Применение полученных знаний.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

СРСМ-21 30.09.2021

Тема 17-18 Неразветвленные цепи переменного тока с активным, индуктивным и ёмкостным элементами.

Цель урока: сформировать понятие о активном и реактивном сопротивлении в цепи переменного тока, выяснить причины его появления.

Дайте ответы на следующие вопросы:

1. Что называют переменным электрическим током? (незатухающие электромагнитные колебания, возникающие под действием внешней периодически изменяющейся ЭДС)

2. Как создать переменный электрический ток? (переменное напряжение создается генераторами на электростанциях)

3. Как вы представляете себе простейшую модель генератора? (проволочная рамка, вращающаяся в постоянном однородном магнитном поле)

4. Как найти мгновенное значение силы тока в любой момент времени? (i=I_msin(wt)+ j )

Изучение нового материала:

Вопрос : Может ли в цепи существовать постоянный ток, если в неё включен конденсатор?

Примерный ответ: Нет, так как конденсатор размыкает электрическую цепь.

Может ли в цепи существовать переменный ток, если в неё включен конденсатор?

Может, так как переменный ток - это электромагнитные колебания, возникающие при разрядке и зарядке конденсатора.

Как вы считаете, будет ли конденсатор оказывать сопротивление электрическому току? Давайте попробуем предположить, от каких величин оно должно зависеть. Предполагают: от ёмкости конденсатора и от частоты переменного тока.

Чем больше емкость конденсатора, тем больший заряд на обкладках накапливается и больший ток перезарядки возникает, следовательно (согласно закону Ома), сопротивление меньше.

Вывод: зависимость между емкостью конденсатора и ёмкостным сопротивлением обратно пропорциональная.

Чем больше частота переменного тока (меньше период), тем за более короткое время заряд будет проходить по проводам, следовательно сила тока больше, сопротивление меньше.

Вывод: зависимость между частотой переменного тока и ёмкостным сопротивлением обратно пропорциональная.

Формула: X_c w =1/C

Вывод: колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на p/2. Это означает, когда конденсатор разряжен (u=0) и начинает заряжаться, сила тока в цепи максимальна.

Причины появления ёмкостного сопротивления: изменению переменного тока в любое мгновение противодействует электрическое поле между обкладками конденсатора.

Мы выяснили, что конденсатор, включенный в электрическую цепь оказывает сопротивление переменному току.

Как вы считаете, если включить в электрическую цепь катушку индуктивности, то она будет оказывать сопротивление переменному току?

Предполагаемый ответ: Да, будет. Объясняется явлением самоиндукции. При нарастании электрического поля вихревое поле тормозит движение электронов.

Задание: Предположить, от каких величин зависит индуктивное сопротивление.

Вывод: Индуктивное сопротивление зависит от индуктивности катушки и от частоты переменного тока. Обе зависимости прямо пропорциональны. Формула: X_L w =L.

Итак, активным сопротивлением (R) называют элемент электрической цепи, в котором электрическая энергия необратимо преобразуется во внутреннюю энергию.

Индуктивное сопротивление даёт катушка с небольшим количеством витков провода большого сечения, в которой активное сопротивление принято считать равным нулю.

Ёмкостное сопротивление, это сопротивление которое возникает между всеми проводами разделённые слоем диэлектрика - это может быть кабель, обмотки электродвигателя, многожильные провода.

В ходе объяснения заполняем таблицу:

Виды сопротивления	активное	ёмкостное	индуктивное
Определение	Величину которую до сих пор называли электрическим сопротивлением будем называть активным сопротивлением	Величину обратную произведению циклической частоты на электрическую емкость конденсатора, называют емкостным сопротивлением	Величину равную произведению циклической частоты на индуктивность ,называют индуктивным сопротивлением
Обозначение	R	X _{c d t}	X_L
Электрическая цепь
Формула
Графики колебаний
Фазовые соотношения	В проводнике с активном сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения, а амплитуда силы тока определяются равенством	Колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на	Колебания силы тока отстают от колебаний напряжения на

Величина есть среднее за период значение квадрата силы тока:

Величина, рявкая квадратному корню из среднего значения квадрата силы тока, называется действующим значением силы переменного токи. Действующее значение силы переменного тока обозначается через /: I= =

Всегда можно подобрать такое значение силы постоянного тока, чтобы энергия, выделяемая за некоторое время этим током на участке сопротивлением R, равнялась энергии, выделяемой за то же время переменным током. Дня этого необходимо, чтобы сила постоянного тока равнялась действующему значению силы переменного тока. Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного токи, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток за то лее время.

Действующее значение переменного напряжения определяется аналогично действующему значению силы тока: U= =

Заменяя в формуле амплитудные значения силы тока и напряжения через действующие значения, получаем I=

Это закон Ома для участка цепи переменного тока с резистором.

Кроме того, действующие значения удобнее и потому, что именно они определяют мощность Р переменного тока на участке цепи: P= UI

Применение полученных знаний.

1. Измерение некоего объёма ёмкостными датчиками осуществляется колебаниями ёмкостного сопротивления походу измерения необходимых параметров. Оценивается изменение ёмкости конденсаторов под влиянием внешних факторов. Их применяют для стабилизации уровней заполнения различных резервуаров с жидким, сыпучим или даже газообразным содержимым. Используются также в трюмах нефтеналивных танкеров.

2. Индуктивность применяется в различных приборах в радиотехнике, электротехнике, технике связи, электроники, автоматике и др.

Для решения большинства задач используем действующие значения силы тока( I ) и напряжения (U),т.к. нас, обычно, не интересуют мгновенные значения т.е. значения величин в данный момент времени.

Действующие значения могут быть выражены через мгновенные значения или через амплитудные значения следующими формулами:

I=[i^2=Im/[2 ; U=[u^2=Um/[2 .

Кроме того действующие значения удобнее использовать и потому, что именно они непосредственно определяют мощность( P) переменного тока на участке цепи: P=U*I

Подведение итогов.

Сегодня мы узнали, что в цепи переменного тока ( в отличие от цепи постоянного тока), кроме активного существует индуктивное и емкостное сопротивления. Выяснили причины их появления. Получили формулы для их вычисления.

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 35; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!