1 из 10

Презентация на тему: Переменный электрический ток

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Свободные электромагнитные колебания в контуре быстро затухают и поэтому практически не используются. И наоборот, незатухающие вынужденные колебания имеют большое практическое значение. Вынужденные электрические колебания появляются при наличии в цепи периодической электродвижущей силы. Электрические лампы в наших квартирах и на улице, холодильник и пылесос, телевизор и магнитофон - все они работают, используя энергию электромагнитных колебаний. На применении электромагнитных колебаний ос нована работа электромоторов, приводящих в действие станки на заводах и фабриках, движущих электровозы и т.п. Во всех этих примерах речь идет об использовании одного из видов электромагнитных колебаний - переменного электрического тока. Переменным называют ток, периодически изменяющийся по модулю и направлению. Переменный электрический ток в энергетических электрических цепях является результатом возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний, которые создаются генератором переменного тока.

№ слайда 3

Описание слайда:

Рассмотрим процессы, происходящие в проводнике, включенном в цепь переменного тока. Если индуктивность проводника настолько мала, что при включении его в цепь переменного тока индукционными полями можно пренебречь по сравнению с внешним электрическим полем, то движение электрических зарядов в проводнике определяется действием только внешнего электрического поля, напряженность которого пропорциональна напряжению на концах проводника. При изменении напряжения по гармоническому закону напряженность электрического поля в проводнике изменяется по такому же закону. Под действием переменного электрического поля в проводнике возникает переменный электрический ток, частота и фаза колебаний которого совпадает с частотой и фазой колебаний напряжения: U=Um cos ωt i=Im cos ωt

№ слайда 4

Описание слайда:

Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S, пропорционален косинусу угла α между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции Ф=B*S*cos α При равномерном вращении рамки угол α увеличивается прямо пропорционально времени α= ωt Где ω- угловая скорость вращения рамки

№ слайда 5

Описание слайда:

Колебания силы тока в цепи являются вынужденными электрическими колебаниями, возникающими под действием приложенного переменного напряжения. Амплитуда силы тока равна: Im= Um / R При совпадении фаз колебаний силы тока и напряжения мгновенная мощность переменного тока равна: P = i*U = ImUm cos2 ωt Среднее значение квадрата косинуса за 1 период равно 0,5. В результате средняя мощность за период P = Im Um / 2 = Im2R / 2

№ слайда 6

Описание слайда:

Сопротивление, включенное в цепь переменного тока, в котором происходит превращение электрической энергии в полезную работу или в тепловую энергию, называется активным сопротивлением. Мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения. Поэтому для нахождения мгновенного значения силы тока можно применить закон Ома i=u/R=Um cos ωt/R = Im cos ωt В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока совпадают по фазе с колебаниями напряжения, а амплитуда силы тока определяется равенством Im= Um / R

№ слайда 9

Описание слайда:

№ слайда 10

Описание слайда:

Величина, равная квадратному корню из среднего значения квадрата силы тока, называется действующим значением силы переменного тока. Действующее значение силы переменного тока обозначается через I: Действующее значение переменного напряжения определяется аналогично действующему значению силы тока: Колебания силы тока в цепи с резистором совпадают по фазе с колебаниями напряжения, а мощность определяется действующими значениями силы тока и напряжения.

Электрический ток. Данная презентация раскрывает тему «постоянный и переменный электрический ток». Презентация предназначена для учащихся средних общеобразовательных школ. Презентация предназначена для учащихся средних общеобразовательных школ. 1 Основные законы электричества.

9 Если сила тока в цепи с течением времени меняется по величине и по направлению (меняется скорость и направление движения свободных зарядов), то такой электрический ток называют переменным. Переменный электрический ток В России промышленная частота переменного тока 50 Герц (США – 60 Гц) – это значит за одну секунду происходит 50 (60) полных колебаний тока, поэтому мы не замечаем мигания электрических лампочек

По способности проводить электрический ток, вещества делятся на 1. Проводники, в которых имеются свободные заряженные частицы; 2. Непроводники, в которых все заряженные частицы связаны; 3. Полупроводники – вещества, при нагревании или при освещении которых, появляются свободные заряженные частицы. 11

Чтобы возник электрический ток необходимо: 1. Наличие проводника, то есть свободных заряженных частиц (электронов, ионов); 2. Наличие источника тока, внутри которого происходит разделение зарядов и накапливание их на полюсах источника тока; 3. Электрическая цепь должна быть замкнута. 12

Источники тока бывают различные, но во всяком из них происходит разделение положительно заряженных и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах. 13 Аккумуляторы и гальванические элементы. Разделение зарядов происходит за счет химических реакций Термопара – если нагревать место спайки двух различных металлов, то создается электрический ток. Применение в датчиках. Фотоэлементы и солнечные батареи. Разделение зарядов происходит под действием света. Основной элемент полупроводники. Применение в калькуляторах и бытовых приборах, в космических аппаратах.

Источники тока бывают различные, но во всяком из них происходит разделение положительно заряженных и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах. 14 Генераторы переменного тока, основная часть электростанций. В проволочной обмотке, намотанной на барабан (якорь), вращающемся в магнитном поле создается переменный электрический ток, который снимают через контактные кольца. Для создания магнитного поля обычно используют электромагнит. В мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки. Вращающаяся часть называется ротор, неподвижная – статор. Генераторы постоянного тока. В проволочной обмотке, намотанной на барабан (якорь), вращающемся в магнитном поле создается переменный электрический ток, который снимают через коллекторные щетки. Коллектор представляет собой разрезанное на половинки кольцо. Каждая из половинок кольца присоединена к различным концам витка якоря. При правильной установке щеток, будут снимать ток всегда только одного направления. Генераторы постоянного тока нужны, например, для зарядки аккумулятора.

Электростанции (индукционные) Ветряные электростанции Основной элемент – индукционный генератор переменного тока. Двигатель – ветряная турбина. Катушка соединена с турбиной (колесо с крыльчатками), вращается внутри магнита. Катушка и магниты простираются за плоскость слайда Магнит N турбина S Магнит Ветер Ветер Ветер Примечание: в мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки.

Электростанции (индукционные) Гидроэлектростанции Основной элемент – индукционный генератор переменного тока. Двигатель – гидротурбина. Катушка соединена с турбиной (колесо с крыльчатками), вращается внутри магнита. Катушка и магниты простираются за плоскость слайда Магнит N турбина S Магнит Вода Вода Примечание: в мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки.

Электростанции (индукционные) Тепловые и атомные электростанции, теплоэлектроцентрали Основной элемент – индукционный генератор переменного тока. Двигатель – паровая турбина. Катушка соединена с турбиной (колесо с крыльчатками), вращается внутри магнита. Катушка и магниты простираются за плоскость слайда Магнит N турбина S Магнит Горячий пар Примечание: в мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки.

19 Обозначение - U Обозначение - U Прибор – вольтметр Единица измерения - 1 вольт (V) 1кВ=1000В=10 3 В; 1Мв= В=10 6 В Электрическое напряжение – это отношение работы поля при перемещении заряда к величине переносимого заряда

20 Обозначение - R Прибор – омметр Единица измерения - 1 Ом (Ω) 1кОм=1000 Ом=10 3 Ом; 1МОм= Ом=10 6 Ом Электрическое сопротивление проводника характеризует способность проводника проводить электрический ток. Если сопротивление проводника больше, то проводник хуже проводит ток

21 Удельное сопротивление проводника – сопротивление проводника длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 мм 2 Единица измерения (Ом*мм 2)/м –это табличное значение. Формула ρ = (R*S)/l Длина проводника в метрах Площадь поперечного сечения проводника в мм 2 Если сечение круг, то S=π*r 2 Формула расчета сопротивления проводника (Ом) Перевод площади см 2 в мм 2 1см=10мм; 1см 2 =(10мм) 2 =100мм 2

Закон Ома для полной цепи Сила тока в цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно пропорциональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи Сила тока (А) ЭДС-электродвижущая сила источника тока (В) Сопротивление нагрузки (Ом) Внутреннее сопротивление источника тока (Ом)

24 Последовательное соединение проводников При последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же I = I 1 = I 2 Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников R = R 1 + R 2 Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U = U 1 + U 2 R1R1 R2R2

25 Параллельное соединение проводников Напряжение на участке цепи и на концах всех параллельно соединенных проводников одно и то же U = U 1 = U 2 Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках I = I 1 + I 2 R1R1 R2R2

поэтому практически не используются. И наоборот, незатухающие вынужденные колебания имеют большое практическое значение. Вынужденные электрические колебания появляются при наличии в цепи периодической электродвижущей силы. Электрические лампы в наших квартирах и на улице, холодильник и пылесос, телевизор и магнитофон - все они работают, используя энергию электромагнитных колебаний. На применении электромагнитных колебаний ос­нована работа электромоторов, приводящих в действие станки на заводах и фабриках, движущих электровозы и т.п. Во всех этих примерах речь идет об использовании одного из видов электромагнитных колебаний - переменного электрического тока. Переменным называют ток, периодически изменяющийся по модулю и направлению. Переменный электрический ток в энергетических электрических цепях является результатом возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний, которые создаются генератором переменного тока.

Переменный ток – это вынужденные электрические колебания Переменный ток, в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени. Пусть в цепи имеется источник тока, ЭДС которого изменяется периодически. — это периодические изменения силы тока и напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от внешнего источника Переменные токи далее считаются квазистационарными, т. е. к мгновенным значениям всех электрических величин применимы законы постоянного тока.

Может ли ток меняться со временем так, чтобы в каждый момент времени он был одинаков в каждой точке цепи? Ток, то есть направленное движение зарядов, вызывается электрическим полем. Поэтому время установления тока в цепи t определяется только скоростью распространения электрического поля, то есть скоростью света с (L — длина цепи): t = L/c Это время нужно сравнивать с характерным временем изменения электрического поля (напряжения источника тока). В случае периодической э. д. с. это время — просто период колебаний напряжения на э. д. с. Т. Например, в наших электрических сетях напряжение (и ток) колеблется с частотой 50 Гц, то есть 50 раз в секунду. Период колебаний составляет T = 0, 02 с. Пусть длина нашей цепи L = 100 м. Тогда отношение t /T составит примерно 10 -5 — именно такую очень небольшую относительную ошибку мы сделаем, если будем для нашей цепи с переменным током пользоваться законами постоянного тока. Переменный ток в цепи, для которой выполняется соотношение t<

Переменный ток – это электрический ток, который изменяется с течением времени по гармоническому (синусоидальному) закону. I = I 0 ·sin(ω t+ φ), амплитуда колебаний частота колебаний фаза колебаний По теореме Фурье любое колебание можно представить как сумму гармонических колебаний. Таким образом, синусоидальные или гармонические колебания являются одновременно и самым важным, и самым простым типом колебаний.

Сопротивление в цепи переменного тока Пусть внешняя цепь имеет настолько малые индуктивность и емкость, что ими можно пренебречь. Пусть начальная фаза φ = 0. Ток через сопротивление изменяется по закону: I = I 0 · sin (ω t + φ) По закону Ома для цепи а Rδ: U = I·R = I 0 ·R·sin ω t. Таким образом, напряжение на концах участка цепи изменяется также по синусоидальному закону, причем разность фаз между колебаниями силы тока I и напряжения U равна нулю. Максимальное значение U равно: UU 00 R R = I= I 00 ·R·R При небольших значениях частоты переменного тока активное сопротивление проводника не зависит от частоты и практически совпадает с его электрическим сопротивлением в цепи постоянного тока.

Следовательно, в проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения, а амплитуда силы тока равна амплитуде напряжения, деленной на сопротивление:

Амплитуду колебаний напряжения в цепи переменного тока можно выразить через амплитудные значения напряжения на отдельных ее элементах, воспользовавшись методом векторных диаграмм. Выберем ось х диаграммы таким образом, чтобы вектор, изображающий колебания тока, был направлен вдоль этой оси. В дальнейшем мы будем называть ее осью токов. Метод векторных диаграмм I 0 Так как угол φ между колебаниями напряжения и тока на резисторе равен нулю, то вектор, изображающий колебания напряжения на сопротивлении R , будет направлен вдоль оси токов. Длина его равна I 0 · R.

Конденсатор в цепи переменного тока Рассмотрим процессы, протекающие в электрической цепи переменного тока с конденсатором. Пусть напряжение подано на емкость. Индуктивностью цепи и сопротивлением проводов пренебрегаем, поэтому напряжение на конденсаторе можно считать равным внешнему напряжению. φ А — φ В = U = q/C, но I = dq/dt, следовательно, dt. Iq I = I 0 · sin ω t ток меняется по закону, откуда 00 0 cossin qt. I dtt. Iq Постоянная интегрирования q 0 обозначает произвольный заряд, не связанный с колебаниями тока, поэтому можно считать q 0 =

) 2 sin(cos 000 t C I UТогда Следовательно, колебания напряжения на обкладках конденсатора в цепи переменного тока отстают по фазе от колебаний силы тока на π/2 (или колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения на π/2). Это означает, что в момент, когда конденсатор начинает заряжаться, сила тока максимальна, а напряжение равно нулю. После того как напряжение достигает максимума, сила тока становится равной нулю и т. д. Физический смысл этого заключается в следующем: чтобы возникло напряжение на конденсаторе, должен натечь заряд за счет протекания тока в цепи. Отсюда происходит отставание напряжения от силы тока.

Отношение амплитуды колебаний напряжения на конденсаторе к амплитуде колебаний силы тока называют емкостным сопротивлением конденсатора (обозначается X C): Величина. C IU 1 00 а по закону Ома U = I · R C XC 1 играет роль сопротивления участка цепи Она называется кажущимся сопротивлением емкости (емкостное сопротивление). векторная диаграмма

Индуктивность в цепи переменного тока Пусть напряжение подается на концы катушки с индуктивностью L с пренебрежимо малым сопротивлением и емкостью. Индуктивность контура с током – это коэффициент пропорциональности между протекающим по контуру током и возникающем при этом магнитным потоком. Индуктивность L зависит от формы и размеров контура, а также свойств среды Ф = L · I. При наличии переменного тока в катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции Уравнение закона Ома запишется следующим образом: U = I · R – =0 ILФ

) 2 sin(cos]sin= π их сумма равна нулю, и остается только колебание напряжения на активном сопротивлении. Так как добротность обычных колебательных контуров больше единицы, то амплитуды напряжения U o. L и U o. C больше амплитуды напряжения на концах цепи U o.

Переменный электрический ток- электрический ток, который через равные промежутки времени изменяется по величине и направлению. Почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде переменного электрического тока. Именно поэтому его значение велико и область его применения широка.

Генератор переменного тока. В 1832-м году неизвестным изобретателем был создан первый однофазный синхронный многополюсный генератор переменного тока. Но в самых первых электронных устройствах применялся только постоянный ток, в то время как переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Тем не менее, вскоре выяснили, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, то есть тот ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций, генераторы переменного тока экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Поэтому были собраны надежные электрические двигатели переменного тока, которые сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. Надо отметить, что благодаря существованию переменного тока, его особенным физическим явлениям, смогли появиться такие изобретения, как радио, магнитофон и прочая автоматика и электротехника, без которой сложно представить современную жизнь.

Существуют промышленные и бытовые генераторы: Промышленные генераторы- наилучший вариант для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес центрах, а так же на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме. Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием.

Применение в сельском хозяйстве. В с/х используются дизельные генераторы, которые обеспечивают сельскохозяйственную технику (насосы, оборудования, освещение), продление светового дня (для теплиц и птичников), отопление, доильные аппараты и т.д. Также в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур используется низкочастотное излучение квантового генератора в который записана информация снятая с оригиналов применяемых для локализации различных болезней и удаления насекомых.