Особенности электромагнитных процессов в цепях переменного тока

В цепях переменного тока, также как и в цепях постоянного тока, происходят необратимые преобразования электрической энергии в другие виды, однако этот процесс сопровождается сложными явлениями, происходящими в переменном электромагнитном поле.

Из курса физики известно, что при заданных условиях на проводниках будет накапливаться заряд Q под действием переменного напряжения, а в окружающем его пространстве будет существовать электрическое поле, под действием которого осуществляется поляризация диэлектрика, разделяющего проводники.

Коэффициентом пропорциональности между зарядом и напряжением является электрическая емкость С проводников

Энергия, запасаемая в электрическом поле, пропорциональна заряду и напряжению

или

С повышением напряжения энергия электрического поля возрастает, при понижении напряжения – уменьшается, преобразуясь в устройствах электрической цепи в другие виды энергии или возвращаясь к источнику питания. Этот процесс сопровождается возникновением тока.

Изменяющийся электрический ток создает в окружающем его пространстве переменное магнитное поле, которое в свою очередь индуцирует в катушке ЭДС самоиндукции e_L.

Значение ЭДС самоиндукции e_L определяется скоростью изменения потокосцепления катушки с магнитным полем

, а

где ω – число витков, образующих катушку,

Ф_k – магнитный поток, равный потоку вектора магнитной индукции B через поверхность S_k, ограниченную контуром k-го витка

, .

Связь между потокосцеплением и током определяется индуктивностью L, значение не зависит от тока.

Энергия W_м магнитного поля пропорциональна току и потокосцеплению

.

С возрастанием тока энергия, запасаемая в магнитном поле, возрастает, а при уменьшении тока – убывает, переходя в устройствах электрических цепей в другие виды энергии или возвращаясь к источнику питания.