Презентация "Переменный электрический ток"

Переменный электрический ток

Учитель физики Кобцева Надежда Александровна

МКОУ Новобелянская СОШ

Электрический ток величина и направление которого меняются с течением времени называется переменным.

Переменный электрический ток

представляет собой

вынужденные

электромагнитные

колебания.

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:

Получение переменной эдс

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

Im – 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.