РЕАКТИВНИЙ ОПИР
1.6. Реактивний опір.
Якщо через обмотку котушки індуктивності з магнітопроводом (сердечником) пропустити змінний струм, що змінюється за синусоїдальним законом simt (див. рис. 3), виникне магнітний потік, що намагнічує магнітопровід. Струм та магнітний потік у магнітопроводі будуть також змінними і порушать в обмотці ЕРС індукції. Вона дорівнює напрузі на висновках котушки, і в той же час пропорційна швидкості зміни магнітного потоку. Через війну напруга буде зсунуто фазою на -90° щодо струму. Це означає, що струм відстає фазою на 90° від напруги. Струм, що протікає через котушку, називається реактивним, і на відміну від струму через активний опір, він не призводить до витрати потужності. Крім того, напруга на котушці при фіксованому струмі пропорційно до частоти, отже, опір котушки зростає з частотою. Напруга на котушці може бути розрахована за законом Ома, в який як опір треба підставити індуктивний опір котушки: XL = jL = j2fL(індуктивний опір). Перед позначенням реактивного опору ставлять символ j, що в математиці позначає уявну величину, що дорівнює квадратному кореню з -1. Подивимося тепер, що вийде, якщо до пластин конденсатора докласти змінну напругу, що змінюється за синусоїдальним законом simt. Через конденсатор потече змінний струм, викликаний тим, що пластини конденсатора повинні будуть перезаряджатися стільки разів на секунду, скільки разів струм змінює свій напрямок. Заряд на пластинах прямо пропорційний доданій напрузі (q = CU), а струм пропорційний швидкості зміни заряду (I = dq/dt). Таким чином, струм через конденсатор також реактивний, але випереджає напругу на 90°. Струмпропорційний частоті, отже, ємнісний опір конденсатора обернено пропорційно частоті: Хс = 1/jС = -j/С(ємнісний опір). Залежність реактивних опорів від частоти показано на рис. 6,а. У реальних електричних ланцюгах зустрічаються як реактивні, індуктивні та ємнісні, так і активні опори. Разом вони утворюють комплексні, або повні опори, що позначаються буквою Z і математично є комплексними числами, що містять дійсну R і уявну X частини: Z = R + jX(повний опір).
Як складаються активні опори при послідовному та паралельному з'єднанні, ми вже вивчали (рис. 2, г), і тепер нам залишилося сказати, що і повні опори складаються так само, тільки не треба забувати про знак реактивного опору та символ j. Буде дуже корисно, якщо ви трохи потренуєтесь і спробуєте написати повний опір ланцюгів, що містять різним чином включені котушки індуктивності, конденсатори та резистори (рис. 6, б-д). Дуже скоро ви переконаєтеся, що один і той же повний опір на одній заданій частоті можуть мати ланцюги, виконані по-різному, і це відкриває можливість їх перетворення. Наприклад, ланцюг із послідовно з'єднаних резистора та конденсатора можна замінити ланцюгом, де ті ж елементи включені паралельно, але, зрозуміло, номінали у них будуть іншими. Також легко переконатися, що при послідовному з'єднанні двох котушок їх індуктивності складаються, а ось ємності складаються при паралельному з'єднанні конденсаторів. Ну а тепер перейдемо до обіцяної розповіді про трансформаторів.