Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-70. Фазу и сдвиг фаз удобно указывать не в секундах, а в градусах. Если не искать строгих определений, то можно сказать, что фаза — это такой параметр переменного тока, который указывает, в какой именно момент времени этот переменный ток (э.д.с., напряжение) имеет то или иное мгновенное значение. Поэтому, указывая фазу, мы должны были бы, например, говорить так: «У мгновенного значения тока 5 А фаза такая — 10 часов 37 минут 16,3785 секунды 19 декабря 1985 года». Конечно, вести отсчет от начала нашей эры и определять фазу по секундомеру не очень-то удобно. И главное, не нужно. Вполне достаточно вести отсчет фазы от какого-либо условного момента времени, скажем от начала периода, от того момента, когда переменный ток проходит через ноль и начинается положительный полупериод. И отсчитывать фазу удобно не в секундах, а в долях периода. Тогда фазу можно было бы, например, указывать так: «У мгновенного значения тока 5 А фаза — 5 % всего периода». Из графика легко заметить, что фаза положительной амплитуды тока составляет 25 %, или, иначе, 1/4 периода, фаза отрицательной амплитуды — 75 %, или 3/4 периода, а фазы нулевых значений 0 %, 50 % и 100 % от длительности целого периода.

Фазу принято отмерять не в процентах, а в градусах, каждый градус — это 1/360 часть периода, то есть градусами в данном случае отсчитывают не угол, не температуру, а время. Название единицы измерения во всех этих случаях одинаковое — градус, а единицы измерения разные. Кстати, градусы как меру времени, меру периода можно легко связать с угловыми градусами, показывающими положение проводника, который вращается в магнитном поле (Р-44. Р-48;2).

Р-48; 1,2

Параметр «фаза» очень важен, а часто и необходим, например в тех случаях, когда в цепи действуют несколько переменных э.д.с. Чтобы оценить результаты такого взаимодействия, нужно знать, как сдвинуты фазы этих э.д.с. Насколько это важно, видно из примеров, приведенных на Р-48;3,4,5.

Р-48; 3,4,5

В первом случае нет сдвига фаз между двумя напряжениями, и их действия суммируются. А вот в третьем примере напряжения действуют друг против друга — сдвиг фаз между ними равен 180°, то есть, по сути дела, одно напряжение запаздывает по отношению к другому на полпериода. Или, что то же самое, на полпериода опережает его. Иногда фазу приходится учитывать еще и потому, что в цепи не совпадают по времени, то есть сдвинуты по фазе, напряжение и ток. В цепях переменного тока и такое возможно.

Т-71. Активное сопротивление: ток и напряжение совпадают по фазе. Активным называют сопротивление участка, если оно уменьшает ток в цепи, препятствует движению зарядов и одновременно отбирает у них часть мощности. Но разве бывает иначе? Разве может какой-либо элемент цепи препятствовать электрическому току и в то же время не отбирать у него энергию? Оказывается, может. Понятие «активное сопротивление» понадобилось именно потому, что есть, оказывается, элементы электрических цепей, которые оказывают сопротивление току, но мощности при этом не отбирают. О таких элементах говорят, что у них реактивное сопротивление.

События на участке с активным сопротивлением беспрекословно подчиняются закону Ома в том виде, в каком он был установлен для постоянного тока (Т-31 или Т-37). Амплитуда тока, например, равна амплитуде э.д.с., деленной на сопротивление, эффективное напряжение равно эффективному току, умноженному на сопротивление (Р-47), и т. д. Поэтому и максимум тока наблюдается точно в тот же момент, что и максимум напряжения, то есть между током и напряжением нет никакого сдвига фаз (Р-45;5). Т-72. Под действием переменного напряжения в цепи конденсатора идет переменный ток. Постоянный ток через конденсатор не проходит — в диэлектрике просто нет свободных зарядов, которые могли бы создавать ток, и включение конденсатора в цепь постоянного тока равносильно разрыву этой цепи. Однако же в момент, когда конденсатор заряжается или разряжается, ток в цепи идет — заряды идут к обкладкам или уходят с них (Р-29). И такое движение зарядов будет происходить в цепи при любом изменении напряжения на конденсаторе. Увеличится напряжение, значит, пойдут на обкладки дополнительные заряды и на какое-то мгновение появится зарядный ток в цепи. Уменьшится напряжение — и часть зарядов уйдет с обкладок, появится кратковременный разрядный ток, ток обратного направления.