Активное сопротивление это. Активное сопротивление в электрических цепях: характеристики, виды и применение

alexxlabРазное
Что такое активное сопротивление в электрической цепи. Как оно отличается от реактивного сопротивления. Какие элементы цепи обладают активным сопротивлением. Как рассчитать активное сопротивление. Где применяется активное сопротивление на практике.

Содержание

Что такое активное сопротивление в электрической цепи

Активное сопротивление — это свойство элементов электрической цепи необратимо преобразовывать электрическую энергию в тепловую. Оно характеризует способность проводника препятствовать прохождению электрического тока.

Основные характеристики активного сопротивления:

  • Не зависит от частоты переменного тока
  • Измеряется в Омах (Ω)
  • Обозначается латинской буквой R
  • Вызывает падение напряжения и выделение тепла при прохождении тока
  • Является скалярной величиной (имеет только числовое значение)

Активное и реактивное сопротивление: в чем разница

Активное сопротивление необходимо отличать от реактивного сопротивления. В чем же заключаются ключевые различия?


Активное сопротивлениеРеактивное сопротивление
Преобразует электроэнергию в теплоНакапливает энергию в магнитном или электрическом поле
Не зависит от частоты токаЗависит от частоты тока
Одинаково для постоянного и переменного токаВозникает только в цепях переменного тока
Вызывает необратимые потери энергииНе вызывает потерь энергии

Элементы электрической цепи с активным сопротивлением

Какие элементы электрической цепи обладают активным сопротивлением? К ним относятся:

  • Резисторы
  • Реостаты
  • Лампы накаливания
  • Нагревательные элементы
  • Провода и кабели

Любой реальный проводник обладает некоторым активным сопротивлением. Даже сверхпроводники при температуре выше критической имеют ненулевое сопротивление.

Как рассчитать активное сопротивление

Для расчета активного сопротивления используется закон Ома:

R = U / I

Где:

  • R — активное сопротивление (Ом)
  • U — напряжение на участке цепи (В)
  • I — сила тока (А)

Также активное сопротивление проводника можно рассчитать по формуле:

R = ρ * l / S


Где:

  • ρ — удельное сопротивление материала (Ом·м)
  • l — длина проводника (м)
  • S — площадь поперечного сечения (м²)

Активное сопротивление в цепях переменного тока

В цепях переменного тока активное сопротивление проявляет те же свойства, что и в цепях постоянного тока. Однако есть некоторые особенности:

  • Ток и напряжение на активном сопротивлении совпадают по фазе
  • Мгновенная мощность всегда положительна
  • Средняя мощность за период равна активной мощности
  • Активное сопротивление не влияет на сдвиг фаз между током и напряжением

Применение активного сопротивления на практике

Где на практике используется активное сопротивление? Основные области применения:

  • Регулировка силы тока в цепи (реостаты)
  • Преобразование электроэнергии в тепло (нагреватели)
  • Измерение электрических величин (шунты, добавочные резисторы)
  • Ограничение тока в цепи (токоограничивающие резисторы)
  • Деление напряжения (делители напряжения)
  • Создание эталонов сопротивления

Влияние активного сопротивления на работу электрических цепей

Активное сопротивление оказывает существенное влияние на работу электрических цепей:


  • Вызывает падение напряжения на участках цепи
  • Приводит к потерям электроэнергии в виде тепла
  • Ограничивает максимальный ток в цепи
  • Снижает КПД электрических устройств
  • Влияет на форму сигнала в RC- и RL-цепях

Поэтому при проектировании электрических схем необходимо учитывать активное сопротивление всех элементов.

Способы уменьшения активного сопротивления

В ряде случаев требуется уменьшить активное сопротивление элементов цепи. Как этого добиться?

  • Использовать материалы с меньшим удельным сопротивлением
  • Увеличить сечение проводников
  • Уменьшить длину проводников
  • Применять параллельное соединение резисторов
  • Охлаждать элементы цепи

Эти методы позволяют снизить потери энергии и повысить эффективность электрических устройств.

Измерение активного сопротивления

Для измерения активного сопротивления используются различные методы и приборы:

  • Омметры
  • Мультиметры
  • Мосты постоянного тока
  • Метод амперметра-вольтметра
  • Метод замещения

Выбор метода зависит от требуемой точности, диапазона измерений и условий проведения измерений.


Зависимость активного сопротивления от температуры

Активное сопротивление большинства материалов зависит от температуры. Эта зависимость описывается формулой:

R = R₀(1 + α(T — T₀))

Где:

  • R — сопротивление при температуре T
  • R₀ — сопротивление при начальной температуре T₀
  • α — температурный коэффициент сопротивления

Для металлов α > 0, то есть их сопротивление растет с повышением температуры. У полупроводников α < 0, их сопротивление уменьшается при нагреве.


Активное сопротивление – амплитуда, формула для закона Ома, пример энергия, величина (11 класс)

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 77.

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 77.

Цепи переменного тока имеют важное отличие от цепей постоянного тока. Сопротивления в них имеют две составляющих: активную и реактивную. Поговорим о свойствах и особенностях активного сопротивления.

Активное и реактивное сопротивление

В 11 классе известно, что постоянный электрический ток — это направленное движение зарядов по проводнику. Переменный ток — это колебания электрических зарядов вокруг некоторого среднего положения. Двигаясь или колеблясь, заряды совершают работу, которая выделяется на сопротивлении нагрузки.

Рис. 1. Электрический ток.

Сопротивление, на котором энергия электрического тока выделяется в виде тепла, называется активным. В цепи постоянного тока сопротивления бывают только активными. В цепи переменного тока могут быть элементы, которые оказывают сопротивление прохождению тока, но мощность на них не выделяется — такие сопротивления называются реактивными.

Если активное сопротивление преобразует энергию движения электронов в тепло, то реактивное сопротивление часть периода запасает энергию движения электронов (оказывая сопротивление), а часть периода — отдает запасенную энергию электронам.

Активным сопротивлением обладают резисторы, кроме того, любой реальный проводник также обладает некоторым активным сопротивлением. Реактивным сопротивлением обладают конденсаторы и катушки индуктивности.

Рис. 2. Полная цепь переменного тока.

Активное сопротивление в цепи переменного тока

Определим величину тока в цепи переменного тока с чисто активным сопротивлением.

Рис. 3. Схема с чисто активной нагрузкой.

Для переменного тока закон, по которому меняется мгновенное значение напряжения, имеет следующий вид:

$$U=U_m sin(\omega t+\varphi)$$

Мгновенное значение тока через любой элемент находится по закону Ома:

$$I ={U \over R}$$

Подставляя предыдущую формулу в закон Ома, получим:

$$I={U_m sin(\omega t+\varphi)\over R}=I_m sin(\omega t+\varphi)$$

Из этой формулы видно, что колебания силы тока в цепи с чисто активным сопротивлением имеют ту же частоту и фазу, что и колебания напряжения. 2Rt$$

Указанные соотношения справедливы только для чисто активных сопротивлений. Для сопротивлений, которые имеют реактивную составляющую, к примеру, для катушки индуктивности, зависимость мгновенного значения тока сложнее, и закон Джоуля-Ленца в таком виде использовать нельзя.

Любой реальный проводник обладает некоторой индуктивностью, а между любыми частями реальных проводников и элементов существует некоторая электроемкость. Поэтому чисто активных сопротивлений, строго говоря, не существует. Любое реальное активное сопротивление имеет некоторую реактивную составляющую. На низких частотах она очень мала, и ею пренебрегают. На высоких же частотах ею пренебречь нельзя, и она всегда оказывает заметное влияние на поведение и параметры цепи.

Что мы узнали?

Сопротивление, на котором энергия электрического тока выделяется в виде тепла, называется активным. Оно не обладает инерционностью. Ток, протекающий через активное сопротивление, синфазен с напряжением на нем, и его можно найти по закону Ома для действующих значений.

Мощность, выделяемая на активном сопротивлении, можно найти по закону Джоуля-Ленца для действующих значений.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

    Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 77.

А какая ваша оценка?

Реактивное сопротивление: формирование электросопротивления

В электротехнике активным и реактивным сопротивлением принято называть величину, характеризующую силу противодействия участка электрической цепи направленному (упорядоченному) движению частиц или квазичастиц — носителям электрического заряда. Это противодействие формируется методом преобразования электроэнергии в иные формы энергии. В случае необратимого изменения электрической энергии звена цепи в иные виды энергии, противодействие будет активным.

  • Особенность активного и реактивного сопротивления
  • Электротехнический закон реактанса
  • Электрический импеданс

Особенность активного и реактивного сопротивления

Сеть с переменным током обладает необратимой трансформацией и передачей энергии элементам электрической цепи. Осуществляя обменный процесс электроэнергии с компонентами цепи и источником питания, сопротивление будет реактивным.

Если в качестве примера рассматривать микроволновую печь, электрическая энергия в ней необратимо конвертируется в тепловую, в результате чего микроволновая печь получает активное противодействие, равно как элементы, трансформирующие электрическую энергию в световую, механическую и т. д.

Переменный ток, проходя через сосредоточенные электрические элементы, формирует реактивное сопротивление, которое вызвано главным образом индуктивностью и ёмкостью.

Активное сопротивление находится в прямой зависимости от количества полных циклов изменения электродвижущей силы (ЭДС), произошедших за одну секунду. Чем больше это количество, тем выше активное сопротивление.

Однако немало потребителей имеют индуктивные и емкостные свойства в момент прохождения сквозь них переменного тока. К ним можно отнести:

  • конденсаторы;
  • дроссели;
  • электромагниты;
  • трансформаторы.

Следует учитывать как активное, так и реактивное сопротивление, которое обусловлено присутствием в электропотребителе емкостного и индуктивного признака. Прерывая и замыкая цепь постоянного тока, проходящего по любой из обмоток, параллельно с преобразованием тока произойдет и изменение магнитного потока внутри самой обмотки, в итоге в ней появляется электродвижущая сила самоиндукции.

Аналогичная ситуация будет проявляться и в обмотке, подключенной к цепи с переменным током, с тем лишь отличием, что в этом случае ток беспрерывно меняется как по параметру, так и в направлении. Отсюда следует, что беспрерывно будет меняться параметр магнитного потока, проникающего в обмотку, в которой индуктируется электродвижущая сила самоиндукции.

Вместе с тем вектор электродвижущей силы неизменно таков, что он препятствует преобразованию тока. Следовательно, при нарастании внутри обмотки электродвижущая сила самоиндукции будет ставить своей целью приостановить возрастание тока, а при уменьшении — напротив, будет стараться сохранить убывающий ток.

Получается, что ЭДС, появляющаяся внутри проводника (обмотки), задействованного в цепи переменного тока, постоянно будет противодействовать току, препятствуя его изменению. Другими словами, ЭДС можно расценивать как вспомогательное сопротивление, которое совместно с активным сопротивлением катушки создает синергический эффект противодействия идущему через катушку переменному току.

Электротехнический закон реактанса

Формирование реактивного сопротивления происходит с помощью спада реактивной мощности, израсходованной на создание электромагнитного поля в электрической цепи. Спад реактивной мощности образуется способом подсоединения к преобразователю аппарата с активным сопротивлением.

Двухполюснику, подключенному к цепи, получается аккумулировать только лимитированную долю заряда до изменения полярности напряжения на диаметрально противоположную. Благодаря этому электроток не опускается до нулевой отметки, как в цепях постоянного тока. Накопление заряда конденсатором напрямую зависит от частоты электротока.

Формулой реактивного сопротивления определяется мнимая часть импеданса:

Z = R+jX, где Z — комплексное электросопротивление, R — активное электросопротивление, X — реактивное электросопротивление, j — мнимая единица.

Величину реактивного электросопротивления можно выразить через значения ёмкостного и индуктивного противодействия.

Электрический импеданс

Полное сопротивление цепи переменного тока или импеданс есть отражение трансформирующейся во времени величины тока. В электротехнической литературе обозначается латинской буквой Z. Импеданс является двумерной (векторной) величиной, включающей в себя две независимые скалярные одномерные характеристики: активное и реактивное противодействие переменному электротоку. Проще говоря, полное сопротивление — это активное и реактивное в сумме.

Активный компонент импеданса, обозначаемый буквой R, является критерием уровня, с которым материал противодействует потоку отрицательно заряженных частиц среди своих атомов. Низкоомными материалами принято считать:

  • золото;
  • серебро;
  • медь.

Высокоомные материалы называют диэлектриками или изоляторами. К перечню таких материалов можно отнести:

  • полиэтилен;
  • слюду;
  • оргстекло.

Вещества с промежуточной степенью противодействия относят к группе полупроводников. В эту группу входят:

  • окисды металлов;
  • сернистые соединения;
  • соединения с селеном;
  • химические элементы (мышьяк, германий, фосфор, кремний, сера, теллур, углерод, гален и др.).

Полное сопротивление вычисляется по формуле: Z = √ R2 +(XL — XC)2, где: R — активное электросопротивление; XL — индуктивное сопротивление, единица измерения Ом; XC — емкостное противодействие, единица измерения Ом. Полное противодействие рассчитывается пошагово. Вначале рисуют схему, потом вычисляют равнозначные противодействия индивидуально для активного, индуктивного и емкостного компонентов нагрузки и вычисляется полное противодействие электрической цепи.

активное словосочетание сопротивления | значение и примеры использования

Эти слова часто используются вместе. Нажмите на ссылки ниже, чтобы изучить значения. Или посмотрите другие словосочетания с сопротивлением.

Эти примеры взяты из корпусов и источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Кембриджского словаря, издательства Кембриджского университета или его лицензиаров.

Пассивное сопротивление должно было быть «мужским, смелым и пылким по своему духу» и способным переключаться на активный сопротивление .

Из Кембриджского корпуса английского языка