Ответ:

  1. Реальную катушку в цепи переменного тока представляют последовательным соединением активного сопротивления обмотки R и индуктивного сопротивления XL. Идеальная индуктивность обозначается L, а XL = ωL = 2πfL.

  2. В лабораторных условиях измеряют действующие значения напряжения U и тока I, а также активную мощность P ваттметром. Активное сопротивление обмотки находят по формуле R = P/I². Если под «активной составляющей» имеется в виду активная составляющая напряжения, то UR = IR = P/I.

  3. При синусоидальном напряжении ток и напряжение изменяются по синусоидальному закону. В реальной катушке ток отстаёт от напряжения по фазе на угол φ, где 0 < φ < 90°. Напряжение катушки — геометрическая сумма активной составляющей UR, совпадающей по фазе с током, и индуктивной составляющей UL, опережающей ток на 90°.

  4. Треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей имеют одинаковую форму: горизонтальный катет соответствует активной составляющей, вертикальный — индуктивной, гипотенуза — полному значению.

    U_RU_LUφ
    RX_LZφ
    PQSφ
  5. Закон Ома для действующих значений в цепи с реальной катушкой: I = U/Z, или U = IZ.

  6. Полное сопротивление реальной катушки: Z = √(R² + XL²) = √(R² + (ωL)²).

  7. Из прямоугольных треугольников:

    • cosφ = UR/U = R/Z = P/S;
    • sinφ = UL/U = XL/Z = Q/S;
    • tgφ = UL/UR = XL/R = Q/P.
  8. Активная мощность: P = UI cosφ = I²R. Реактивная мощность: Q = UI sinφ = I²XL. Полная мощность: S = UI = √(P² + Q²).

  9. Коэффициент мощности cosφ = P/S показывает, какая доля полной мощности является активной, то есть используется для совершения полезной работы. Он также характеризует фазовый сдвиг между током и напряжением.

  10. При постоянных напряжении, частоте и активном сопротивлении увеличение индуктивности повышает индуктивное сопротивление XL = 2πfL, а значит, полное сопротивление цепи. Поэтому ток уменьшается: I = U/√(R² + (2πfL)²).