34) Переменный электрический ток. Полное сопротивление цепи переменного тока.
Электрический ток называется переменным, если он в течение времени меняет свое направление и непрерывно изменяется по величине Переменный ток, который используется для подключения бытовых или производственных электрических приборов, изменяется по синусоидальному закону: i = Imsin(2πft)
i – мгновенное значение тока
Im – амплитудное или наибольшее значение тока
f – значение частоты переменного тока
t – время
Переменный однофазный электрический ток имеет следующие основные характеристики:
f – частота переменного тока определяет количество циклов или периодов в единицу времени. За единицу измерения частоты переменного тока принят Герц (Гц):
Τ – период – время одного полного изменения переменной величины. ω – угловая скорость
Помимо частоты f при изучении цепей переменного тока вводится понятие угловой скорости ω. Угловая скорость ω связана с частотой f следующим соотношением:
ω=2πf
Стандартная частота промышленного переменного тока в России равна 50 Гц. Переменное напряжение между контактами розетки электрической сети создаётся с помощью генераторов, находящихся на электростанциях. Упрощённой моделью генератора переменного тока является проволочная рамка площадью S, вращающаяся с круговой частотой в постоянном однородном магнитном поле с индукцией В (рис. 10а). Если считать, что угол между нормалью к рамке n и вектором магнитной индукции изменяется во времени t как = t, то поток магнитной индукции Ф, проходящий через рамку, будет равен:
Ф = BS.cos() = BS.cos(t) .
Переменным током называется электрический ток, сила которого каким-либо образом меняется со временем. Обычный способ получения переменного тока заключается в том, что при вращении рамки в однородном магнитном поле в ней возникает электродвижущая сила, которая по закону Фарадея равна
.
Если
рамка вращается в магнитном поле с
частотой 
,
то поток вектора магнитной индукции
через поверхность, ограниченную контуром
рамки, меняется со временем по закону:
,
где 
–
максимальное значение потока вектора
индукции через плоскость контура.
Возникающая при этом электродвижущая
сила равна
.
Величина 
называется
амплитудой электродвижущей силы и
представляет ее наибольшее значение.
Электродвижущая
сила максимальна, когда угол 
.
В этом положении поток равен нулю, а
скорость изменения магнитного потока
максимальна. Когда
,
поток максимален, а электродвижущая
сила равна нулю. За один период
электродвижущая сила дважды меняет
знак. Периодически действующая
электродвижущая сила вызывает в замкнутом
проводнике переменный ток, также
изменяющийся по периодическому закону.
Гармонически изменяющаяся электродвижущая сила – это идеализация. Такой закон изменения электродвижущей силы получается в том случае, когда магнитное поле однородно, а рамка вращается равномерно. Если хотя бы одно из этих условий нарушается, в контуре возникает электродвижущая сила, изменяющаяся по более сложному закону. Однако при равномерном вращении изменение электродвижущей силы происходит всегда по периодическому закону. Теория синусоидальных токов наиболее проста и хорошо разработана. Преимущество этого подхода подтверждается и тем, что все технические генераторы переменного тока имеют электродвижущую силу, изменяющуюся по синусоидальному закону. На этом основании при изучении переменных токов предпочтение отдается теории синусоидальных токов.
Обычно
цепь переменного тока включает в себя
и активное сопротивление, и емкость, и
индуктивность.
Полное
сопротивление (Z) -
это векторная сумма всех сопротивлений:
активного, емкостного и индуктивного.
-
полное сопротивление цепи.
Здесь:
-
активное сопротивление.
-
емкостное сопротивление.
-
индуктивное сопротивление.
-
полное сопротивление определяет силу
тока в цепи по закону Ома.
35)ток
смещения. Уравнение Максвелла
Ток смещения или абсорбционный ток — величина, прямо пропорциональная быстроте изменения электрической индукции. Это понятие используется в классической электродинамике. Введено Дж. К. Максвеллом при построении теории электромагнитного поля.
Введение тока смещения позволило устранить противоречие[1] в формуле Ампера для циркуляции магнитного поля, которая после добавления туда тока смещения стала непротиворечивой и составила последнее уравнение, позволившее корректно замкнуть систему уравнений (классической) электродинамики.
Строго говоря, ток смещения не является[2] электрическим током, но измеряется в тех же единицах, что и электрический ток.