Депобразования и молодежи Югры
бюджетное учреждение профессионального образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«Мегионский политехнический колледж»
(БУ « Мегионский политехнический колледж » )
Переменный электрический ток
Автор презентации:
Преподаватель физики Магомедов Абдул Маграмович
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».