Цепи переменного тока
Измерение сопротивления в цепи переменного тока. Понятие векторной диаграммы и ее построение. Индуктивность в цепи переменного тока, причины появления индуктивного сопротивления в катушке. Приборы для измерения эффективных значений тока и напряжения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.08.2015 |
| Размер файла | 242,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Цепи переменного тока
Переменный ток можно считать квазистационарным, т.е. для него мгновенные значения силы тока во всех сечениях цепи практически одинаковы, так как их изменения происходят достаточно медленно, а электромагнитные возмущения распространяются по цепи со скоростью, равной скорости света.
В дальнейшем рассматриваем квазистационарные цепи, для которых ф<<Т,
где ф - время распространения колебаний в цепи;
Т - период колебаний.
Режим будем считать установившимся, токи и напряжения меняются по гармоническому закону.
Сопротивление в цепи переменного тока
В цепь переменного тока включен резистор сопротивлением R.
Напряжение на входе
.
Сила тока через сопротивление определяется законом Ома:
,
- амплитуда силы тока
- омическое сопротивление цепи.
Фазы силы тока и напряжения - одинаковы.
Введем понятие векторной диаграммы: это изображение гармонических колебаний (комплексных чисел) в комплексной плоскости.
Для омического сопротивления векторная диаграмма:
она соответствует графикам:
Конденсатор в цепи переменного тока
сопротивление переменный ток индуктивность
В цепь переменного тока включен конденсатор емкостью C.
Напряжение на входе
.
Если переменное напряжение приложено к конденсатору, то он все время перезаряжается и в цепи течет переменный ток.
Заряд на пластинах конденсатора:
C - емкость конденсатора, Q - заряд одной из пластин.
Сила тока:
.
По аналогии с законом Ома для постоянного тока, введем
- реактивное емкостное сопротивление.
Фазы тока и напряжения отличаются на : ток опережает напряжение на , или напряжение отстает от тока на .
Если ток - постоянный,
.
Т.е. постоянный ток через конденсатор течь не может.
Индуктивность в цепи переменного тока
В цепь переменного тока включена катушка индуктивностью L.
Напряжение, приложенное к концам участка:
Если в цепи приложено переменное напряжение, то в ней потечет переменный ток, в результате чего возникнет ЭДС самоиндукции
Закон Ома для рассматриваемого участка цепи:
Отсюда:
,
Введем
- реактивное индуктивное сопротивление;
Фазы тока и напряжения отличаются на : ток отстает от напряжения на или напряжение опережает ток на .
Причина появления индуктивного сопротивления - эдс самоиндукции, возникающая в катушке, если ток - постоянный,
,
т.к. эдс самоиндукции не возникает в катушке, по которой течет постоянный ток.
R, L, C - в цепи переменного тока
В цепь переменного тока последовательно включены: катушка индуктивностью L, резистор сопротивлением R, конденсатор емкостью С.
Напряжение, приложенное к концам участка: на входе
.
Сумма мгновенных значений падений напряжений на элементах цепи:
Из векторной диаграммы следует, что
,
Сила тока в цепи:
Сдвиг по фазе между током и приложенным напряжением:
.
- полное сопротивление цепи.
- активное сопротивление.
Z минимально, когда
.
При этом
,
а сила тока в цепи - максимальна. Это явление носит название: «резонанс напряжений».
- резонансная частота.
При резонансе и векторная диаграмма примет вид:
Мощность в цепи переменного тока
Закон Джоуля - Ленца для постоянного тока имеет вид
.
Напряжения и силу тока для цепи переменного тока запишем в виде:
.
Мгновенное значение мощности:
.
Среднее значение мощности (за период):
средняя мощность, выделяемая в цепи переменного тока, зависит от сдвига фаз ц между током и напряжением.
Pср для идеальной катушки (ц=р/2) и для идеального конденсатора (ц= -р/2) равна нулю.
Тепловая мощность выделяется только в омическом сопротивлении. В случае идеальной катушки идет перекачка энергии источника в энергию магнитного поля катушки и назад - в источник. В случае конденсатора - в энергию электрического поля и назад - в источник.
Эффективный ток
Мощность, выделяемая на омическом сопротивлении
, .
Эффективный ток - это такой постоянный ток, который выделяет в нагрузке ту же мощность, что и данный переменный, т.е.
-
за некоторый промежуток времени (например, за период)
Аналогично, для напряжения:
.
Как правило, амперметры и вольтметры измеряют эффективные значения тока и напряжения.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение неразветвленной цепи переменного тока. Особенности построения векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжения на активном и индуктивном сопротивлении. Построение векторной диаграммы и треугольников сопротивления и мощностей.
лабораторная работа [982,7 K], добавлен 12.01.2010Расчет разветвленной цепи постоянного тока с одним или несколькими источниками энергии и разветвленной цепи синусоидального переменного тока. Построение векторной диаграммы по значениям токов и напряжений. Расчет трехфазной цепи переменного тока.
контрольная работа [287,5 K], добавлен 14.11.2010Явление резонанса в цепи переменного тока. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. Незатухающие вынужденные электрические колебания. Колебательный контур. Полное сопротивление цепи.
лабораторная работа [46,9 K], добавлен 18.07.2007Сила тока в резисторе. Действующее значение силы переменного тока в цепи. График зависимости мгновенной мощности тока от времени. Действующее значение силы переменного гармонического тока и напряжения. Сопротивление элементов электрической цепи.
презентация [718,6 K], добавлен 21.04.2013Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ.
методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012Определение влияния активного, индуктивного и емкостного сопротивления на мощность и сдвиг фаз между током и напряжением в электрической цепи переменного тока. Экспериментальное исследование резонансных явлений в параллельном колебательном контуре.
лабораторная работа [393,4 K], добавлен 11.07.2013Расчёт токов и напряжений цепи. Векторные диаграммы токов и напряжений. Расчёт индуктивностей и ёмкостей цепи, её мощностей. Выражения мгновенных значений тока неразветвлённой части цепи со смешанным соединением элементов для входного напряжения.
контрольная работа [376,9 K], добавлен 14.10.2012Практическая проверка и определение физических явлений, происходящих в цепи переменного тока при последовательном соединении резистора, индуктивной катушки и конденсатора. Получение резонанса напряжений, построение по опытным данным векторной диаграммы.
лабораторная работа [32,3 K], добавлен 12.01.2010Схема цепи с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно. Расчет значений тока и падения напряжения. Понятие резонанса напряжений. Снятие показаний осциллографа. Зависимость сопротивления от частоты входного напряжения.
лабораторная работа [3,6 M], добавлен 10.07.2013Изучение неразветвленной цепи переменного тока, построение векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжений на активном и емкостном сопротивлении. Подключение к генератору трёхфазного напряжения и подача синусоидального напряжения.
лабораторная работа [164,3 K], добавлен 12.01.2010Расчет параметров цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа, и узловых напряжений. Расчет баланса мощностей. Построение потенциальной диаграммы. Сравнение результатов вычислений. Расчет параметров цепи переменного тока методом комплексных амплитуд.
курсовая работа [682,1 K], добавлен 14.04.2015Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Индуктивное и полное сопротивление. Определение активная, реактивной и полной мощности цепи. Фазные и линейные токи, их равенство при соединении звездой. Определение величины тока в нейтральном проводе.
контрольная работа [30,8 K], добавлен 23.09.2011Исследование процессов, происходящих в простейших электрических цепях переменного тока, содержащих последовательное соединение активных и индуктивных сопротивлений. Измерение общей силы тока, активной и реактивной мощности; векторная диаграмма напряжений.
лабораторная работа [79,2 K], добавлен 11.05.2013Расчёт параметров цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа, контурных токов и методом узловых напряжений. Расчёт баланса мощностей. Расчёт параметров цепи переменного тока методом комплексных амплитуд. Преобразование соединения сопротивлений.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.04.2015Свободные колебания в электрическом контуре без активного сопротивления. Свободные затухающие и вынужденные электрические колебания. Работа и мощность переменного тока. Закон Ома и вытекающие из него правила Кирхгофа. Емкость в цепи переменного тока.
презентация [852,1 K], добавлен 07.03.2016Метод комплексных амплитуд. Напряжение на активном сопротивлении. Применение комплексных величин для расчётов цепей переменного тока. Отношение комплексной амплитуды напряжения к амплитуде силы тока. Определение комплексного сопротивления участка цепи.
реферат [280,7 K], добавлен 20.03.2016Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.
курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010Расчет линейной электрической цепи постоянного тока с использованием законов Кирхгофа, методом контурных токов, узловых. Расчет баланса мощностей цепи. Определение параметров однофазной линейной электрической цепи переменного тока и их значений.
курсовая работа [148,1 K], добавлен 27.03.2016Расчет токов, сопротивления и напряжений на элементах при отключенном компенсаторе, мощностей потребителей и общей мощности всей сети. Определение в фазе С трехфазной цепи закона изменения тока при переходном процессе при подключении компенсатора к сети.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 04.09.2012
