Электричество шаг за шагом

Т-132. Синусоидальное напряжение создаёт синусоидальный ток через конденсатор; ток опережает напряжение (или, иначе, напряжение отстаёт от тока) на 90 градусов. Для начала попробуем постепенно менять постоянное напряжение на конденсаторе, подключив его к делителю напряжения. Мы уже знаем, что в момент, когда напряжение на конденсаторе меняется, в его цепи идёт зарядный либо разрядный ток — избыточные заряды двигаются к обкладкам либо уходят с них. Чем резче, чем быстрее мы меняем напряжение на конденсаторе, тем больше эти токи, что вполне объяснимо. Если взять конденсатор ёмкостью 1 Ф и изменить на нём напряжение на 1 В, то на обкладках накопится лишний кулон зарядов — 1 К, это следует из самого определения единицы ёмкости фарад. В случае если менять напряжение быстро и если, скажем, заряд 1 К перейдёт на обкладки за 0,1 с, то средний ток составит 10 А. А если менять напряжение на конденсаторе медленнее, если, например, увеличить напряжение на 1 В за 10 с, то зарядный ток будет значительно меньше и составит лишь 0,1 А.

Теперь мы можем, несколько опережая главные события, предварительно взглянуть на рисунок Р-61. Напряжение, действующее на конденсаторе, всё время меняется и создаёт ток в цепи — то зарядный, то разрядный. Это заряды периодически то приходят на обкладки конденсатора, то уходят с них. Наибольший ток будет в те моменты, когда напряжение меняется с максимальной скоростью, то есть когда оно проходит через ноль (в частности, фаза 180°). Во время амплитуды напряжения (фазы 90° и 270°) ток в цепи равен нулю — какое-то неуловимое мгновение напряжение как бы не меняется, оно уже перестало расти, но ещё не начало уменьшаться. Когда напряжение растёт (приближается к положительной амплитуде), мы считаем ток положительным. Когда напряжение падает (изменяется в сторону отрицательной амплитуды), направление тока меняется на обратное, и мы называем это направление отрицательным.

Подведём итог, он очень важен и прост. Если на конденсатор подано синусоидальное напряжение U_с, то скорость его изменения тоже синусоида, и поэтому в цепи течёт синусоидальный ток I_с. Но скорость и само напряжение сдвинуты по фазе на 90 градусов, и поэтому такой же фазовый сдвиг существует между напряжением на конденсаторе и током в его цепи. Конкретно, меняясь так же, как скорость изменения U_c, ток опережает напряжение на 90 градусов — на четверть периода. Или, что то же самое, напряжение отстаёт от тока на 90 градусов. Это не нужно понимать так, будто ток появляется раньше, чем мы прикладываем к конденсатору напряжение, подобное невозможно. Просто амплитуда тока наступает на четверть периода раньше, чем амплитуда напряжения.

Т-133. Ёмкостное сопротивление Хс, как и R, измеряется в омах и говорит о том, какой будет ток при данном напряжении, однако мощности Хс не потребляет. Возьмём из предыдущего раздела твёрдо установленную истину: если к конденсатору подвести переменное напряжение, то в цепи этого конденсатора пойдёт переменный ток. Причём сила тока может быть различной, она, в частности, зависит от ёмкости С конденсатора — чем больше С, тем больше ток (при одном и том же напряжении!), поскольку больше зарядов движется в цепи при заряде и разряде конденсатора.

ВК-159.В мощном электрогенераторе основные обмотки (в них создаётся выходная мощность) размещены в статоре, а в роторе находится электромагнит — в таком варианте через скользящие контакты легче передавать необходимую мощность. В статоре трёхфазного генератора три обмотки, сдвинутые на угол 120 градусов. Электромагнит, вращаясь, поочерёдно проходит мимо каждой из них и поочерёдно наводит в них три переменные э.д.с., сдвинутые по фазе (по времени) на 120 градусов, то есть на 1/3 периода.