Линейные электрические цепи с источниками синусоидальной ЭДС

Главное в энергетике - уметь передавать ток большой мощности на большие расстояния и эффективно преобразовывать в ток различного напряжения на месте потребления (Трансформаторы). Менять напряжение постоянного тока весьма трудно. Современные электрогенераторы вырабатывают синусоидальный переменный ток переменной частоты f=50 Гц в России (60 Гц-в США) (1Гц=1 колебание в секунду).Т=1/f, с-период. В радиотехнике были созданы высокочастотные (мегагерцовые) устройства; антенны, генераторы, преобразователи….

Генераторы переменного тока работают на тепловых и гидростанциях

t

-

+

U, I

Io

Т

 

I=I_o sin(ω t+ψ _ф).

ω =2 π f –угловая скорость. ψ _ф=π /2+a-начальная фаза.

Среднее значение переменного тока за полупериод Т/2

/π --измеряется измерительными приборами.

Действующее значение переменного тока должно выделять такое же количество тепла Q, что и при постоянном токе за тот же период Т

Тогда действующее значение переменного тока составит:

В цепях переменного тока используются специальные устройства (элементы) различного назначения: трансформаторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.д.

Индуктивность.

Вокруг проводов с током I возникает магнитное поле, характеризуемое магнитным потоком Ф-это совокупность магнитных силовых линий через замкнутую поверхность линий магнитной индукции В.

Н

I

Направление линий напряженности магнитного поля Н [эрстед] зависит от направления тока I и определяется правилом буравчика.

Напряженность Н=dN/dS-число силовых линий через элемент площади dS

Линии напряженности магнитного поля всегда замкнуты вокруг электрического тока.

Направление индукции внутри катушки распределяется по правилу буравчика- вращаем ручку по направлению движения тока –направление поступательного движения –направление вектора индукции В

В

I

 

Магнитный поток от витков .-[Вб-Вебер] Напряженность магнитного поля на оси соленоида Н=к n I, [n-число витков, S-площадь поперечного сечения,, μ -магнитная проницаемость вещества (μ -50… 4000 у ферритов, μ =0.38 10^-6-воздух)],.

Отношение суммарного потока к току называется собственной индуктивностью: L=Ф/I [Генри]

Если Ф пропорционально току, то L=Const.

Коэффициент индукции соленоида L=4π μ n² V, V- объём соленоида

У катушек с магнитопроводом индуктивность зависит от тока L(I).

Энергия магнитного поля W=Ф I/2.

Условные обозначения катушек индуктивности:

Катушка без магнитопровода

 

С магнитопроводом

П

Регулируемая в зависимости от параметра П.

 

Если ток в катушке переменный, то изменяется магнитный поток Ф и согласно закону электромагнитной индукции возникает ЭДС самоиндукции

U_L=-dФ/dt=-L di_L /dt

Согласно закону Ленца ЭВС самоиндукции всегда препятствует изменению тока.

Конденсаторы

 

S

U

-q

+q

Е

d

Напряженность электрического поля Е=U/d=q S, q=C U, С-емкость конденсатора..

С= ε S/d, ε –относительная диэлектрическая проницаемость материала. (ε =2-4- трансф масло, 3-4-эбонит, 6-8 асбоцемент)

Активное, реактивное и полное сопротивление и проводимость.