распростараненіі хвилі частинки середовища не рухаються разом з хвилею, а коливаються біля своїх положень рівноваги. Разом з хвилею від частинки до частинки середовища передаються лише стану коливального руху і його енергія. Тому основною властивістю усіх хвиль, незалежно від їх природи, є перенесення енергії без перенесення речовини

Електричні і магнітні поля можуть існувати не тільки в речовині, а й у вакуумі. Тому має бути можливим поширення електромагнітних хвиль у вакуумі.

Умовою виникнення електромагнітних хвиль є прискорений рух електричних зарядів. Так, зміна магнітного поля відбувається

при зміні струму в провіднику, а зміна струму відбувається при зміні швидкості зарядів, т. е. при русі їх з прискоренням. Швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакуумі, за розрахунками Максвелла, повинна бути приблизно дорівнює 300 000 км / с.

Рівняння будь-якої хвилі є рішення деякого диференціального рівняння, званого хвильовим. Знайдемо загальний вигляд хвильового рівняння. Для цього продифференцируем двічі рівняння плоскої хвилі по часу t і всіх координатах:

,

,

.