Елементи на съпротивление, индуктивност и капацитет
Електрическото съпротивление е физическа величина, която характеризира свойствата на проводника да предотвратява преминаването наелектрически токи е равно на отношението нанапрежениетов краищата на проводника къмтока, протичащ през него. Съпротивлението за AC вериги и за променливи електромагнитни полета се описва от гледна точка на импеданс и вълново съпротивление. Съпротивление (резистор) се нарича също радиокомпонент, предназначен да бъде въведен в електрически вериги на активно съпротивление.
Съпротивлението (често означавано с букватаRилиr) се счита, в определени граници, за постоянна стойност за даден проводник; може да се изчисли като
U—електрическа потенциална разликав краищата на проводника;
I-сила, протичаща между краищата на проводника под въздействието на потенциалната разлика
Реактивно съпротивление -Електрическо съпротивление, дължащо се на преноса на енергия от ACелектрическоили магнитно поле (и обратно).
Реактивното съпротивление определя въображаемата част от импеданса:
, където е импедансът, е стойността на активното съпротивление, е стойността на реактивното съпротивление, е имагинерната единица.
В зависимост от знака на големината на всеки елемент от електрическата верига се казват три случая:
- - елементът проявява свойствата на индуктивност.
- - елементът има чисто активно съпротивление.
- — елементът проявява капацитивни свойства.
Стойността на реактивното съпротивление може да бъде изразена чрез стойностите на индуктивните и капацитивните съпротивления:
Индуктивното съпротивление ( ) се дължи на появата на ЕМП на самоиндукция в елемент на електрическа верига. промянаток и в резултат на това промяната в неговото магнитно поле причинява обструктивна промяна в този токов ЕМП на самоиндукция. Стойността на индуктивното съпротивление зависи от индуктивността на елемента и честотата на протичащия ток:
Капацитивно съпротивление ( ). Стойността на капацитивното съпротивление зависи от капацитета на елемента, а също и от честотата на протичащия ток:
Тук е цикличната честота, равна на .
Пряката и обратната зависимост на тези съпротивления от честотата на тока води до факта, че с увеличаване на честотата индуктивното съпротивление започва да играе все по-важна роля и капацитивното съпротивление става все по-малко.
Електрическият капацитет е характеристика на проводник, мярка за способността му да натрупва електрически заряд. В теорията на електрическите вериги капацитетът е взаимният капацитет между два проводника; параметър на капацитивния елемент на електрическата верига, представен под формата на двутерминална мрежа. Такъв капацитет се определя като съотношението на големината на електрическия заряд към потенциалната разлика между тези проводници.
В системата SI капацитетът се измерва във фаради. В системата cgs в сантиметри.
За единичен проводник капацитетът е равен на съотношението на заряда на проводника към неговия потенциал, като се приеме, че всички останали проводници са в безкрайност и че потенциалът на точката в безкрайност се приема равен на нула. В математическа форма това определение има формата
къдетоQе зарядът,Uе потенциалът на проводника.
Капацитетът се определя от геометричните размери и форма на проводника и електрическите свойства на околната среда (диелектричната му проницаемост) и не зависи от материала на проводника. Например, капацитетът на проводяща топка с радиусRе (в системата SI):C= 4πε0εR.
Концепцията за капацитет също се отнася до система от проводници, по-специално,към система от два проводника, разделени от диелектрик - кондензатор. В този случайвзаимен капацитет на тези проводници (плочи на кондензатор) ще бъде равен на съотношението на заряда, натрупан от кондензатора, към потенциалната разлика между плочите.
къдетоSе площта на една плоча (приема се, че са равни),dе разстоянието между плочите,εе относителната диелектрична проницаемост на средата между плочите,ε0= 8.854×10 −12 F/m е електрическата константа
Индуктивност (иликоефициент на самоиндукция ) е коефициентът на пропорционалност между електрическия ток, протичащ във всяка затворена верига, и магнитния поток, създаден от този ток през повърхността, чийто край е тази верига.
Във формулата
- магнитен поток,I- ток във веригата,L- индуктивност.
Понякога те говорят за индуктивността на прав безконечен проводник (това предполага магнитния поток, създаден от него през ограничена от него полуравнина).
Чрез индуктивността се изразява ЕМП на самоиндукция във веригата, която възниква, когато токът се променя в нея:
.
От тази формула следва, че индуктивността е числено равна на ЕМП на самоиндукция, която възниква във веригата, когато токът се промени с 1 A за 1 s.
За дадена сила на тока индуктивността определя енергията на магнитното поле на тока:
.
На практика секциите на веригата със значителна индуктивност се изпълняват под формата на индуктори.