Номер 4, страница 34 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Какие величины называются проводимостью?

4. Какие величины называются проводимостью?

Термин "проводимость" в физике и электротехнике используется для обозначения нескольких связанных, но различных физических величин, которые характеризуют способность электрической цепи или её участка проводить электрический ток. В зависимости от типа электрической цепи (постоянного или переменного тока) выделяют следующие виды проводимости.

1. Электрическая проводимость (в цепях постоянного тока)
Это величина, обратная электрическому сопротивлению. Она показывает, насколько легко данный проводник или участок цепи пропускает постоянный электрический ток.
Обозначается символом $G$.
Вычисляется по формуле: $G = \frac{1}{R}$, где $R$ – электрическое сопротивление.
Единица измерения в системе СИ – сименс (См), или Siemens (S). $1 \text{ См} = 1 \text{ Ом}^{-1}$.

2. Проводимость в цепях переменного тока
Для цепей переменного тока понятие проводимости более комплексное. Здесь различают полную, активную и реактивную проводимости.

Полная проводимость (адмиттанс)
Это комплексная величина, обратная полному сопротивлению цепи (импедансу $Z$). Она является обобщением понятия проводимости для цепей переменного тока.
Обозначается символом $Y$.
Вычисляется по формуле: $Y = \frac{1}{Z}$.
Поскольку импеданс $Z$ является комплексной величиной, то и полная проводимость $Y$ также является комплексной и может быть представлена в виде: $Y = G + jB$, где $j$ – мнимая единица, $G$ – активная проводимость, $B$ – реактивная проводимость.

Активная проводимость
Это действительная (вещественная) часть полной проводимости $Y$. Она характеризует процессы необратимого преобразования электрической энергии в другие виды (например, в тепловую) и определяет активную мощность, потребляемую цепью.
Обозначается символом $G$.
Если импеданс цепи равен $Z = R + jX$ (где $R$ – активное сопротивление, $X$ – реактивное сопротивление), то активная проводимость равна: $G = \text{Re}(Y) = \frac{R}{R^2 + X^2}$.
Единица измерения – сименс (См). Важно отметить, что в общем случае $G \neq 1/R$ (равенство выполняется только при $X=0$).

Реактивная проводимость (суcцептанс)
Это мнимая часть полной проводимости $Y$. Она характеризует обмен энергией между источником и реактивными элементами цепи (конденсаторами и катушками индуктивности), в которых энергия временно запасается в электрическом или магнитном поле.
Обозначается символом $B$.
Вычисляется по формуле: $B = \text{Im}(Y) = -\frac{X}{R^2 + X^2}$.
Единица измерения – сименс (См).
Реактивная проводимость может быть:
• Ёмкостной ($B_C$): имеет положительный знак, так как реактивное сопротивление конденсатора $X_C$ отрицательно. Характерна для цепей с преобладанием ёмкостных свойств.
• Индуктивной ($B_L$): имеет отрицательный знак, так как реактивное сопротивление катушки индуктивности $X_L$ положительно. Характерна для цепей с преобладанием индуктивных свойств.

Ответ:
Проводимостью называют следующие величины:
1. Электрическая проводимость ($G$) – величина, обратная электрическому сопротивлению в цепях постоянного тока ($G=1/R$).
2. Полная проводимость (адмиттанс) ($Y$) – комплексная величина, обратная импедансу в цепях переменного тока ($Y=1/Z$).
3. Активная проводимость ($G$) – действительная часть полной проводимости ($G = \text{Re}(Y)$), характеризующая потери мощности в цепи переменного тока.
4. Реактивная проводимость (суcцептанс) ($B$) – мнимая часть полной проводимости ($B = \text{Im}(Y)$), характеризующая обмен энергией с реактивными элементами в цепи переменного тока.