), abbiamo assunto che la resistenza attiva di questo circuito sia zero.

Tuttavia, in realtà, sia il filo della bobina stessa che i fili di collegamento hanno, sebbene piccola, una resistenza attiva, quindi il circuito consuma inevitabilmente l'energia della sorgente di corrente.

Pertanto, quando si determina la resistenza totale di un circuito esterno, è necessario aggiungere la sua resistenza reattiva e attiva. Ma è impossibile sommare queste due resistenze, che sono di natura diversa.

In questo caso impedenza I circuiti CA si trovano mediante addizione geometrica.

Viene costruito un triangolo rettangolo (vedi Figura 1), un lato del quale è il valore della reattanza induttiva e l'altro è il valore della resistenza attiva. La resistenza totale richiesta del circuito è determinata dal terzo lato del triangolo.

Figura 1. Determinazione dell'impedenza di un circuito contenente resistenza induttiva e attiva

L'impedenza del circuito è indicata da Lettera latina Z e si misura in ohm. Dalla costruzione è chiaro che la resistenza totale è sempre maggiore delle resistenze induttive e attive prese separatamente.

L'espressione algebrica della resistenza totale del circuito è:

Dove Z- resistenza totale, R - resistenza attiva, XL - resistenza induttiva del circuito.

Così, La resistenza totale di un circuito di corrente alternata, costituito da resistenza attiva e induttiva, è uguale alla radice quadrata della somma dei quadrati della resistenza attiva e induttiva di questo circuito.

Per un tale circuito sarà espresso dalla formula I = U / Z, dove Z è la resistenza totale del circuito.

Analizziamo ora quale sarà la tensione se il circuito, oltre allo sfasamento tra la corrente e l'induttanza, ha anche una resistenza attiva relativamente grande. In pratica, un tale circuito può essere, ad esempio, un circuito contenente un induttore senza nucleo di ferro, avvolto da un filo sottile (induttanza ad alta frequenza).

In questo caso lo sfasamento tra corrente e tensione non sarà più di un quarto di periodo (come avveniva in un circuito con sola reattanza induttiva), ma molto inferiore; Inoltre, maggiore è la resistenza attiva, minore sarà lo sfasamento.

Figura 2. Corrente e tensione in un circuito contenente R e L

Ora esso stesso non è in antifase con la tensione della sorgente di corrente, poiché non è più spostato rispetto alla tensione di mezzo periodo, ma di meno. Inoltre, la tensione creata dalla sorgente di corrente ai terminali della bobina non è uguale alla fem di autoinduzione, ma è maggiore del valore della caduta di tensione in resistenza attiva fili della bobina. In altre parole, la tensione sulla bobina è composta da due componenti:

u L - componente reattiva della tensione, che bilancia l'azione dell'EMF di autoinduzione,

u R è la componente attiva della tensione utilizzata per superare la resistenza attiva del circuito.

Se includessimo una grande resistenza attiva in serie alla bobina, lo sfasamento diminuirebbe così tanto che la sinusoide di corrente quasi raggiungerebbe la sinusoide di tensione e la differenza di fase tra loro sarebbe appena percettibile. In questo caso, l'ampiezza della componente e sarebbe maggiore dell'ampiezza della componente.

Allo stesso modo, puoi ridurre lo sfasamento e persino ridurlo completamente a zero se riduci in qualche modo la frequenza del generatore. Una diminuzione della frequenza porterà ad una diminuzione dell'EMF di autoinduzione e di conseguenza ad una diminuzione dello sfasamento tra corrente e tensione nel circuito da essa causato.

Potenza del circuito corrente alternata contenente un induttore

Il circuito CA contenente la bobina non consuma energia dalla sorgente di corrente e che il circuito subisce un processo di scambio di energia tra il generatore e il circuito.

Esaminiamo ora come stanno le cose con la potenza consumata da un circuito del genere.

La potenza consumata in un circuito CA è uguale al prodotto di corrente e tensione, ma poiché corrente e tensione sono quantità variabili, anche la potenza sarà variabile. In questo caso, possiamo determinare il valore della potenza per ogni momento nel tempo se moltiplichiamo il valore della corrente per il valore della tensione corrispondente a un dato momento nel tempo.

Per ottenere un grafico di potenza dobbiamo moltiplicare i valori dei segmenti di retta che determinano la corrente e la tensione in tempi diversi. Questa costruzione è mostrata in Fig. 3, a. La curva a forma d'onda tratteggiata p ci mostra come cambia la potenza in un circuito di corrente alternata contenente solo reattanza induttiva.

Per costruire questa curva è stato utilizzato quanto segue: regola di moltiplicazione algebrica: Quando moltiplichi un valore positivo per un valore negativo, ottieni un valore negativo e quando moltiplichi due valori negativi o due valori positivi, ottieni un valore positivo.

Nella fig. La Figura 4 mostra un grafico di potenza per un circuito contenente sia resistenza induttiva che attiva. In questo caso si verifica anche un trasferimento inverso di energia dal circuito alla sorgente di corrente, ma in misura molto minore rispetto a un circuito con una reattanza induttiva.

Dopo aver osservato i grafici di potenza sopra riportati, arriviamo alla conclusione che solo lo sfasamento tra corrente e tensione in un circuito crea potenza "negativa". In questo caso, maggiore è lo sfasamento tra corrente e tensione nel circuito, minore sarà la potenza consumata dal circuito e, viceversa, minore è lo sfasamento, maggiore sarà la potenza consumata dal circuito.

§ 54. Induttanza in un circuito a corrente alternata

Procedura dettagliata corrente elettrica lungo un conduttore o una bobina è accompagnato dall'apparenza campo magnetico. Consideriamo un circuito elettrico a corrente alternata (Fig. 57, a), che comprende un induttore con un piccolo numero di spire di filo di sezione trasversale relativamente grande, la cui resistenza attiva può essere considerata quasi uguale a zero.
Sotto l'influenza di e. d.s. generatore, una corrente alternata scorre nel circuito, eccitando un flusso magnetico alternato. Questo flusso attraversa le “proprie” spire della bobina e in essa si genera una forza elettromotrice di autoinduzione

Dove l- induttanza della bobina;
- il tasso di variazione della corrente in esso.
La forza elettromotrice dell'autoinduzione, secondo la regola di Lenz, contrasta sempre la causa che la provoca. Dall'e. d.s. l'autoinduzione contrasta sempre le variazioni della corrente alternata causate da e. d.s. generatore, impedisce il passaggio di corrente alternata. Nei calcoli, questo viene preso in considerazione dalla reattanza induttiva, che è denotata X L e si misura in ohm.

Pertanto, la reattanza induttiva della bobina X L, dipende dal valore di e. d.s. autoinduzione, e quindi, come e. d.s. autoinduzione, dipende dalla velocità di variazione della corrente nella bobina (sulla frequenza ω) e dall'induttanza della bobina l

X L = ω l, (58)

Dove X L- reattanza induttiva, ohm;
ω - frequenza angolare della corrente alternata, rad/sec;
l- induttanza della bobina, Gn.
Poiché la frequenza angolare della corrente alternata è ω = 2π F, quindi la reattanza induttiva

X L= 2π f l, (59)

Dove F- Frequenza CA, Hz.

Esempio. Bobina con induttanza l = 0,5 Gn, collegato ad una sorgente di corrente alternata la cui frequenza F = 50 Hz. Definire:
1) reattanza induttiva della bobina in frequenza F = 50 Hz;
2) la resistenza induttiva di questa bobina alla corrente alternata, la cui frequenza F = 800 Hz.
Soluzione. Reattanza induttiva alla corrente alternata a F = 50 Hz

X L= 2π f l= 2 · 3,14 · 50 · 0,5 = 157 ohm.

Alla frequenza attuale F = 800 Hz

X L= 2π f l= 2 · 3,14 · 800 · 0,5 = 2512 ohm.

L'esempio sopra mostra che la reattanza induttiva di una bobina aumenta con l'aumentare della frequenza della corrente alternata che la attraversa. Al diminuire della frequenza della corrente diminuisce la reattanza induttiva. Per corrente continua, quando la corrente nella bobina non cambia e il flusso magnetico non attraversa le sue spire, e. d.s. non si verifica autoinduzione, la reattanza induttiva della bobina X Lè uguale a zero. L'induttore per corrente continua è solo una resistenza

Scopriamo come cambia z. d.s. autoinduzione, quando la corrente alternata scorre attraverso l'induttore.
È noto che con un'induttanza della bobina costante e. d.s. l'autoinduzione dipende dalla velocità di variazione dell'intensità della corrente ed è sempre diretta verso la causa che l'ha provocata.
Nel grafico (Fig. 57, c) la corrente alternata è mostrata sotto forma di una sinusoide ( linea continua). Nel primo trimestre del periodo forza attuale aumenta da zero a valore massimo. Forza elettromotrice di autoinduzione e c, secondo la regola di Lenz, impedisce un aumento di corrente nel circuito. Pertanto, sul grafico ( linea tratteggiata) è dimostrato che l'UE in questo momento ha significato negativo. Nel secondo quarto del periodo la corrente nella bobina diminuisce fino a zero. In questo momento e. d.s. l'autoinduzione cambia direzione e aumenta, impedendo che la corrente diminuisca. Nel terzo trimestre del periodo la corrente cambia direzione e aumenta gradualmente fino al suo valore massimo; e. d.s. l'autoinduzione ha inoltre un valore positivo quando l'intensità della corrente diminuisce, ad es. d.s. l'autoinduzione cambia nuovamente direzione e impedisce nuovamente la diminuzione della corrente nel circuito.

Da quanto sopra ne consegue che la corrente nel circuito ed e. d.s. le autoinduzioni sono fuori fase. La corrente è più avanti dell'e. d.s. autoinduzione in fase di un quarto di periodo o di un angolo φ = 90°. Bisogna inoltre tenere presente che in un circuito con induttanza non contenente r, in ogni istante la forza elettromotrice di autoinduzione è diretta verso la tensione del generatore U. A questo proposito, tensione ed e. d.s. autoinduzione e c sono inoltre sfasati l'uno rispetto all'altro di 180°.
Da quanto precede ne consegue che in un circuito di corrente alternata contenente solo induttanza, la corrente è in ritardo rispetto alla tensione generata dal generatore di un angolo φ = 90° (un quarto di periodo) ed è in anticipo rispetto a e. d.s. autoinduzione di 90°. Possiamo anche dire che in un circuito induttivo la tensione è 90° avanti rispetto alla corrente in fase.
Costruiamo un diagramma vettoriale di corrente e tensione per un circuito di corrente alternata con reattanza induttiva. Per fare ciò, mettiamo da parte il vettore corrente IO orizzontalmente sulla scala da noi scelta (Fig. 57, b.)
Per mostrare su un diagramma vettoriale che la tensione è in anticipo rispetto alla corrente in fase di un angolo φ = 90°, tracciamo il vettore tensione U verso l'alto con un angolo di 90°. La legge di Ohm per un circuito con induttanza può essere espressa come segue:

Va sottolineato che esiste una differenza significativa tra resistenza induttiva e attiva alla corrente alternata.
Quando collegato all'alternatore carico attivo, allora l'energia viene irrimediabilmente consumata dalla resistenza attiva.
Se una reattanza induttiva è collegata alla sorgente di corrente alternata R= 0, quindi la sua energia, mentre l'intensità della corrente aumenta, viene spesa per l'eccitazione del campo magnetico. La modifica di questo campo causa ad es. d.s. autoinduzione. Quando la corrente diminuisce, l'energia immagazzinata nel campo magnetico a causa della risultante e. d.s. l'autoinduzione viene restituita al generatore.
Nel primo quarto del periodo, l'intensità di corrente nel circuito con induttanza aumenta e l'energia della sorgente di corrente si accumula nel campo magnetico. In questo momento e. d.s. l'autoinduzione è diretta contro la tensione.
Quando la corrente raggiunge il suo valore massimo e inizia a diminuire nel secondo trimestre del periodo, allora ad es. d.s. l'autoinduzione, cambiando direzione, tende a mantenere la corrente nel circuito. Sotto l'influenza di e. d.s. Autoinduzione, l'energia del campo magnetico ritorna alla fonte di energia: il generatore. In questo momento, il generatore funziona in modalità motore, convertendo l'energia elettrica in energia meccanica.
Nel terzo trimestre del periodo, la forza attuale nel circuito sotto l'influenza di e. d.s. il generatore aumenta e allo stesso tempo entra la corrente direzione opposta. In questo momento, l'energia del generatore viene nuovamente accumulata nel campo magnetico dell'induttanza.
Nel quarto trimestre del periodo, la forza attuale nel circuito diminuisce e l'energia accumulata nel campo magnetico sotto l'influenza di e. d.s. l'autoinduzione viene nuovamente restituita al generatore.
Pertanto, nel primo e nel terzo quarto di ciascun periodo, l'alternatore spende la sua energia in un circuito con induttanza per creare un campo magnetico, e nel secondo e quarto quarto di ciascun periodo, l'energia immagazzinata nel campo magnetico della bobina come un risultato della risultante e. d.s. autoinduzione, ritorna al generatore.
Ne consegue che un carico induttivo, a differenza di un carico attivo, in media non consuma l'energia generata dal generatore e in un circuito con induttanza l'energia viene “pompata” dal generatore al carico induttivo e ritorno, cioè si verificano fluttuazioni energetiche.
Da quanto sopra segue che la reattanza induttiva è reattiva. In un circuito contenente reattanza, l'energia oscilla dal generatore al carico e viceversa.

1 Fonti reali e ideali di energia elettrica. energia. Circuiti equivalenti. Qualsiasi fonte energia elettrica converte altri tipi di energia (meccanica, luminosa, chimica, ecc.) in energia elettrica. La corrente nella fonte di energia elettrica è diretta dal terminale negativo al positivo a causa di forze esterne determinate dal tipo di energia che la sorgente converte in energia elettrica. Una vera fonte di energia elettrica quando si analizzano i circuiti elettrici può essere rappresentata sotto forma generatore di tensione, o sotto forma di una fonte di corrente. Questo è mostrato di seguito utilizzando un esempio di una normale batteria.

Riso. 14. Rappresentazione di una fonte reale di energia elettrica sia come sorgente di tensione che come sorgente di corrente

I metodi per rappresentare una fonte reale di energia elettrica differiscono tra loro in circuiti equivalenti (circuiti di calcolo). Nella fig. 15 la sorgente reale è rappresentata (sostituita) da un circuito sorgente di tensione, e in Fig. 16, il source reale è rappresentato (sostituito) da un circuito source di corrente.

Come si può osservare dai diagrammi in Fig. 15 e 16, ciascuno dei circuiti ha una sorgente ideale (tensione o corrente) e una propria resistenza interna r HV. Se la resistenza interna della sorgente di tensione è zero (r VN = 0), risulta sorgente di tensione ideale(Fonte EMF). Se la resistenza interna della sorgente di corrente è infinitamente grande (r VN =), risulta sorgente di corrente ideale(fonte di corrente di guida). I circuiti di una sorgente di tensione ideale e di una sorgente di corrente ideale sono mostrati in Fig. 17 e 18. Notiamo in particolare che indicheremo con la lettera la fonte di corrente ideale J. 2. Circuiti CA. Corrente alternata monofase. Caratteristiche di base, frequenza di fase, fase iniziale.CORRENTE ALTERNATA MONOFASE. Una corrente che cambia nel tempo in valore e direzione è detta alternata. In pratica vengono utilizzati periodicamente da corrente alternata che varia secondo una legge sinusoidale (Fig. 1).Le grandezze sinusoidali sono caratterizzate dai seguenti parametri fondamentali: periodo, frequenza, ampiezza, fase iniziale o sfasamento.

Periodo(T) è il tempo (s) durante il quale la variabile compie un'oscillazione completa. Frequenza- numero di periodi al secondo. L'unità di frequenza è Hertz (abbreviato Hz), 1 Hz equivale a una vibrazione al secondo. Periodo e frequenza sono correlati T = 1/f. Cambiando nel tempo, assume il valore sinusoidale (tensione, corrente, fem). significati diversi. Valore dentro questo momento il tempo è detto istantaneo. Ampiezza - valore più alto valore sinusoidale. Le ampiezze di corrente, tensione e fem sono indicate con in maiuscolo con indice: I m, U m, E m e i loro valori istantanei - in lettere minuscole io, tu, e. Il valore istantaneo di una grandezza sinusoidale, ad esempio la corrente, è determinato dalla formula i = I m sin(ωt + ψ), dove ωt + ψ è l'angolo di fase che determina il valore della grandezza sinusoidale in un dato istante; ψ è la fase iniziale, cioè l'angolo che determina il valore della grandezza nell'istante temporale iniziale. Quantità sinusoidali aventi stessa frequenza, ma diverso fasi iniziali, sono detti sfasati.

3 Nella fig. La Figura 2 mostra i grafici delle quantità sinusoidali (corrente, tensione) sfasate. Quando le fasi iniziali di due quantità sono uguali ψ i = ψ u, allora la differenza ψ i − ψ u = 0 e, quindi, non c'è sfasamento φ = 0 (Fig. 3). L'efficacia dell'azione meccanica e termica della corrente alternata è valutata dal suo valore efficace. Il valore efficace della corrente alternata è pari al valore della corrente continua, la quale, in un tempo pari ad un periodo della corrente alternata, rilascerà nella stessa resistenza la stessa quantità di calore della corrente alternata. Il valore effettivo è indicato in maiuscolo senza indice: Io, U, E. Riso. 2 Grafici di corrente e tensione sinusoidali, sfasati. Riso. 3 Grafici di corrente e tensione sinusoidali in fase

Per le quantità sinusoidali, l'effettivo e valori di ampiezza legati dalle seguenti relazioni:

I=IOM /√2; U=UM /√2; E=E M √2. I valori effettivi di corrente e tensione vengono misurati con amperometri e voltmetri a corrente alternata e il valore medio di potenza viene misurato con wattmetri.

4 Valore RMS (effettivo).forzacorrente alternata Si chiama la quantità di corrente continua, la cui azione produrrà lo stesso lavoro (effetto termico o elettrodinamico) della corrente alternata in questione durante un periodo. IN letteratura moderna La definizione matematica di questo valore viene utilizzata più spesso: il valore quadratico medio della corrente alternata. In altre parole, il valore della corrente effettiva può essere determinato dalla formula:

.

Per oscillazioni armoniche di corrente

5Formula della reattanza induttiva:

dove L è l'induttanza.

Formula della capacità:

dove C è la capacità.

Proponiamo di considerare un circuito di corrente alternata, che include una resistenza attiva, e di disegnarlo nei vostri quaderni. Dopo aver controllato il disegno, te lo dico circuito elettrico(Fig. 1, a) sotto l'influenza della tensione alternata, scorre corrente alternata, il cui cambiamento dipende dalla variazione della tensione. Se la tensione aumenta, la corrente nel circuito aumenta e quando la tensione è zero non c'è corrente nel circuito. Un cambiamento nella sua direzione coinciderà anche con un cambiamento nella direzione della tensione

(Fig. 1, c).

Fig. 1. Circuito AC con resistenza attiva: a – schema; b – diagramma vettoriale; c – diagramma d'onda

Rappresento graficamente sulla scheda le sinusoidi di corrente e tensione che sono in fase, spiegando che sebbene sia possibile determinare il periodo e frequenza di vibrazione, così come i valori massimi ed effettivi, tuttavia, costruire una sinusoide è piuttosto difficile. Un modo più semplice per rappresentare i valori di corrente e tensione è il vettore. Per questo, il vettore tensione (in scala) dovrebbe essere tracciato a destra da un punto scelto arbitrariamente. L'insegnante invita gli studenti a tracciare da soli il vettore corrente, ricordando loro che tensione e corrente sono in fase. Dopo aver costruito un diagramma vettoriale (Fig. 1, b), dovrebbe essere dimostrato che l'angolo tra i vettori di tensione e corrente uguale a zero, cioè. ? = 0. La forza attuale in tale circuito sarà determinata dalla legge di Ohm: Domanda 2. Circuito CA con reattanza induttiva Consideriamo un circuito elettrico a corrente alternata (Fig. 2, a), che include reattanza induttiva. Tale resistenza è una bobina con un piccolo numero di spire di filo di grande sezione, in cui la resistenza attiva è solitamente considerata uguale a 0.

Riso. 2. Circuito CA con reattanza induttiva

Attorno alle spire della bobina, al passaggio della corrente, si creerà un campo magnetico alternato che induce una fem di autoinduzione nelle spire. Secondo la regola di Lenz, l'effetto dell'induzione contrasta sempre la causa che lo provoca. E poiché l'autoinduzione è causata da variazioni della corrente alternata, ne impedisce il passaggio. La resistenza causata dall'autoinduzione è detta induttiva e si indica con la lettera x L. La reattanza induttiva della bobina dipende dalla velocità di variazione della corrente nella bobina e dalla sua induttanza L: dove X L è la reattanza induttiva, Ohm; – frequenza angolare della corrente alternata, rad/s; L è l'induttanza della bobina, G.

Frequenza angolare == ,

quindi, .

Capacità in un circuito a corrente alternata. Prima di iniziare la spiegazione, è opportuno ricordare che esistono alcuni casi in cui nei circuiti elettrici, oltre alla resistenza attiva e induttiva, è presente anche capacità. Un dispositivo progettato per accumulare cariche elettriche, è chiamato condensatore. Il condensatore più semplice- si tratta di due fili separati da uno strato di isolamento. Pertanto, fili multipolari, cavi, avvolgimenti di motori elettrici, ecc. hanno capacità. La spiegazione è accompagnata dalla visualizzazione del condensatore vari tipi e capacità con la loro connessione in un circuito elettrico. Propongo di considerare il caso in cui una reattanza capacitiva predomina nel circuito elettrico e la reattanza attiva e induttiva può essere trascurata a causa dei loro piccoli valori (Fig. 6, a). Se un condensatore è collegato a un circuito CC, attraverso il circuito non scorrerà corrente poiché tra le piastre del condensatore è presente un dielettrico. Se la capacità è collegata a un circuito di corrente alternata, la corrente / scorrerà attraverso il circuito, causata dalla ricarica del condensatore. Il sovraccarico si verifica perché la tensione alternata cambia direzione e quindi se colleghiamo un amperometro a questo circuito, indicherà la corrente di carica e scarica del condensatore. Anche in questo caso la corrente non passa attraverso il condensatore. L'intensità della corrente che passa in un circuito con reattanza capacitiva dipende dalla capacità del condensatore Xc ed è determinata dalla legge di Ohm

dove U è la tensione della sorgente emf, V; Xc – capacità, Ohm; / – forza attuale, A.

Riso. 3. Circuito CA con capacità

La capacità, a sua volta, è determinata dalla formula

dove C è la capacità del condensatore, F. Invito gli studenti a costruire un diagramma vettoriale di corrente e tensione in un circuito con capacità. Permettetemi di ricordarvi che studiando i processi in un circuito elettrico con reattanza capacitiva, si è riscontrato che la corrente anticipa la tensione di un angolo φ = 90°. Questo sfasamento di corrente e tensione dovrebbe essere mostrato su un diagramma d'onda. Descrivo graficamente una sinusoide di tensione sulla scheda (Fig. 3, b) e chiedo agli studenti di disegnare in modo indipendente una sinusoide di corrente che conduce la tensione di un angolo di 90°.

Sappiamo che la corrente di autoinduzione della bobina incontra la corrente crescente del generatore. Questo l'opposizione della corrente di autoinduzione della bobina alla corrente crescente del generatore è detta reattanza induttiva.

Parte dell'energia della corrente alternata del generatore viene spesa per superare questa contrazione. Tutta questa parte dell'energia viene completamente convertita nell'energia del campo magnetico della bobina. Quando la corrente del generatore diminuisce, diminuirà anche il campo magnetico della bobina, interrompendo la bobina e inducendo una corrente di autoinduzione nel circuito. Ora la corrente di autoinduzione fluirà nella stessa direzione della corrente decrescente del generatore.

Pertanto, tutta l'energia spesa dalla corrente del generatore per superare la contrazione della corrente di autoinduzione della bobina viene completamente restituita al circuito sotto forma di energia di corrente elettrica. Pertanto la reattanza induttiva è reattiva, cioè non provoca perdite di energia irreversibili.

L'unità della reattanza induttiva è Ohm

La reattanza induttiva è indicata con X L.

La lettera X- significa reattanza e L significa che questa reattanza è induttiva.

f - frequenza Hz, L - induttanza della bobina H, X L - reattanza induttiva Ohm

Rapporto tra le fasi U e I su X L

Poiché la resistenza attiva della bobina è uguale a zero (resistenza puramente induttiva), tutta la tensione applicata dal generatore alla bobina viene utilizzata per superare l'e. d.s. autoinduttanza della bobina. Ciò significa che il grafico della tensione applicata dal generatore alla bobina è uguale in ampiezza al grafico di e. d.s. autoinduzione della bobina ed è in antifase con essa.

La tensione applicata dal generatore alla reattanza puramente induttiva e la corrente che fluisce dal generatore attraverso la reattanza puramente induttiva sono sfasate di 90 0, cioè cioè la tensione anticipa la corrente di 90 0.

Oltre alla reattanza induttiva, una bobina reale ha anche una resistenza attiva. Queste resistenze sono da considerarsi collegate in serie.

Alla resistenza attiva della bobina, la tensione applicata dal generatore e la corrente proveniente dal generatore sono in fase.

Su una reattanza puramente induttiva, la tensione applicata dal generatore e la corrente proveniente dal generatore sono sfasate di 90 0. La tensione anticipa la corrente di 90 0. La tensione risultante applicata dal generatore alla bobina è determinata dalla regola del parallelogramma.

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La tensione risultante applicata dal generatore alla bobina guida sempre la corrente di un angolo inferiore a 90°.

L'entità dell'angolo φ dipende dai valori della resistenza attiva e induttiva della bobina.

Informazioni sulla resistenza della bobina risultante

La resistenza risultante della bobina non può essere trovata sommando i valori delle sue resistenze attive e reattive.

La resistenza della bobina risultante Z è

Ne esistono di due tipi: attivi e reattivi. L'attivo è rappresentato da resistori, lampade ad incandescenza, serpentine di riscaldamento, ecc. In altre parole, tutti gli elementi in cui la corrente circolante fa direttamente lavoro utile O, caso speciale, provoca il riscaldamento desiderato del conduttore. A sua volta, reattivo è un termine generale. Si riferisce alla reattanza capacitiva e induttiva. Negli elementi circuitali dotati di reattanza, durante il passaggio della corrente elettrica si verificano varie trasformazioni energetiche intermedie. Un condensatore (capacità) accumula carica e poi la rilascia nel circuito. Un altro esempio è la reattanza induttiva di una bobina, in cui parte dell'energia elettrica viene convertita in un campo magnetico.

In effetti, attivo "puro" o reattanza NO. C'è sempre una componente opposta. Ad esempio, quando si calcolano i cavi per le linee elettriche a lunga distanza, non viene presa in considerazione solo la capacità. E quando si considera la reattanza induttiva, è necessario ricordare che sia i conduttori che la fonte di alimentazione apportano le proprie modifiche ai calcoli.

Quando si determina la resistenza totale di una sezione di circuito è necessario sommare la componente attiva e quella reattiva. Inoltre, è impossibile ottenere una somma diretta utilizzando una normale operazione matematica, quindi utilizzano il metodo di addizione geometrico (vettoriale). Viene costruito un triangolo rettangolo, i cui due cateti rappresentano la resistenza attiva e induttiva, e l'ipotenusa è totale. La lunghezza dei segmenti corrisponde ai valori attuali.

Consideriamo la reattanza induttiva in un circuito a corrente alternata. Immaginiamo la catena più semplice, costituito da una fonte di alimentazione (EMF, E), un resistore (componente attivo, R) e una bobina (induttanza, L). Poiché la reattanza induttiva nasce a causa della fem autoinduttiva (Esi) nelle spire della bobina, è ovvio che aumenta con un aumento dell'induttanza del circuito e un aumento del valore della corrente che scorre attraverso il circuito .

La legge di Ohm per un circuito del genere è simile a:

E + E si = I*R.

Determinata la derivata della corrente nel tempo (I pr), possiamo calcolare l'autoinduzione:

E si = -L*I pr.

Il segno “-” nell'equazione indica che l'azione di Esi è diretta contro la variazione del valore corrente. La regola di Lenz afferma che con qualsiasi variazione di corrente si verifica una fem autoinduttiva. E poiché tali cambiamenti nei circuiti sono naturali (e si verificano costantemente), allora E si forma una significativa contrazione o, che è anche vero, resistenza. In caso di alimentazione questa dipendenza non è soddisfatta e se si tentasse di collegare una bobina (induttanza) a un circuito del genere si verificherebbe un classico cortocircuito.

Per superare Esi, la fonte di alimentazione deve creare una differenza di potenziale ai terminali della bobina tale che sia sufficiente, come minimo, a compensare la resistenza Esi. Ciò implica:

U cat = -E si.

In altre parole, la tensione ai capi dell'induttanza è numericamente uguale alla forza elettromotrice di autoinduzione.

Poiché all'aumentare della corrente nel circuito, aumenta a sua volta il campo di vortici generatori, provocando un aumento della controcorrente nell'induttanza, possiamo dire che esiste uno sfasamento tra tensione e corrente. Da ciò consegue una caratteristica: poiché la FEM di autoinduzione impedisce qualsiasi variazione della corrente, quando questa aumenta (il primo quarto del periodo su una sinusoide), viene generata una controcorrente dal campo, ma quando diminuisce (il secondo quarto ), al contrario, la corrente indotta è co-diretta con quella principale. Cioè, se assumiamo teoricamente l'esistenza di una fonte di energia ideale senza resistenza interna e induttanza senza un componente attivo, le fluttuazioni energetiche della “bobina sorgente” potrebbero verificarsi indefinitamente.