Главная Обратная связь

Дисциплины:






Переменный электрический ток



Тема 4

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Часть 2

 

Переменный электрический ток

Средняя мощность переменного тока в резисторе определяется действующими значениями силы тока и напряжения.

Если сила тока изменяется по синусоидальному закону, то такой ток называют переменным. В отличие от постоянного тока напряжение переменного тока можно увеличивать или уменьшать в любое число раз практически без потерь энергии. С этим преимуществом переменного тока связано его широкое применение.

Стандартная частота промышленного переменного тока в России равна 50 Гц. Переменное напряжение между контактами розетки электрической сети создаётся с помощью генераторов, находящихся на электростанциях. Упрощённой моделью генератора переменного тока является проволочная рамка площадью S, вращающаяся с круговой частотой w в постоянном однородном магнитном поле с индукцией В. Если считать, что угол a между нормалью к рамке n и вектором магнитной индукции изменяется во времени t как a = wt, то поток магнитной индукции Ф, проходящий через рамку, будет равен:

 

Ф = BS.cos(a) = BS.cos(wt) . (103)

 

Согласно закону электромагнитной индукции во вращающейся рамке возникает ЭДС индукции Ei, равная:

(104)

 

где амплитуда колебаний ЭДС Em=BSw. , а Ф’- производная, к которой стремится значение , когда Dt®0. Из (104) следует, что в рамке возникает ЭДС, меняющаяся по синусоидальному закону.

Если резистор сопротивлением R подключить к источнику переменного тока напряжением u=Um.sin(wt), то согласно закону Ома сила тока через резистор i будет равна:

(105)

 

где Im- амплитуда колебаний переменного тока через резистор, равная отношению амплитуды напряжения на резисторе к его сопротивлению. Таким образом, фаза колебаний переменного тока в резисторе совпадает с фазой колебаний переменного напряжения.

Мощность p переменного тока в резисторе R (см. курс физики для 10 класса), учитывая (105), можно вычислить следующим образом:

(106)

 

При выводе (106) мы использовали известное тригонометрическое соотношение . Из (106) следует, что мощность переменного тока в резисторе представляет собой разность двух величин - постоянной величины и гармонических колебаний . Очевидно, что среднее значение мощности за период переменного тока, будет равно постоянному слагаемому, , так как среднее значение косинуса за период окажется равным нулю. Поэтому для средней мощности переменного тока в резисторе справедлива формула:

 

(107)

 

где - среднее значение квадрата силы переменного тока за период. Величину, равную квадратному корню из , называют действующим значением силы переменного тока и обозначают буквой I. Таким образом,



 

(108)

 

Как следует из (107), средняя мощность переменного тока в резисторе равна мощности постоянного тока с силой тока, равной действующему значению силы переменного тока. Аналогичным образом определяют действующее значение переменного напряжения U.

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...