Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Переменные электрический ток

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического в замкнутом контуре при изменении магнитного, проходящего через него.

Закон Фарадея. E= -(dФ_B)/dt, где E – электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура. Ф_B= ∬_S▒¯BdS – магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Знак минус в формуле отражает правило Ленца: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которому был вызван данный ток.

Переменный электрический ток – ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величие, сохраняя свое направление в электронной цепи неизменным.

Так как переменный ток в общем случае меняется в электрической не только по величине, но и по направлению, то одно из направлений переменного тока в цепи считают условно положительным, а другое, противоположное первому, условно отрицательным. В соответствии с этим и величину мгновенного значения переменного тока в первом случае считают положительной, а во втором случае — отрицательной.

Переменный ток — величина алгебраическая, знак его определяется тем, в каком направлении в рассматриваемый момент времени протекает ток в цепи — в положительном или отрицательном.

Величина переменного тока, соответствующая данному моменту времени, называется мгновенным значением переменного тока.

Сопротивление, индуктивность и емкость в цепи переменного тока. Закон Ома для цепи переменного тока

Сопротивление в цепи переменного тока. Электрический ток в проводниках непрерывно связан с магнитным и электрическими полями. Элементы, характеризующие преобразование электромагнитной энергии в тепло, называется активным сопротивлением (R). Типичным представителем активных сопротивлений являются резисторы, лампы накаливания, электрические печи.

Индуктивное сопротивление в цепи переменного тока. Элементы, связанные с наличием только магнитного поля, называют индуктивностями. Индуктивностью обладают катушки реле, обмотки электродвигателей и трансформаторов.

Емкостное сопротивление в цепи переменного тока. Элементы, связанные с наличием электрического поля, называются емкостями. Емкостью обладают конденсаторы, длинные линии электропередачи и т.д.

Закон Ома для цепи переменного тока.

Закон ома для переменного тока в общем случае имеет такой же вид, как и для постоянного. То есть при увеличении напряжения в цепи ток также в ней будет увеличиваться. Отличием же является то, что в цепи переменного тока сопротивление ему оказывают такие элементы как катушка индуктивности и емкость. Учитывая этот факт, запишем закон ома для переменного тока.

I=U/Z,Z=√(R^2+〖(ωL-1/ωC)〗^2 ),

В общем случае полное сопротивление цепи переменного тока будет состоять из активного емкостного и индуктивного сопротивления. Проще говоря, ток в цепи переменного тока, зависит не только от активного омического сопротивление, но и от величины емкости и индуктивности. Если, например, в цепь постоянного тока включить конденсатор то тока в цепи не будет, так как конденсатор на постоянном токе является разрывом цепи. Если же в цепи постоянного тока появится индуктивность, то ток не изменится. Строго говоря, изменится, так как катушка будет обладать омическим сопротивлением. Но изменение будет ничтожным.

Если же конденсатор и катушку включить в цепи переменного тока, то они будут оказывать сопротивление току пропорционально величине ёмкости и индуктивности соответственно. Кроме этого в цепи буде наблюдаться сдвиг фаз между напряжением и током. В общем случае ток в конденсаторе опережает напряжение на 90 градусов. В индуктивности же отстает на 90 градусов.

Емкостное сопротивление зависит от величины емкости и частоты переменного тока. Эта зависимость обратно пропорциональна, то есть с увеличением частоты и ёмкости сопротивление будет уменьшаться.