Котушка індуктивності на змінному струмі

При проходженні змінного синусоїдального струму ЕРС самоіндукції повинна повністю урівноважувати прикладену напругу, тобто

звідки

[3], де .

Зсув фаз (–90°), що з’явився, показує, що струм в котушці індуктивності відстає від прикладеної напруги і зсунутий на –90° або –p/2 відносно напруги.

Добуток wL має розмірність опору (Ом) і має назву реактивним опором індуктивності, або індуктивним опором (позначається Х_L), а вираз є закон Ома для індуктивності. Х_L = wL = 2pfL.

Векторні діаграми ідеальних котушок можуть мати вид:

Миттєва потужність:

p_L = ui = U_m·sin wt × I_m sin (wt – 90°) =

Отже потужність змінюється за синусоїдальним законом з подвійною частотою 2w. Амплітудне значення миттєвої потужності:

В додатний півперіод індуктивність споживає енергію від мережі і накопичує її у вигляді енергії магнітного поля.

У від’ємний півперіод індуктивність стає джерелом електричної енергії і віддає в мережу накопичену енергію магнітного поля.

Отже в ідеальній котушці здійснюється періодичний обмін енергією між зовнішнім джерелом і магнітним полем. Середня (активна) потужність дорівнює нулю.

Для кількісної оцінки інтенсивності обміну електричною енергією між джерелом і індуктивним навантаженням введене поняття реактивної потужності Q_L = UI = I ² X_L.

 

Конденсатор на змінному струмі.