Переменный ток

Переменный электрический ток

Сегодня на уроке:

• Переменный электрический ток .

• Резистор в цепи переменного тока.
• Действующие значения напряжения и

силы тока.

• Мощность в цепи переменного тока.

Как наша прожила б планета,

Как люди жили бы на ней

Без теплоты, магнита, света

И электрических лучей?

Адам Мицкевич

Протирочная машина

Картофелечистка

Тестомесильная машина

Хлеборезка

Электромясорубка

Электрический ток величина и направление которого меняются с течением времени называется переменным.

Переменный электрический ток

представляет собой

вынужденные

электромагнитные

колебания.

Получение переменной эдс

Переменный ток может возникать при наличии в цепи переменной ЭДС. Получение переменной ЭДС в цепи основано на явлении электромагнитной индукции. Для этого токопроводящую рамку равномерно с угловой скоростью ω вращают в однородном магнитном поле. При этом значение угла α между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции будет определяться выражением:

Следовательно, величина магнитного потока, пронизывающего рамку, будет изменяться со временем по гармоническому закону:

Согласно закону Фарадея, при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего контур, в контуре возникает ЭДС индукции. Используя понятие производной, уточняем формулу для закона электромагнитной индукции

При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, ЭДС индукции также изменяется со временем по закону синуса (или косинуса).

• максимальное значение

или амплитуда ЭДС.

Если рамка содержит N витков, то амплитуда возрастает в N раз.

Подключив источник переменной ЭДС к концам проводника, мы создадим на них переменное напряжение:

Общие соотношения

между напряжением и силой тока

Как и в случае постоянного тока, сила переменного тока определяется напряжением на концах проводника. Можно считать, что в данный момент времени сила тока во всех сечениях проводника имеет одно и то же значение.

Но фаза колебаний силы тока может не совпадать с фазой колебаний напряжения.

В таких случаях принято говорить, что существует сдвиг фаз между колебаниями тока и напряжения. В общем случае мгновенное значение напряжения и силы тока можно определить:

или

φ – сдвиг фаз между колебаниями тока и напряжения

I m – амплитуда тока, А.

Резистор в цепи переменного тока

Рассмотрим цепь, содержащую нагрузку электрическое сопротивление которой велико. Это сопротивление мы теперь будем называть активным, так как при наличии такого сопротивления электрическая цепь поглощает поступающую к ней от источника тока энергию, которая превращается во внутреннюю энергию проводника. В такой цепи:

Электрические устройства, преобразующие электрическую энергию во внутреннюю, называются

активными сопротивлениями

Поскольку мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения, то его можно рассчитать по закону Ома для участка цепи:

В цепи с активным сопротивлением сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения равен нулю, т.е. колебания силы тока совпадают по фазе с колебаниями напряжения.

Действующие значения напряжения

и силы тока

Когда говорят, что напряжение в городской электрической сети составляет 220 В, то речь идёт не о мгновенном значении напряжения и не его амплитудном значении, а о так называемом действующем значении.

Когда на электроприборах указывают силу тока, на которую они рассчитаны, то также имеют в виду действующее значение силы тока.

ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ

Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время.

Действующее значение напряжения:

Мощность в цепи переменного тока

Действующие значения напряжения и силы тока фиксируются электроизмерительными приборами и позволяют непосредственно вычислять мощность переменного тока в цепи.

Мощность в цепи переменного тока определяется теми же соотношениями, что и мощность постоянного тока, в которые вместо силы постоянного тока и постоянного напряжения подставляют соответствующие действующие значения:

Когда между напряжением и силой тока существует сдвиг фаз, мощность определяется по формуле:

ВЫВОДЫ

На этом уроке вы узнали, что:

• переменный электрический ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания, в которых сила тока в цепи изменяется со временем по гармоническому закону;

• получение переменной ЭДС в цепи основано на явлении электромагнитной индукции;
• на активном сопротивлении разность фаз колебаний силы тока и напряжения равна нулю;
• действующие значения переменного тока и напряжения равны значениям постоянного тока и напряжения, при которых в цепи с тем же активным сопротивлением выделялась бы та же энергия;
• мощность в цепи переменного тока определяется теми же соотношениями, что и мощность постоянного тока, в которые вместо силы постоянного тока и постоянного напряжения подставляют соответствующие действующие значения.

Ответы теста

№ вопроса

Вариант 1

1

Вариант 2

А

2

В

А

3

4

Б

В

А

В

5

А

В

А

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Рамка, имеющая 100 витков, вращается с частотой 15 Гц в однородном магнитном поле индукцией 0,2 Тл. Чему равна площадь рамки, если ампли-тудное значение возникающей в ней ЭДС 45 В?

ДАНО:

РЕШЕНИЕ:

e = ε m sinωt

N=100 шт

ν=15 Гц

ε m = BS ω

В=0,2 Тл

ω = 2π/T= 2π ν

ε m =45 В

ε m = BS 2π ν ( 1 виток )

ε mn = BSN 2π ν

S = ε mn /(BN 2π ν)

S - ?

ВЫЧИСЛЕНИЕ:

РАЗМЕРНОСТЬ:

ОТВЕТ: S = 0,024 м 2

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Учебник:

§ 31, 32; Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев «ФИЗИКА – 11». Стр. 102 упражнение 4 задача №5.

Подготовить реферат на тему:

1. «Новые современные типы генераторов»

2. «Оборудование предприятий общественного питания в которых электрическая энергия превращается в другие виды энергии».