Ємність і потужність електричного кола

Енергія передається за допомогою електричних ланцюгів. У фізиці передача енергії позначається w. Перехід електромагнітної енергії в теплову, в тому числі процес розсіювання енергії, характеризується численними перетвореннями і інтенсивністю.

Інтенсивність передачі або перетворення енергії прийнято називати потужністю. Вона позначається латинською буквою p.

Іншими словами, даним чином визначають, скільки енергії передається за певну одиницю часу. Той же принцип діє при розрахунку розсіювання енергії за одиницю часу.

миттєва потужність
Для миттєвого визначення потужності в електричному ланцюзі вводиться формула у вигляді:

P = ui

Миттєва потужність володіє двома видами елементів:

  • постійної складової;
  • гармонійної складової.

Миттєва потужність має кутову частоту, яка перевищує кутову частоту напруги і струму в два рази. При негативних значеннях миттєвої потужності енергія буде повертатися до джерела живлення. Це говорить про те, що напрямки напруги і струму мають протилежні значення в двухполюсника.

Подібне повернення енергії до джерела відбувається через те, що йде енергетичний запас в електричних і магнітних полях на рівні ємнісних і індуктивних елементів. Вони входять до складу двухполюсника.

Активна потужність – середнє значення миттєвої потужності за певний період часу.

Активна потужність при споживанні пасивним двополюсників не має негативних значень. На вході пасивного двухполюсника буде фіксуватися. Ситуація, при якій P = 0, можлива в теорії, але тільки для двухполюсника без активних опорів. У ньому повинні бути:

  • ємнісні елементи;
  • ідеальні індуктивні елементи.

Ідеальна ємність

Конденсатори є ідеальної ємністю в електричному ланцюзі. У котушці індуктивності і конденсаторах активна потужність не споживається, тобто P = 0. У цей момент не відбувається перетворення енергії в інші її види незворотного характеру, а фіксується лише циркуляція наявної енергії. Тобто електрична енергія запасається в електричному полі конденсатора або магнітному полі котушки. Процес відбувається приблизно протягом 25 відсотків часу періоду. Потім енергія знову повертається в мережу.

Конденсатор і котушку індуктивності через що відбуваються в них процесів іноді називають реактивними елементами. Їх опору прийнято називати реактивними. Виняток становить резистор, так як він володіє активним опором.

Інтенсивність обміну енергії характеризується:

  • найбільшим значенням швидкості надходження енергії в магнітне поле котушки;
  • найбільшою швидкістю надходження енергії в електричне поле конденсатора.

Цю інтенсивність часто називають реактивною потужністю.

При індуктивному навантаженні реактивна потужність буде мати позитивні значення. При випереджаючому струмі ємнісний навантаження – негативні.

Реактивна потужність для ідеальної котушки індуктивності буде пропорційна максимальному запасу енергії в котушці і частоті.

Коефіцієнт потужності – відношення повної потужності до активної потужності. Він дорівнює косинусу кута зрушення між напругою і струмом.

Крім активної і повної потужності використовують поняття комплексної потужності. Реактивна потужність характеризується циркуляцією між споживачем і джерелом. Реактивний струм не здійснює роботу, що призводить до невиправданих втрат в силовому обладнанні. Це веде до підвищення рівня встановленої потужності. Тому в даний час існує тенденція на збільшення потужності в електричних ланцюгах.

Багато споживачів у вигляді різних електродвигунів та інших приладів і пристроїв використовують навантаження активно-індуктивного характеру. За умови підключення до подібної навантаженні конденсаторів загальний струм споживача наблизиться до значень фази по напрузі. Це означає, що він збільшується, але загальна величина струму зменшується за умови постійної активної потужності. Цей факт призводить до втрати загальної величини струму в електричних ланцюгах. Конденсатори покликані підвищувати потужність.

Електричне коло з ємністю

Конденсатори є елементами електричного кола, які мають значну ємністю. Будь-які два провідники, розташовані поруч, мають власні ємності. При невеликій поверхні провідника ємність досить невелика, тому її зазвичай не беруть до уваги.

При розгляді електричного кола виділяють основні її елементи:

  • конденсатор;
  • джерело живлення;
  • ємність.

Конденсатори є ідеальними діелектриками, тому його активний опір дорівнює нулю. До електричного кола з конденсатором підводять напругу. Під його впливом виникає струм. В цей час на кожній стороні конденсатора починає накопичуватися заряд.

Ємність є головним параметром електричного кола. Під ємністю між двома тілами називають відношення абсолютної величини заряду одного з тіл до різниці потенціалів, яка виникає між цими тілами. Ця дія обумовлює заряд в даних тілах.

Ємність, як основний параметр електричного кола, можна охарактеризувати в інтегральної формі електричного поля ділянки ланцюга. Їм є конденсатор. Подібна форма залежить від геометричних розмірів, форми електродів, а також електричних властивостей середовища між електродами конденсатора.

Ємність вимірюють у Фарада. Також застосовуються більш дрібні одиниці виміру (мікрофарад, нанофарадах і інші).

ПОДІЛИТИСЯ: