Потужність змінного струму

Змінний струм несе енергію. Тому вкрай важливим є питання про потужності в колі змінного струму.

Нехай U та І – миттєві значення напруги і сили струму на даній ділянці ланцюга. Візьмемо малий інтервал часу dt – настільки малий, що напруга і струм не встигнуть за цей час скільки-небудь змінитися; іншими словами, величини U і I можна вважати постійними протягом інтервалу dt.

Нехай за час dt через наш ділянку пройшов заряд dq = Idt (відповідно до правила вибору знака для сили струму заряд dq вважається позитивним, якщо він переноситься в позитивному напрямку, і негативним в іншому випадку). Електричне поле рухомих зарядів вчинила при цьому роботу

dA = Udq = UI dt.

Потужність струму P – це відношення роботи електричного поля до часу, за яке ця робота здійснена:

Точно таку ж формулу ми отримали у свій час для постійного струму. Але в даному випадку потужність залежить від часу, здійснюючи коливання разом струмом і напругою; тому величина (3.118) називається ще миттєвої потужністю.

Через наявність зсуву фаз сила струму і напруга на ділянці не зобов’язані збігатися по знаку (наприклад, може статися так, що напруга позитивно, а сила струму негативна, або навпаки). Відповідно, потужність може бути як позитивною, так і негативною. Розглянемо трохи докладніше обидва ці випадки.

1. Потужність позитивна: P> 0. Напруга і сила струму мають однакові знаки. Це означає, що напрямок струму збігається з напрямком електричного поля зарядів, що утворюють струм. У такому випадку енергія ділянки зростає ,: вона надходить на дану ділянку із зовнішнього ланцюга (наприклад, конденсатор заряджається).

2. Потужність негативна: P <0. Напруга і сила струму мають різні знаки. Стало бути, ток тече проти поля рухомих зарядів, які складають цей самий струм.

Як таке може статися? Дуже просто: електричне поле, що виникає на ділянці, як би «переважує» поле рухомих зарядів і «продавлює» струм проти цього поля. У такому випадку енергія ділянки убуває ,: ділянку віддає енергію в зовнішній ланцюг (наприклад, конденсатор розряджається).

Якщо ви не цілком зрозуміли, про що щойно йшлося, не переживайте – далі будуть конкретні приклади, на яких ви все і побачите.

Посилання на основну публікацію