Переменный ток - ток, который периодически изменяет свою силу и направление с течением времени.
Электродвижущая сила переменного тока изменяется по синусоидаль-ному закону
e = - ddtФ = B × S ×w ×sin w ×t
ЭДС создает в контуре синусоидальный переменный ток
I = | e | = | emax sin w ×t = Imax × sin w × t , где | |
R0 | ||||
R0 |
Imax = emax - максимальное значение силы тока;
R0
R0 - омическое (активное) сопротивление;
emax - амплитуда ЭДС; Imax - амплитуда тока;
w - круговая частота; wt - фаза.
Изменение ЭДС и силы тока совершается в одинаковых фазах. Работа переменного тока за один период определяется выражением:
T | T | ||||||
A = òdA = Imax × R0 òsin 2wt = | Imax | R0 ×T | |||||
N = | A | = | Imax2 | R0 - средняя мощность переменного тока. | |||
T | |||||||
Эффективная сила переменного тока равна силе такого постоянного тока, который имеет ту мощность, что и данный переменный ток:
N = Iэф ×U эф , где
Iэф = Imax2 - эффективная сила переменного тока.
U эф = U max2 - эффективное напряжение переменного тока.
4.3.24. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления.
В цепи переменного тока кроме активного сопротивления, на котором электрическая энергия превращается в теплоту, имеют место и реактивные сопротивления, на которых мощность не расходуется:
RC = w1C - емкостное сопротивление, где С - электроемкость конденсатора;
RL = w × L - индуктивное сопротивление, где L – индуктивность катушки. Энергия, периодически потребляемая на создание электрического поля
в конденсаторе при его зарядке, в том же количестве возвращается в цепь при разрядке.
Энергия, периодически потребляемая при создании магнитного поля катушки, в том же количестве возвращается в цепь при ликвидации этого по-ля.
4.3.25. Обобщенный закон Ома. Электрический резонанс.
В случае последовательно соединенных в цепи переменного активного, емкостного и индуктивного сопротивлений полное сопротивление цепи:
é | 1 ù2 | |||||
R = | R0 | + êwL - | ú | |||
ë | wC û |
Следовательно, обобщенный закон Ома для цепи переменного тока бу-дет иметь вид:
Imax = | e max | |||||||
é | 1 ù 2 | |||||||
R0 | + êwL | - | ú | |||||
ë | wC û |
Если RL = RC , то в цепи наступает электрический резонанс:
wL = w1C
При электрическом резонансе:
· полное сопротивление цепи минимально и равно активному сопротивле-нию R = R0 ;
· амплитудное значение тока имеет наибольшее значение
Im max = Im рез = Um/R;
· ЭДС и ток находятся в одинаковых фазах;
· амплитудное значение напряжения на активном сопротивлении равно ам-плитуде приложенного напряжения: Um R = Im maxR = Um
· мощность источника тока передается только активному сопротивлению, полезная мощность переменного тока при этом максимальна.
4.3.26. Колебательный контур.Собственные электромагнитныеколебания. Формула Томсона.
Электрическими колебаниями называются переменные токи высокой частоты. В качестве генератора электрических колебаний и источника элек-тромагнитных волн применяется колебательный контур - электрическая цепь, состоящая из конденсатора и катушки самоиндукции:
+