Лекция 4 Линейные электрические цепи с источниками синусоидальной эдс.
Г лавное 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
I=Io sin(ω t+ψф).
ω=2 π f –угловая скорость. ψф=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
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
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:
К
атушка
без магнитопровода
С
магнитопроводом
Регулируемая в зависимости от параметра П.
Если ток в катушке переменный, то изменяется магнитный поток Ф и согласно закону электромагнитной индукции возникает ЭДС самоиндукции
UL=-dФ/dt=-L diL /dt
Согласно закону Ленца ЭВС самоиндукции всегда препятствует изменению тока.
К
онденсаторы
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.