«Переменный электрический ток»
жүктеу/скачать 435.7 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Переменный электрический ток.
- 3.Объяснение нового материала.
| 3. Мотивация
В электростатических машинах, гальванических элементах, аккумуляторах ЭДС с течением времени не меняла своего направления. В такой цепи ток шёл всё время, не меняя ни величины, ни направления и поэтому назывался постоянным. Электрическая энергия обладает неоспоримым преимуществом перед всеми другими видами энергии. Её можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Главное же в том, что эту энергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в любые другие формы. Назовите, в какие формы можно превратить электрическую энергию. Ответ учащихся: Электрическую энергию можно превратить в механическую, внутреннюю, энергию света, химическую энергию. На практике увидите множество различных устройств, в которых электрическая энергия превращается в другие виды энергии. Примерами такого оборудования являются электромясорубка. Приведите примеры оборудования, в которых превращается электрическая энергия. Ответ учащихся: Оборудования, в которых электрическая энергия превращается в другие виды энергии: картофелечистка, овощерезка… Все это оборудование и многое другое включается в электрическую цепь. Как Вы думаете, какой ток протекает в электрической цепи? Ответ учащихся: В электрической цепи протекает постоянный электрический ток. Но, помимо постоянного электрического тока, существует и переменный электрический ток. Именно он протекает в электрической цепи, в которую подключаются все устройства. Давайте сформулируем тему урока. Ответ учащихся: Переменный электрический ток. Какова же цель сегодняшнего урока? Ответ учащихся: Сегодня на уроке мы познакомимся с понятием «переменный электрический ток», а также рассмотрим величины, которые характеризуют его. 3.Объяснение нового материала. Мы уже знаем, что вынужденными колебаниями называют колебания в цепи под действием внешней периодической электродвижущей силы. С такими колебаниями знаком каждый из Вас, они называются переменный электрический ток. Переменный электрический ток используемый в быту, а также на заводах, фабриках представляет собой не что иное, как вынужденные электромагнитные колебания. Сила тока и напряжение меняются со временем по гармоническому закону. П еременный электрический ток – это вынужденные электромагнитные колебания, при которых сила тока в цепи изменяется со временем по гармоническому закону. Колебания напряжения можно легко обнаружиться с помощью осциллографа. Если на вертикально отклоняющиеся пластины осциллографа подать напряжение от сети, то временная развертка на экране будет представлять собой синусоиду. Зная скорость движения луча по экрану в горизонтальном направлении (она определяется частотой пилообразного напряжения), можно определить частоту колебаний (ученик определяет частоту колебаний). Частота переменного тока – это число колебаний в 1 секунду. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз течет в одну сторону и 50 раз в противоположную. Частота 50 Гц принята для промышленного тока во многих странах мира. А Вы знаете, в какой стране частота равна 60 Гц? Ответ учащихся: В США частота равна 60 Гц. Если напряжение на концах цепи меняется по гармоническому закону, то напряженность электрического поля внутри проводников будет также меняться гармонически. Эти гармонические изменения напряженности поля вызовут гармонические колебания скорости упорядоченного движения заряженных частиц и, следовательно, гармонические колебания силы тока. Правда, при изменении напряжения на концах цепи электрическое поле не меняется мгновенно во всей цепи. Изменения поля распространяются хотя и с большой, но не бесконечно большой скоростью. Однако, если время распространения изменений поля в цепи много меньше периода колебаний напряжений, можно сразу считать, что электрическое поле во всей цепи сразу же меняется при изменении напряжения на концах цепи. При этом сила тока в данный момент времени имеет практически одно и то же значение во всех сечениях неразветвленной цепи. П ериод колебаний – промежуток времени, в течение которого сила тока (напряжение или ЭДС) совершает полное колебание. Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной сети создается генераторами на электростанции. Проволочную рамку, вращающуюся в постоянном однородном магнитном поле, можно рассматривать как простейшую модель генераторов переменного тока. Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S, пропорционален косинусу угла между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции. При равномерном вращении рамки угол увеличивается прямо пропорционально времени: , Где n – частота вращения. Поэтому поток магнитной индукции меняется гармонически: Здесь множитель представляет собой число колебаний магнитного потока за с. Это не что иное, как циклическая частота колебаний Следовательно, Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в рамке, равна взятой со знаком «минус» скорости изменения потока магнитной индукции, т.е. производной потока магнитной индукции по времени: где амплитуда ЭДС индукции. Мы будем изучать в дальнейшем вынужденные электромагнитные колебания, происходящие в цепях под действием напряжения, меняющегося с частотой по синусоидальному или косинусоидальному закону: или , где амплитуда напряжения, т.е. максимальное по модулю значение напряжения. Если напряжение меняется с частотой , то сила тока в цепи будет меняться с той же частотой. Но колебания силы тока необязательно должны совпадать по фазе с колебаниями напряжения. Поэтому в обще случае сила тока в любой момент времени (мгновенное значение силы тока) определяется по формуле: Здесь амплитуда силы тока, т.е. максимальное по модулю значение силы тока, а разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения. жүктеу/скачать 435.7 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|