Переменный ток. Генератор переменного тока
Электромагнитные колебания
Периодические или почти периодические взаимосвязанные изменения заряда, силы тока и напряжения, напряженности электрического поля и индукции магнитного называются электромагнитными колебаниями.
Колебательный контур – система из конденсатора и катушки, соединенных между собой.
При активном сопротивлении R=0, контур называется идеальным, суммарная энергия сохраняется, колебания не затухают, полная энергия находится по формуле
| t0=0 | t1=T/8 | t2=T/4 | t3=3∙T/8 | t4=T/2 | t5=5∙T/8 | t6=3∙T/4 | t7=7∙T/8 | t8=T |
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
|
| 
| 
| 
|
|
|
|
|
|
График колебаний индукционного тока в катушке имеет вид
находится по формуле 
Ток достигает максимума в тот момент, когда заряд на обкладках конденсатора равен 0, а минимален, когда заряд имеет максимальное значение.
График колебаний заряда в конденсаторе имеет вид
И находится по формуле 
Колебания заряда и тока сдвинуты на π/2
Период собственных колебаний контура определяется по формуле Томсона
Чем больше емкость, тем больше времени конденсатору требуется для перезарядки. Чем больше индуктивность, тем медленнее ток нарастает и падает до 0
Т-период, время одного полного колебания
ν – частота, число колебаний за 1 секунду
ω0 - циклическая частота, число колебаний за 2πсекунд
Электрические цепи, в которых происходят установившиеся вынужденные колебания под действием периодического источника тока, называются цепями переменного тока.
|
|
|
Гармонические колебания – это колебания, происходящие по закону sin или cos
При свободных колебаниях происходит периодическое превращение электрической энергии Wэ, запасенной в конденсаторе, в магнитную энергию Wм катушки и наоборот.
Полное сопротивление цепи переменного тока.
Самостоятельная работа
Задача 1. В какой промежуток времени модуль ЭДС индукции имеет минимальное значение? 
Задача 2. Чему равен модуль ЭДС индукции в промежутки времени от 1с до 2с, от 4с до 5с? 
Задача 3.
Задача №4
Контур с площадью 100 см2 находится в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл. Чему равен магнитный поток, пронизывающий контур, если плоскость контура и вектор индукции перпендикулярны ?
Задача №5
Контур площадью 1 м2 находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, угол между вектором индукции и нормалью к поверхности контура 60º. Каков магнитный поток через контур?
Задача 6
Проволочное кольцо радиусом 1 м , поворачивается на 1800 относительно вертикальной оси. Индукция магнитного поля равна 5 Тл и сразу перпендикулярна кольцу. Найдите изменение магнитного потока через кольцо в результате поворота
|
|
|
Переменный ток. Генератор переменного тока
Электрический ток, изменяющийся со временем называется переменным током. Он изменяется по гармоническому закону, представляет собой вынужденные колебания электрической цепи, происходящие с частотой ω, совпадающей с частотой вынуждающей ЭДС
Магнитный поток, пронизывающий контур, определяется формулой Ф=В∙S∙cos ωt
В замкнутом контуре возникает ЭДС индукции
ɛ=-Фʹ=(-В∙S∙cos ωt)ʹ= В∙S∙ω∙sinωt – мгновенное значение ЭДС
Еm= В∙S∙ω – амплитудное значение ЭДС индукции
Если такой контур замкнуть на внешнюю цепь то пойдет ток сила и направление которого изменяется
Мгновенное значение тока определяется по закону Ома
, где I0 – амплитудное значение силы тока
Ток и ЭДС совпадают по фазе
ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА - устройство, преобразующее механическую энергию вращения в электрическую энергию переменного тока.
Состоит из электромагнита или магнита, создающего магнитное поле (индуктор), и обмотки, в которой создается переменная ЭДС (якорь).
Действие генератора переменного тока основано на законе электромагнитной индукции. Если заставить якорь вращаться в магнитном поле индуктора, то пронизывающий рамку магнитный поток начнет изменяться, и в рамке появится ЭДС индукции. Если теперь соединить рамку с помощью скользящих контактов (колец и щеток) с нагрузкой, то в ней возникнет гармонически изменяющийся переменный ток. За один оборот рамки полярность щеток меняется дважды.
|
|
|
Трансформатор
| Первичная катушка U1-входное напряжение источника N1 – число витков первичной катушки e1 =e∙N1 – ЭДС первичной катушки e – ЭДС одного витка | 
| Вторичная катушка U2 – выходное напряжение потребителя N2 – число витков вторичной катушки e2=e∙N2 – ЭДС вторичной катушки |
В режиме холостого хода, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.
Мгновенное значение ЭДС e=-Ф'
Где Ф' – производная потока магнитной индукции по времени
– отношение ЭДС = отношению числа витков
Т.к. активное сопротивление обмоток трансформатора R мало, то им можно пренебречь и тогда |U1|≈|e1|
При разомкнутой вторичной обмотке (нет потребителя) I2=0 и тогда |U2|=|e2|
|
|
|
ЭДС меняется синфазно, поэтому
K - коэффициент трансформации.
При K > 1 – повышающий трансформатор,
при K < 1 – понижающий трансформатор.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!