- •1.1. Закон сохранения электрического заряда.
- •1.2. Закон кулона.
- •1.3. Электростатическое поле.
- •1.4. Принцип суперпозиции. Электростатических полей.
- •1.5. Задачи электростатики.
- •1.6. Поле диполя.
- •2.1. Теорема гаусса
- •2.2. Применение теоремы гаусса для расчета
- •2.3. Теорема гаусса в дифференциальной форме.
- •3.1. Циркуляция вектора напряженности
- •3.2. Потенциал электростатического поля.
- •3.3. Напряженность, как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности.
- •3.4. Вычисление разности потенциалов по напряженности поля.
- •4.1. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.
- •4.2. Поляризованность.
- •4.3. Электрическое смещение.
- •4.4. Теорема гаусса для электростатического
- •4.5. Условия на границе раздела
- •4. 6. Сегнетоэлектрики.
- •5.1. Проводники в электрическом поле.
- •5.2. Электрическая емкость проводника.
- •5.3. Конденсаторы.
- •Параллельное соединение конденсаторов.
- •2. Последовательное соединение конденсаторов.
- •5.4. Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля.
- •1. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.
- •2. Энергия заряженного уединенного проводника.
- •3. Энергия заряженного конденсатора.
- •4. Энергия электростатического поля.
- •6.1. Электрический ток.
- •6.2. Сила и плотность тока.
- •6.3. Сторонние силы.
- •6.4. Закон ома.
- •6.5. Сопротивление проводников.
- •6.6. Зависимость сопротивления
- •7.1. Работа и мощность тока.
- •7.2. Закон джоуля - ленца.
- •7.3. Закон ома для неоднородного участка цепи.
- •7.4. Правила кирхгофа для разветвленных
- •8.1. Элементарная классическая теория
- •8.2. Вывод основных законов электрического тока в классической теории электропроводности металлов.
- •1. Закон Ома.
- •2. Закон Джоуля - Ленца.
- •3. Закон Видемана - Франца.
- •8.3. Работа выхода электронов из металла.
- •9.1. Эмиссионные явления и их применение.
- •1. Термоэлектронная эмиссия — это испускание электронов нагретыми металлами.
- •9.2. Ионизация газов.
- •9.3. Газовый разряд.
- •9.4. Самостоятельный газовый разряд.
- •3. Дуговой разряд.
- •9.5. Плазма и ее свойства.
- •10.1. Магнитное поле.
- •10.2. Закон био-савара-лапласа.
- •Принцип суперпозиции полей в магнетизме
- •10.3. Закон ампера.
- •10.4. Магнитное поле движущегося заряда.
- •11.1. Действие магнитного поля на движущийся заряд.
- •11.2. Движение заряженных частиц в
- •11.3. Ускорители заряженных частиц.
- •11.4. Эффект холла.
- •11.5. Циркуляция вектора индукции
- •12.1. Магнитное поле соленоида и тороида.
- •12.2. Магнитное поле земли.
- •12.3. Поток вектора магнитной индукции.
- •12.4. Работа по перемещению проводника и
- •13.1. Явление электромагнитной индукции. Закон фарадея и его вывод из закона сохранения энергии.
- •13.2. Вращение рамки в магнитном поле.
- •13.3. Вихревые токи (токи фуко).
- •14.1. Индуктивность контура. Самоиндукция.
- •14.2. Токи при размыкании и замыкании цепи.
- •14.3. Взаимная индукция. Трансформаторы. Передача электрической энергии.
- •14.4. Энергия магнитного поля.
- •15.1. Магнитные моменты электронов и атомов.
- •15.2. Магнитное поле в веществе.
- •15.3. Намагниченность.
- •15.4. Условия на границе раздела двух магнетиков.
- •15.5. Ферромагнетики и их свойства.
- •15.6. Природа ферромагнетизма.
- •16.1. Колебания.
- •16.2. Переменный ток. Получение переменного тока.
- •16.3. Закон ома для цепи переменного тока.
- •16.4. Цепь переменного тока, содержащая r,c, l.
- •16.6. Резонанс токов.
- •16.7. Мощность, выделяемая в цепи
- •17.1. Гармонические колебания в
- •17.2. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения
- •17.3. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •17.4. Свободные затухающие колебания в
- •17.5. Вынужденные колебания.
- •17.6. Дифференциальные уравнения
- •17.7. Резонанс в колебательном контуре..
- •18.1. Вихревое электрическое поле.
- •18.2. Ток смещения.
- •18.3. Уравнение максвелла для
- •1.1. Закон сохранения электрического заряда.
16.7. Мощность, выделяемая в цепи
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
При протекании переменного тока по участку цепи электромагнитное поле совершает работу, и в цепи выделяется джоулево тепло. Мгновенное значение мощности переменного тока равно произведению мгновенных значений напряжения и силы тока:
P(t) = U(t).I(t), (16.53.)
где
U(t) = Umax.cos(t), I(t) = Imax.cos(t - ). (16.54.)
Расписав cos(t -), получим
P(t) = Imax.Umax.cos(t- ).cos(t) =
= Imax.Umax.[cos2(t)cos() + sin(t).cos(t).sin(). (16.55.)
Интерес представляет не мгновенное значение мощности, а ее среднее значение за период колебания. Учитывая, что
cos2(t) =1/2; (16.56.)
и
sin(t)cos(t)=0, (16.57.)
получим Pср.=1/2.Imax.Umax.cos(). (16.58.)
Из векторной диаграммы следует, что Umax.cos() = R.Imax. (16.59.)
поэтому Pср. = 1/2.(RI2max.). (16.60.)
Такую же мощность дает ток I = Imax./2. (16.61.)
и напряжение U = Umax./2 (16.62.)
называемые эффективными значениями тока и напряжения. Поэтому для средней мощности можно записать
Pср. = Iэф.Uэф.cos(), (16.63.)
где cos() - называется коэффициентом мощности. Если участок цепи содержит только резистор с сопротивлением R, то фазовый сдвиг φ = 0, то
Pср. = Iэф.Uэф., (16.64.)
Если участок цепи содержит только конденсатор емкости C, то фазовый сдвиг между током и напряжением
φ = π/2. (16.65.)
Поэтому
PС. = IС.UС.cos900 = 0. (16.66.)
И можно показать, что
PL. = IL.UL.cos(-900)= 0. (16.67.)
Мощность в цепи переменного тока выделяется только на активном сопротивлении. Средняя мощность переменного тока на конденсаторе и катушке индуктивности равна нулю.
МОЩНОСТЬ, ВЫДЕЛЯЕМАЯ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ЗАВИСИТ НЕ ТОЛЬКО ОТ СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, НО И ОТ СДВИГА ФАЗ МЕЖДУ НИМИ.
Формула показывает, что мощность, выделяемая в цепи переменного тока, в общем случае зависит не только от силы тока и напряжения, но и от сдвига фаз между ними. Если в цепи реактивное сопротивление отсутствует, то cos =1 и P=IU. Если цепь содержит только реактивное сопротивление (R=0), то cos=0 и средняя мощность равна нулю, какими бы большими ни были ток и напряжение. Если cos имеет значения, существенно меньшие единицы, то для передачи заданной мощности при данном напряжении генератора нужно увеличивать силу тока I, что приведет либо к выделению джоулевой теплоты, либо потребует увеличения сечения проводов, что повышает стоимость линий электропередачи. Поэтому на практике всегда стремятся увеличить соs, наименьшее допустимое значение которого для промышленных установок составляет примерно 0,85.
ЛЕКЦИЯ № 17.