Презентация по физике на тему "Переменный электрический ток"

Переменный электрически й ток

Сегодня на уроке: • Переменный электрический ток. • Резистор в цепи переменного тока. • Действующие значения напряжения и силы тока.

с электрический направление Электрический ток величина которого и течением меняются называется времени переменным. Переменный ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания.

Получение переменной эдс ток ЭДС на вращают Переменный может возникать при наличии в цепи переменной ЭДС. Получение в переменной цепи основано явлении электромагнитной индукции. Для этого токопроводящую рамку равномерно с угловой скоростью ω в однородном магнитном поле. При этом значение угла α t между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции Следовательно, величина магнитного потока, пронизывающего определяться будет рамку, будет изменяться со временем по гармоническому выражением: закону:    t SВФ  SB cos  cos

Переменный ток в осветительной сети квартиры, применяемый па заводах и фабриках и т. д., представляет собой не что иное, как вынужденные электромагнитные колебания. Данные колебания напряжения легко обнаружить с помощью осциллографа.(рис. 4.8) Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз идет в одну сторону и 50 раз — в противоположную. Частота 50 Гц принята для промышленного тока во многих странах мира. В США принята частота 60 Гц. Если напряжение на концах цепи меняется по гармоническому закону, то и напряженность электрического поля Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной внутри проводников будет также сети создается генераторами на электростанциях. меняться гармонически. Проволочную рамку, вращающуюся в постоянном однородном магнитном поле, можно рассматривать как простейшую модель генератора переменного тока. Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S, пропорционален косинусу угла а между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции (рис. Ф = BScos а 4.9): При равномерном вращении рамки угол а увеличивается прямо пропорционально времени: а=2Пnt , где n – частота вращения.Поэтому поток магнитной индукции меняется гармонически : Ф = BS cos 2Пnt , Здесь 2Пn число колебаний магнитного потока за 2П с. Это ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЧАСТОТА колебаний w=2Пn => Ф = BScoswt

Согласно закону Фарадея, при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего контур, в контуре возникает ЭДС индукции. Используя понятие производной, уточняем формулу для закона электромагнитной индукции   t   t   SB  / Фе t  Если рамка содержит N витков, то амплитуда возрастает в N раз. Подключив источник переменной ЭДС к концам проводника, мы создадим на них переменное напряжение: Uu sin  t  m / t sin SB cos При изменении магнитного потока, пронизывающего ЭДС индукции со временем по закону синуса (или косинуса).   SBm  также изменяется контур, - максимальное значение или амплитуда ЭДС.

Общие соотношения между напряжением и силой тока и в Как случае постоянного тока, сила переменного тока определяется напряжением на концах проводника. Можно считать, что в данный момент времени сила тока во сечениях проводника имеет одно и то же значение. В таких случаях принято говорить, что существует сдвиг фаз между Но фаза колебаний силы колебаниями тока и напряжения. В общем случае мгновенное тока может не совпадать с значение напряжения и силы тока можно определить: колебаний фазой   Uu cos t напряжения. m     cos i I t  Uu m  sin i I  sin t    t всех ил и m m  – φ сдвиг фаз между колебаниями тока и напряжения Im – амплитуда тока, А.

Резистор в цепи переменного тока цепь, Рассмотрим содержащую нагрузку электрическое сопротивление которой велико. Это сопротивление мы теперь будем называть активным, так как при наличии такого сопротивления электрическая поглощает поступающую к ней от источника тока энергию, которая превращается во внутреннюю энергию проводника. В такой цепи: цепь Uu  cos  t m Электрические устройства, преобразующие электрическую энергию во внутреннюю, называются активными сопротивлениями

значение Поскольку мгновенное тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения, то его можно рассчитать по закону Ома для участка цепи:  cos  силы  t U m I m  t  cos R i I m u R U  m R цепи В с активным сопротивлением сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения равен нулю, т.е. колебания силы тока совпадают по колебаниями фазе напряжения. с

Действующие значения напряжения I  U  и силы тока ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ 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. Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока, в выделяющего проводнике же то количество теплоты, что и mI переменный ток за то же время. 2 Действующее значение mU напряжения: 2

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 и мощность тока, постоянного силы вместо постоянного тока и постоянного напряжения подставляют действующие значения: Когда между напряжением и тока существует сдвиг фаз, мощность определяется по формуле: соотношениями, в  IUP соответствующие что которые силой cos IUP

ВЫВОД Ы вынужденные На этом уроке вы узнали, что:  переменный электрический ток представляет собой 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 тока определяется теми же соотношениями, что и переменного в цепи

15 имеющая вращается Гц РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ Рамка, 100 с витков, в частотой однородном магнитном поле индукцией 0,2 Тл. площадь Чему ампли- рамки, тудное значение возникающей в ней ЭДС 45 В? равна если

ВЫЧИСЛЕНИЕ: РАЗМЕРНОСТЬ: ДАНО: N=100 шт ν=15 Гц В=0,2 Тл εm =45 В S - ? РЕШЕНИЕ: e = εm sinωt εm = BS ω ω = 2π/T= 2π ν εm = BS 2π ν (1 виток) εmn = BSN 2π ν S = εmn /(BN 2π ν) ОТВЕТ: S = 0,024 м2

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Учебник: § 31, 32; Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев «ФИЗИКА – 11». Стр. 102 упражнение 4 задача №5.