Электромагнитные колебания Урок 2 Переменный ток Вынужденные ЭМК Вынужденными ЭМК называются периодические изменения силы тока и напряжения в эл. цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от внешнего источника Переменный ток Цепь с активным сопротивлением R Устройства, полностью и необратимо E R преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии называют активной нагрузкой, а их сопротивление – активным сопротивлением u = U0cosωt U U0 i, u i cos t R R I0 = U0/R – амплитуда тока u i Мощность в цепи с активной нагрузкой Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время Мощность в цепи постоянного тока : P = I2R Мощность в цепи переменного тока (мгновенное значение): P = i2R 1 p i 2 R I 02 R cos 2 t I 02 R (1 cos 2t ) 2 2 2 I R I R p 0 0 cos 2t 2 2 Отсюда видно, что , но с другой стороны I 02 R P 2 pi R 2 2 0 I i 2 2 I i 2 Среднее I0 2 - действующее значение силы переменного тока - действующее значение 2 напряжения I0 U0 U ;U I Т.к. I0 = U0/R I R 2 2 U U0 - закон Ома для участка цепи переменного тока с резистором Именно действующие значения I и U регистрируют амперметры и вольтметры переменного тока. Действующие значения определяют и среднюю мощность переменного тока или как просто говорят мощность переменного тока: P p I R IU 2 Цепь с конденсатором Т.к. R = 0, то напряжение на конденсаторе в каждый момент времени будет равно напряжению на концах цепи: uC = qC = U0cosωt q =CU0 cost dq i CU 0 sin t CU 0 cos(t ) dt 2 Получаем, что колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на π/2 CU 0 I 0 - амплитудный ток 1С = XC - ёмкостное сопротивление [Xc] 1 с сВ В 1 1 1 1Ом 1 c Ф Ф Кл А U I - закон Ома для участка цепи с емкостью Xc Цепь с катушкой, индуктивность которой L R=0; C=0 di U - is L dt i I 0 cos t U LI 0 sin t LI 0 cos t 2 Отсюда вино, что колебания напряжения на индуктивности опережают по фазе колебания тока на π/2 L = XL - индуктивное сопротивление цепи [ X L ] 1Ом U - закон Ома для участка цепи с I X L индуктивностью Закон Ома в цепи переменного тока при последовательном соединении ток во всех элементах цепи одинаков, то если i I 0 cos t , то U R I 0 R cos t I0 cos(t ) U C iX C C 2 U iX I L cos( t ) L L 0 2 Причем, чтобы найти напряжение между концами цепи нужно сложить все три напряжения: U = UR + UC + UL А т.к. они изменяются во времени по закону cos, то мы должны сложить 3 гармонических колебания одинаковой частоты -Колебания напряжения на активном сопротивлении называют активной составляющей -вектор Up – реактивная составляющая напряжения - R – активное сопротивление 1 - реактивное сопротивление, оно не R p L C сопровождается выделением тепла Эти колебания, складываясь, дают также гармоническое 2 колебание: U U 0 cos(t ) 1 2 0 U 0 I 0 R L C 1 L C tg 0 R U I Z Z U X L XC X L XC 2 R 2 2 R 2 - сопротивлением цепи переменного тока