Электричество шаг за шагом

Т-135. Индуктивное сопротивление X_L, как и обычное активное сопротивление R, говорит о том, какой будет ток при данном напряжении, однако, в отличие от R, мощности X_L не потребляет. Теперь о соотношении между током и напряжением. Это соотношение автоматически устанавливается таким образом, чтобы мешающая току э.д.с. самоиндукции E_L в точности уравновешивалась бы напряжением U_L на катушке. С подобной автоматикой мы уже встречались: постоянное напряжение на последовательно соединённых резисторах автоматически распределялось так, чтобы ток во всей цепи был одинаковым. Вот пример работы автоматики в катушке, по которой идёт переменный ток. Допустим, что в какой-то момент напряжение U_L увеличилось в два раза, и вместе с ним в соответствии с законом Ома в два раза увеличился ток. При этом, конечно, увеличилась и скорость его возрастания: если, например, раньше за 1 с ток нарастал до амплитуды 1 А, то теперь он будет за ту же секунду нарастать до 2 А, то есть скорость нарастания тока будет в два раза больше. А значит, возрастёт э.д.с. самоиндукции E_L противодействующая изменениям тока, но рост её автоматически остановится, когда E_L уравняется с напряжением U_L.

ВК-163.Наряду с электростанциями нас окружает множество машин-помощников, имеющих собственные источники электричества. Взять, к примеру, велосипедный электрогенератор или карманный фонарик, где вместо батарей лампочку кормит электричеством маленький генератор, который приводится в действие рукой. А с другой стороны, пассажирский самолёт, его моторы между делом вращают роторы генераторов, снабжающих электричеством множество двигателей, насосов, навигационных приборов.

Ток в катушке уменьшится и в том случае, если увеличить её индуктивность L, при этом должна возрасти э.д.с. самоиндукции E_L, и чтобы она не превысила подводимое к катушке напряжение U_L автоматически уменьшится ток, компенсируя рост L. Напомним: э.д.с. самоиндукции в равной мере зависит и от индуктивности катушки, и от скорости изменения тока, а значит, от частоты f.

Итак, увеличение частоты f и увеличение индуктивности L влечёт за собой уменьшение тока в катушке. Это позволяет объединить частоту/и индуктивность L в единой характеристике с названием «индуктивное сопротивление» X_L и с его помощью получить простые формулы закона Ома.

Индуктивное сопротивление X_L похоже на ёмкостное Х_с тем, что меняется с частотой. Но если с увеличением частоты f сопротивление Х_с падает, то X_L с ростом частоты тоже растёт. Катушка, если пренебречь сопротивлением её проводов, так же, как и конденсатор, оказывается не активным, а реактивным элементом цепи, и индуктивное сопротивление X_L, так же, как ёмкостное Х_с, влияет на величину тока, но мощности от генератора не потребляет. Всё, что в какие-то моменты катушка отбирает у генератора на создание магнитного поля, она отдаёт в цепь обратно, когда это поле исчезает. И происходит такое «беру-отдаю» много и очень много раз в течение каждой секунды.

Т-136. Индуктивное сопротивление X_L катушки и её активное сопротивление R нельзя просто сложить, чтобы подсчитать их общее сопротивление. Пытаясь выяснить, откуда берётся и от чего зависит индуктивное сопротивление X_L катушки, мы договорились не учитывать её активное сопротивление R. Так действительно можно поступать, если R во много раз меньше, чем X_L, и поэтому на процессы в цепи практически не влияет. Но это бывает не всегда, случается, что X_L и R вполне соизмеримы, а кроме того, вместе с катушкой в цепь может быть включено какое-нибудь другое активное сопротивление, например, гасящее или нагрузка. Поэтому попробуем посмотреть, что происходит в цепи из двух последовательных элементов — чистой индуктивности L и сопротивления R, в котором объединены все имеющиеся активные сопротивления, в том числе и сопротивление провода, из которого сделана катушка.