Переменный электрический ток

1. Переменный электрический ток

ПЕРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

2.

Свободные электромагнитные колебания в реальном
колебательном контуре из-за сопротивления проводов быстро
затухают — это затухающие колебания
Вопрос: как получить незатухающие колебания?
Ответ: необходимо потери энергии при электромагнитных
колебаниях восполнять — получаем вынужденные
электромагнитные колебания
Один из способов восполнения энергии при электромагнитных
колебаниях — прямое преобразование механической энергии в
электрическую, основанную на явлении электромагнитной
индукции (без конденсатора)
Устройство, преобразующее механическую энергию в
энергию вынужденных электромагнитных колебаний,
называется генератором переменного тока

3. Генератор переменного тока

ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
B
n
BS cos
t 2 t
BS cos(2 t )
d
Ei
dt
t
Ei (BS cos(2 t )) ( BS sin(2 t ) 2 )
Ei 2 BS sin(2 t )
Emax 2 BS
Ei Emax sin(2 t )
Максимальная ЭДС (напряжение) на
полюсах генератора переменного тока
ЭДС (напряжение) на полюсах
генератора переменного тока

4. Цепь переменного тока

ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Ei
Ei ~
R
t
Ei Emax sin(2 t )
U Ei
I
R R
Emax
I
sin(2 t ) I max sin(2 t )
R
I I max sin(2 t )
Важно: в общем случае в зависимости от нагрузки,
подключенной к генератору, колебания тока не обязательно
совпадают с колебаниями ЭДС
Промышленная частота переменного тока в России = 50 Гц

5. Мощность переменного тока

МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Работа тока (закон Джоуля-Ленца) :
U
t UI t
A Q I R t I
I
Мощность тока:
UI t
A
UI
P
t
t
2
2
Напряжение и ток в цепи переменного ток меняются со
временем, поэтому мгновенная мощность (мощность в данный
момент времени) в цепи переменного тока равна
P Umax sin( 2 t )I max sin( 2 t )
P Umax I max sin 2 (2 t )

6.

P UmaxI max sin 2 (2 t )
P
I
t
U

7.

Человека на практике больше интересует среднее значение
мощности тока, а не ее изменения во времени
1 cos 2
sin
P Umax I max sin (2 t ),
2
1 cos(4 t )
P Umax I max
2
2
2
Усредним во времени это выражение:
Umax I max
P
2
средняя мощность в цепи
переменного тока с активным
сопротивлением (без
конденсатора и катушки)

8. Действующие (эффективные) значения силы тока и напряжения

ДЕЙСТВУЮЩИЕ (ЭФФЕКТИВНЫЕ) ЗНАЧЕНИЯ
СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
Среднюю мощность переменного тока можно сравнить с
мощность эквивалентного постоянного тока
Umax I max
Umax I max
2
2
2
Значения
называются действующими (или эффективными) значениями
напряжения и силы переменного тока
Стандартное (промышленное) амплитудное значение
напряжения (ЭДС) в розетках 308 В, что соответствует
действующему (эффективному) напряжению 220 В