Презентация к уроку по теме "Переменный электрический ток"

• 1 слайд

  Переменный электрический ток
  

• 2 слайд

  Переменный электрический ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания.
  
  Простейшая модель генератора переменного тока- рамка, вращающаяся в магнитном поле.
  Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий рамку площадью S,
  пропорционален косинусу угла между нормалью к рамке и
  вектором магнитной индукции
  Ф=В Sсоsα
  При равномерном вращении рамки α=2πνt
  Таким образом поток магнитной индукции меняется гармонически
  Ф=В Sсоs2πνt, ω=2πν –циклическая частота колебаний (число колебаний магнитного потока за 2π секунд )
  Ф=В Sсоs ω t
  
  
  
  

• 3 слайд

  По закону электромагнитной индукции
  е= - Фʹ= - ВS(соs ω t)ʹ=BSωsinωt= ε 𝒎 sinωt
  ε 𝒎 =BSω – амплитуда ЭДС индукции
  u= 𝑼 𝒎 sinωt, 𝑼 𝒎 – амплитуда напряжения
  i= 𝑰 𝒎 sin(ωt+φ), 𝑰 𝒎 - амплитуда силы тока
  φ-сдвиг фаз между током и напряжением
  
  

• 4 слайд

  Активное сопротивление-R
  Потому что при наличии нагрузки, обладающей таким сопротивлением, цепь поглощает энергию, поступающую от генератора. Эта энергия превращается во внутреннюю энергию проводника.
  Пусть напряжение на зажимах цепи меняется по
  гармоническому закону:
  u= 𝑼 𝒎 соsωt
  По закону Ома: i = 𝒖 𝑹 = 𝑼 𝒎 𝒄𝒐𝒔𝝎𝒕 𝑹 = 𝑰 𝒎 cosωt
  В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения , а
  амплитуда силы тока определяется
  равенством: 𝑰 𝒎 = 𝑼 𝒎 𝑹
  

• 5 слайд

  Мощность в цепи с резистором
  В цепи переменного тока промышленной частоты сила тока и напряжение изменяются быстро, поэтому количество выделенной энергии также быстро будет меняться со временем.
  Поэтому необходимо знать среднюю мощность тока на участке цепи за большой промежуток времени.
  Мощность постоянного тока определяется по формуле: P= 𝑰 𝟐 𝑹
  В цепи переменного тока на участке цепи с активным сопротивлением определяется по формуле: р= 𝒊 𝟐 𝑹
  Среднее значение мощности за период:
  p = 𝑰 𝒎 𝟐 𝟐 R(1+cos2ωt) = 𝑰 𝒎 𝟐 𝟐 R+ 𝑰 𝒎 𝟐 𝟐 Rcos2ωt
  Среднее за период значение cos2ωt=0
  Средняя за период мощность р̄̄ = 𝒊̄̄̄ 𝟐 𝑹= 𝑰 𝒎 𝟐 𝑹 𝟐
  
  

• 6 слайд

  Действующие значения силы тока и напряжения
  Среднее за период значение квадрата силы тока 𝒊̄ 𝟐 = 𝑰 𝒎 𝟐 𝟐
  Величина, равная квадратному корню из среднего значения квадрата силы тока, называется действующим значением силы переменного тока I= 𝒊̄ 𝟐 = 𝑰 𝒎 𝟐
  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 определяется аналогично действующему значению силы тока:
  U= 𝒖̄ 𝟐 = 𝑼 𝒎 𝟐
  

• 7 слайд

  Конденсатор в цепи переменного тока
  В цепи переменного тока, содержащей конденсатор, происходит периодическая зарядка и разрядка конденсатора под действием переменного напряжения.
  Напряжение на конденсаторе u=φ1-φ2= 𝒒 𝑪 = 𝑼 𝒎 cos ωt
  q= 𝑼 𝒎 C cos ωt
  i=qʹ= - 𝑼 𝒎 Cωsinωt = 𝑼 𝒎 Cωcos(ωt+ 𝝅 𝟐 )
  Следовательно, колебания силы тока опережают колебания напряжения конденсаторе на 𝝅 𝟐
  Амплитуда силы тока 𝐼 𝑚 = 𝑼 𝒎 Cω
  Xc= 𝟏 𝑪𝝎 -емкостное сопротивление
  

• 8 слайд

  Катушка индуктивности в цепи переменного тока
  Цепью переменного тока с индуктивным сопротивлением
  представляет собой цепь с закороченным конденсатором и 𝑼 𝑳 ≫ 𝑼 𝑹
  При быстром изменении напряжения сила тока не успевает достигать максимальных значений, ограничиваемых индуктивностью цепи.
  Так как активное сопротивление равно нулю, то 𝒆 𝒊 =-u и при изменении силы тока по гармоническому закону: i= 𝑰 𝒎 sinωt
  ЭДС самоиндукции: 𝒆 𝒊 = - L 𝒊 ʹ = - L 𝑰 𝒎 ωcosωt, a u = L 𝑰 𝒎 ωcosωt = L 𝑰 𝒎 ωsin(ωt+ 𝝅 𝟐 )= 𝑼 𝒎 sin(ωt+ 𝝅 𝟐 ), где L 𝑰 𝒎 ω= 𝑼 𝒎 - амплитуда напряжения. Следовательно, колебания напряжения на катушке опережают колебания силы тока на 𝝅 𝟐 . По закону Ома 𝑰 𝒎 = 𝑼 𝒎 Lω ,
  поэтому Lω= 𝑿 𝑳 - индуктивное сопротивление цепи
  

• 9 слайд

  Резонанс в цепи переменного тока
  Если активное сопротивление мало, то собственная частота колебаний в контуре: ω 𝟎 = 𝟏 LC
  При совпадении частоты собственных колебаний контура с частотой переменного напряжения, приложенного к контуру: ω= ω 𝟎 = 𝟏 LC сила тока вынужденных колебаний достигает максимальных значений.
  Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока называется резонансом в электрическом колебательном контуре.
  Амплитуда колебаний силы тока нарастает до тех пор, пока энергия, выделяющаяся за период на резисторе, не сравняется с энергией, поступающей в контур за то же время: 𝑰 𝒎 𝟐 𝑹 𝟐 = 𝑼 𝒎 𝑰 𝒎 𝟐 . следовательно: 𝑰 𝒎 𝑹= 𝑼 𝒎 или
  𝑰 𝒎 = 𝑼 𝒎 𝑹 - амплитуда установившихся колебаний силы тока при резонансе.
  
  

• 10 слайд

  При 𝐑→ 0 резонансное значение силы тока
  неограниченно возрастает. Одновременно
  нарастает напряжение и на катушке
  индуктивности и на конденсаторе, причем
  достигают значений, во много раз превышающих
  внешнее напряжение.
  

• 11 слайд

  Применение резонанса
  Явление резонанса используется при осуществлении радиосвязи.
  Учет резонанса
  Если электрическая цепь не рассчитана на работу в условиях резонанса, что приводит к перегреву проводов и к пробою изоляции.
  
  

• 12 слайд

  Домашнее задание
  §31-35, упр. 4 (5) уч-к Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б.