Переменный электрический ток. Индуктивность в цепи переменного тока. Закон Ома для последовательного участка цепи

Страницы работы

Содержание работы

 41. ПЕРЕМЕННЫЙЭЛЕКТРИЧЕСКИЙТОК

Пусть электрический генератор создает напряжение £/(/)= l/0 sin ш*.

Согласно закону Ома сила тока в цепи, содержащей только резистор сопротивлением R, изменяется со временем также по синусоидальному закону

/о sin (о/,

=                        =.         Si,,

где 10 = -£- — амплитудное значение тока в цепи. "

Переменным током называется электрический ток, который изменяется   с  течением   времени   по   гармоническому  закону.

Величины U0, 10 = -£ называются амплитудными значениями

н

напряжения и силы тока. Значения напряжения U (t) и силы тока I (t), зависящие от времени, называют мгновенными (рис. 129).

Зная  мгновенные значения   U (t) и I (t), можно вычислить мгновенную  мощность  Р (t)= U (t) I (t),  которая,  в  отличие  от цепей постоянного тока, изменяется с течением времени. Таким образом, тепловая мощность, рассеиваемая   на   резисторе, определяется по формуле

/>(/)= t/(0-/(0=

= I2(t)R = /lRsm2ut.

Поскольку    мгновенная мощность меняется со времеРис.  129. Зависимость напряжения, си-—*-" лы тока и мощности от времени   в цепи с активным сопротивлением

183


нем, то использовать эту величину в качестве характеристики длительно протекающих процессов на практике крайне неудобно.

Перепишем формулу для мощности иначе:

COS

= UI=U0I0 sin2 co* =    £/0/о(1 -cos 2«0=-Г-Первая составляющая мощности не зависит от времени и представляет собой постоянную часть мгновенной мощности за сколь угодно длительный промежуток времени. Вторая составляющая — переменная — есть функция косинус удвоенного угла, и ее среднее значение за период колебаний равно нулю (см. рис. 129).

Таким образом, среднее значение мощности переменного электрического тока за длительный промежуток времени определяется по формуле

Это выражение позволяет ввести действующее (эффективное) значение силы тока и напряжения, которое используется в качестве основных характеристик переменного тока.

Действующим (эффективным) значением переменного тока называется сила такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделил бы в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.

Для   переменного  тока   действующее   значение   силы   тока

/„ = — Д=т. Аналогично можно ввести действующее (эффективное)

V2

11         U° значение и для напряжения  ия = —;=.

Таким образом, выражения для мощности постоянного тока остаются справедливыми и для переменного тока, если использовать в них действующие значения силы тока и напряжения:


имеют одинаковые  начальные фаз*ы, т.  е.  совпадают по фазе (см. рис.  129).

|    Электричество широко применяется в медицинских процедурах,  таких,  как  высокочастотное  прогревание, статический душ, электроанестезия, электросон и др. Электрический ток опасен для жизни!

При силе тока около 1 мА большинство людей уже его ощущают, а при силе тока выше 5 мА — чувствуют боль. Ток свыше 10 мА вызывает резкое сокращение мышц, при этом может произойти остановка дыхания, при токе выше 15 мА теряется контроль над мышцами. При прохождении тока свыше 70 мА в области сердца начинается беспорядочное сокращение (фибрилляция) сердца, которая может привести к смерти. Сила тока зависит от электрического сопротивления тела человека. При сухой коже сопротивление тела составляет от 104 до 106 Ом. Влажная кожа уменьшает сопротивление до 103 Ом и меньших величин. Поэтому при хорошем контакте с поверхностью земли через тело человека, дотронувшегося до провода, находящегося под напряжением 120 В, пройдет ток 120 мА, что может оказаться смертельным. В связи с этим будьте осторожны при работе с цепями, питающимися переменным током.

Р    1. Какой ток называют переменным?

2.  Какое значение переменного тока называют мгновенным? амплитудным?

3.  Что   называется   действующим   значением   переменного тока?

4.  Почему неудобно характеризовать переменный ток с по мощью мгновенного значения мощности?

5.  Можно ли для расчета мощности переменного тока поль зоваться формулой P = UI?



я=^

г =/2/?

д      *да

и2-.

~ /? '

Необходимо отметить, что закон Ома для цепи переменного тока, содержащей только резистор сопротивлением R, выполняется как для амплитудных и действующих, так и для мгновенных значений напряжения и тока вследствие того, что их колебания

184


Упражнение 30

1. Напряжение в цепи переменного тока изменяется по закону U = 200 sin 5(Ш. Чему равна частота v колебаний напряжения в цепи, его амплитудное U0 и действующее Ufl значения? На какое напряжение U должна быть рассчитана изоляция проводов?

185


2.  Зависимостьсилытокаотвременивцепиимеетвид 1 = = 300 sinЮОлт. Чемуравнычастотаvколебанийтокавцепи, егоамплитудное  10 идействующее  1Дзначения?

3.  Плоскийпрямоугольныйпроводящийвитокплощадью S30 смХ40 смвращаетсяводнородноммагнитномполе,

совершая  5вокругосиперпендикулярнойполюКак

изменяетсяЭДСиндукции ^',- ввиткестечениемвремени, еслииндукциямагнитногополяВ = 5«10~" Тливначальныймоментвремениплоскостьвиткаперпендикулярнамагнитномуполю? РассчитайтеамплитудноезначениеЭДС ^0 ввитке.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
778 Kb
Скачали:
0