8. Střídavé proudy

g) při psaní se nad fázory při označování dělá stříška (Î, Û), v tisku tučně I, U

8.5 Jednoduché obvody střídavého proudu

8.5.1 Ideální rezistor v obvodu střídavého proudu

Ideální rezistor v obvodu se střídavým proudem

Činný odpor mají tepelné spotřebiče (vařič, žehlička, akumulační kamna), ale i žárovka. Zanedbávají se u nich indukčnost i kapacita. Střídavý proud procházející rezistorem má stejný kmitočet jako svorkové napětí a má i sinusový průběh.

a) b)

Znázornění veličin v obvodu s ideálním rezistorem

a) fázorový diagram, b) časový průběh proudu a napětí

Pro jednoduchý elektrický obvod střídavého proudu s rezistorem s činným odporem R platí Ohmův zákon ve stejném tvaru jako pro obvod stejnosměrného proudu s rezistorem s odporem R.

V obvodu s rezistorem s činným odporem se všechna elektrická energie přemění v teplo.

8.5.2. Ideální cívka v obvodu střídavého proudu

U ideální cívky se zanedbává ohmický odpor i kapacita.

Ideální cívka v obvodu se střídavým proudem

Proud „i“ vyvolá magnetický tok „Φ“. Oba jsou ve fázi. Magnetický tok „Φ“ indukuje napětí „ui“, které je největší při největší změně magnetického toku (tj. při průchodu magnetického toku nulou a změně hodnoty z kladné na zápornou).

Při maximální hodnotě magnetického toku je jeho změna nulová a proto i ui = 0. Zvětšuje-li se magnetický tok v kladném směru, brání indukované napětí zvětšování magnetického toku a má zápornou hodnotu. Zvětšuje-li se magnetický tok „Φ“, indukované napětí „ui“ bude kladné.

Aby cívkou procházel proud „i“, musí napětí zdroje „u“ protlačit indukované napětí „ui“, z čehož plyne, že napětí zdroje předbíhá o 90°proud „i“.

a) b)

Znázornění veličin v obvodu s ideální cívkou

a) fázorový diagram, b) časový průběh proudu a napětí

Indukční reaktance

XL = ω . L = 2π f . L [Ω]

Indukční susceptance

BL = [S]

Obdoba Ohmova zákona je pouze formální, nikoliv fyzikální. Ohmův zákon by platil pouze pro maximální a efektivní hodnoty, nikoli hodnoty okamžité.

I = [A; V, Ω]

8.5.3 Ideální kondenzátor v obvodu střídavého proudu

Ideální kondenzátor má dokonale nevodivé dielektrikum. Ohmický odpor se zanedbává. Po připojení obvodu na střídavé sinusové napětí se kondenzátor bude střídavě nabíjet a vybíjet.

Ideální kondenzátor v obvodu se střídavým proudem

Zvyšuje-li se napětí, kondenzátor se nabíjí a při Um+ je nabit, pak se vybíjí až na nulovou hodnotu, nabíjí se opačně až na Um- a opět se vybíjí. Proud je maximální, když u = 0, tj. když se začíná kondenzátor nabíjet. Proud je nulový, když je u = Um, tzn. kondenzátor je nabit. Napětí kondenzátoru je v protifázi proti svorkovému napětí.

a) b)

Znázornění veličin v obvodu s ideálním kondenzátorem

a) fázorový diagram, b) časový průběh proudu a napětí