Инфоурок Физика КонспектыСабақ жоспары қазақша физика пәнінен

Сабақ жоспары қазақша физика пәнінен

Скачать материал
библиотека
материалов

Айнымалы ток тізбегіндегі электр сыйымдылық

Айнымалы токкең мағынасында — бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы. Ал техникада айнымалы ток деп ток күші мен кернеудің период ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток түсініледі. Айнымалы ток байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т.б.) кеңінен қолданылады.


1-сурет. Периодты i(t) айнымалы токтың графигі

Ток күші (және кернеу) өзгерісі қайталанатын уақыттың (секундтпен берілген) ең қысқа аралығы период (Т) деп аталады (1-сурет). Айнымалы токтың тағы бір маңызды сипаттамасы — жиілік (ƒ). Дүние жүзі елдерінің көпшілігіндегі және Қазақстандағы электр энергетикалық жүйелерде пайдаланылатын стандартты жиілік — 50 Гц, ал АҚШ-та 60 Гц. Байланыс техникасында жиілігі жоғары (100 кГц-тен 30 ГГц-ке дейін) айнымалы ток пайдаланылады. Арнайы мақсат үшін өндіріс орындарында, медицинада және ғылым мен техниканың басқа салаларында әр түрлі жиіліктегі айнымалы ток, сондай-ақ импульстік ток қолданылады. Ток кернеуін кемітпей түрлендіруге болатындықтан іс жүзінде айнымалы токты электр энергиясын жеткізуде және таратуда кеңінен пайдаланады.

Өндірілуі

Айнымалы ток айнымалы кернеу арқылы өндіріледі. Ток жүріп тұрған сым төңірегінде пайда болатын айнымалы электрлі магниттік өріс айнымалы ток тізбегінде энергия тербелісін тудырады, яғни энергия магнит немесе электр өрісінде периодты түрде бірде жиналып, бірде электр энергиясы көзіне қайтып отырады. Энергияның тербелуі айнымалы ток тізбектерінде реактивті ток тудырады, ол сым мен ток көзіне артық ауырлық түсіреді және қосымша энергия шығынын жасайды. Бұл — айнымалы ток энергиясын берудегі кемшілік. Айнымалы ток күші сипаттамасының негізіне айнымалы токтың орташа жылулық әсерін, осындай ток күші бар тұрақты токтың жылулық әсерімен салыстыру алынған. Айнымалы ток күшінің осындай жолмен алынған мәні әсерлік мән (немесе эффективтік) деп аталады әрі ол период ішіндегі ток күші мәнінің математикалық орташа квадратын көрсетеді. Айнымалы токтың әсерлік кернеу (U) мәні де осы сияқты анықталады. Ток күші мен кернеудің осындай әсерлік мәндері айнымалы токтың амперметрлері және вольтметрлері арқылы өлшенеді.

Таралуы, түрленуі

Айнымалы токтың үш фазалық жүйесі жиі қолданылады. Тұрақты токқа қарағанда айнымалы токтың генераторлары мен қозғалтқыштарының құрылымы қарапайым, жұмысы сенімді, мөлшері шағын әрі арзан. Айнымалы ток әуелі шала өткізгіштер арқылы, ал одан кейін шала өткізгішті инверторлар көмегімен жиілігі реттелмелі басқа айнымалы токқа түрлендіріледі. Бұл жағдай жылдамдығын бірте-бірте реттеуді талап ететін электр жетектерінің барлық түрі үшін қарапайым әрі арзан қозғалтқыштарын ( асинхронды және синхронды) пайдалануға мүмкіндік береді.

 Резистор мен жалғағыш сымдардан тұратын қарапайым тізбектің (2.3.- сурет) қысқыштарындағы кернеу

U= Umhello_html_m57375892.png(2.3)заңымен өзгерсін.

Бізге бұрыннан таныс R кедергіні айнымалы ток тізбегінде активті кедергі деп атайды. Себебі айнымалы ток тізбегінде бұдан басқа индуктивтік пен сыйымдылық кедергілері бар. Бірақ жылу энергиясы тек амктивті кедергіде бөлінеді, яғни тек активті кедергісі бар жүктеме ғана генератордан алынатын энергияны жұтады.

Ток күші мен кернеудің лездік мәндері (берілген уақыт мезетіндегі мәндері) үшін Ом заңы орындалады.

І= hello_html_115e3b67.png = hello_html_47650acc.png =Imhello_html_m57375892.png

Мұндағы І= hello_html_115e3b67.pngmток күшінің амплитудалық мәні.

Сонымен, активті кедергісі ғана бар тізбек үшін

І=Ihello_html_m57375892.png

Бұл тізбектегі ток күшінің тербеліс теңдеуі. Um=ImR

Кернеудің тербеліс теңдеуі (2.3.) пен соңғы (2.4.) теңдеуін салыстыра отырып, активті кедергідегі кернеу мен ток күшінің тербеліс фазалары бірдей деген қорытындыға келуге болады. Ток күші мен кернеу тербелістерінің графиктері 2.4.- суретте көрсетілген.

Ток пен кернеу тербелістерінің фазалық арақатынасын көрнекті түрде векторлық даграммалар тәсілі арқылы ( §1.4.)көрсетуге болады

Диаграммада айнымалы ток күшінің амплитудасы мен айнымалы кернеудің амплитудасы параллель векторлар түрінде кескінделеді, олардың арасындағы бұрыш, яғни тербеліс фазаларының айырымы нөлге тең.

Біздің үйімізге жарық беретін электр желісіндегі, заводтар мен фабрикалардағы айнымалы токтың жиілігі 50 Гц. Бұл ток күші шамасы мен бағытының секунд сайын 50 рет өзгеретінін көрсетеді. Мысалы, қыл сымды электр шамы әр секунд 100 рет жыпылықтайды, бірақ мұны біздің көзіміз ажырата алмайды. Бізге шам үздіксіз бірқалыпты жарқырап тұрған сияқты болып көрінеді. Адамның көзі ұзақ уақыт ішінде шам тудыратын орташа жарықталынуды қабылдайды. Сондықтан айнымалы токтың орташа қуатын білу маңызды.

Активті кедергісі бар тізбектегі қуат. Тек активті кедергісі ғана бар тізбектегі айнымалы токтың бір период ішіндегі орташа қуатын табайық. Айнымалы токтың лездік қуаты р=j2 Rформуласымен анықталады. Осы өрнекке (2.4.) формуласын қойсақ:р=hello_html_m3ecbc9eb.pngRhello_html_69869036.png

hello_html_m4a3e873e.pngтригонометриялық қатынасты пайдалана отырып, р =hello_html_m3ecbc9eb.pngR + hello_html_m5e56e41b.png өрнегін аламыз. Косинустың ең үлкен мәні 1, ең кіші мәні -1 саны, олай болсабір период ішіндегі екінші қосылғыштың орташа мәні тек бірінші қосылғышқа тең: Р =hello_html_m1281dd9e.png (2.5)

Берілген жүктемеде айнымалы токтың қуатына тең қуат бөлінетіндей тұрақты ток күшін І (әсерлік) деп белгілейік. Сонда р = І2R. Соңғы өрнекті (2.5) өрнегімен теңестірсек, hello_html_m1281dd9e.png= І2R немесеІ =Imhello_html_4be3e7b2.png

(2.6)аламыз. Айнымалы ток күшінің әсерлік мәні І деп бірдейуақыт ішінде активті кедергіде айнымалы ток жүргенде бөлініп шығатын жылуға тең жылу мөлшерін бөліп шығаратын тұрақты ток күшіне тең жылу мөлшерін бөліп шығаратын тұрақты ток күшіне тең шаманы айтамыз. Айнымалы кернеудің әсерлік мәні (2.6)- ға ұқсас:

U =Um (2.7) hello_html_4be3e7b2.png

Ом заңын кернеу мен токтың әсерлік мәндері үшін былай жазамыз:І =hello_html_m1e097cc9.pngАйнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылық кедергі. Конденсатор қосылған тізбектен тұрақты ток жүрмейді, себебі бұл жағдайда тізбек тұйық емес, конденсатордың астарларының арасы диэлектрикпен бөлінген. Ал, бірақ конденсаторды айнымалы кернеу көзіне қосса, ол үнемі қайта зарядталып отырады да тізбек арқылы ток жүреді.

Айнымалы u=hello_html_m77a1a3c8.pngкернеу көзіне қосылған сыйымдылығы С конденсатордан тұратын өте қарапайым тізбекті қарастырайық. Жалғастырғыш сымдардан кедергісі R= 0 болсын. Онда конденсаторға тұсетін кернеу u=hello_html_m77a1a3c8.png = hello_html_364e2d0a.png, мұндағы g- конденсатордың астарларындағы заряд. Бұдан g=hello_html_195064ef.png С hello_html_m2848d394.pngТізбектегі ток күшін табу үшін зарядтан уақыт бойынша бірінші туынды алайық: і=g,= -hello_html_195064ef.png Сhello_html_151dd2db.pnghello_html_28f9f135.png), мұндағы

hello_html_17a3aebc.png=hello_html_m5c6636a6.png (2.8)

өрнегі ток күші тербелістерінің амплитудасын береді. Олай болса, ток күші тербелістерінің теңдеуі мынадай болады:

і=hello_html_76bad514.png).

Бұл теңдеуді конденсаторға түсірілген кернеудің u=hello_html_m77a1a3c8.png өрнегімен салыстыра отырып, мынадай қорытындыға келеміз: тізбектегі ток күшінің тербелістерінен фаза бойынша hello_html_53dd4657.png - ге озады. (2.8) теңдігі ток күшінің амплитудасын анықтайды.



  • Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
    Пожаловаться на материал
Скачать материал
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:

Айнымалы ток, кең мағынасында — бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы. Ал техникада айнымалы ток деп ток күші мен кернеудің период ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток түсініледі. Айнымалы ток байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т.б.) кеңінен қолданылады

Проверен экспертом
Общая информация
Учебник: «Физика. Базовый и углубленный уровни (в 2 частях) », Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И.

Номер материала: ДБ-1140794

Скачать материал

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс профессиональной переподготовки «Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Основы туризма и гостеприимства»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и предоставление туристских услуг»
Курс профессиональной переподготовки «Экскурсоведение: основы организации экскурсионной деятельности»
Курс профессиональной переподготовки «Клиническая психология: организация реабилитационной работы в социальной сфере»
Курс повышения квалификации «Маркетинг в организации как средство привлечения новых клиентов»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинга в туризме»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс профессиональной переподготовки «Управление информационной средой на основе инноваций»
Курс профессиональной переподготовки «Техническая диагностика и контроль технического состояния автотранспортных средств»
Курс профессиональной переподготовки «Теория и методика музейного дела и охраны исторических памятников»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и управление службой рекламы и PR»
Курс профессиональной переподготовки «Управление качеством»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.