13.9. Переменный ток. Принципы получения переменного тока

Наиболее простой способ получения переменного тока – использовать явление ЭМИ. ЭДС индукции возникает в том случае, если меняется поток вектора магнитной индукции (количество "дырок", которые создаются линиями магнитной индукции в поверхности натянутой на контур). Магнитной поток может измениться, если меняться будут: магнитное поле В, площадь контура S; угол между нормалью и магнитным полем. Переменным током называются вынужденные колебания тока в цепи, совпадающие с частотой вынуждающей ЭДС. Пусть переменная ЭДС (или переменное напряжение) имеет вид ,где U_m– амплитуда напряжения. Тогда на участке цепи, имеющей сопротивление R, емкость C и индуктивность L, закон Ома будет иметь вид

, или

Рассмотрим частные случаи цепи.

: переменное напряжение приложено к сопротивлению R. Закон Ома:

Амплитуда силы тока .Колебания тока происходятв одной фазе с напряжением.

Для наглядности воспользуемся методом векторных диаграмм и будем изображать векторами, угол между которыми равен разности фаз. : переменное напряжение приложено к катушке индуктивности.

.

ЭДС самоиндукции в катушке:

Закон Ома: , откуда после интегрирования получим , где

Таким образом, падение напряжения U_Lопережаетпо фазе ток I , текущий через катушку, на .Величина R_L=ωLназывается реактивным индуктивным сопротивлением. Для посто­янного тока (ω = 0) катушка индуктивности не имеет сопротивления. : переменное напряжение приложено к конденсатору.

Сила тока , где Ч. Таким образом, падение напряжения отстает по фазе от текущего через конденсатор тока I на .

Величина называется реактивным емкостным сопротивлением. Для постоянного тока (ω = 0) , т.е. постоянный ток через конденсатор течь не может.

В общем случае .Если напряжение в цепи изменяется по закону U = U_mcosωtто в цепи течет ток течет , где I_mи φ определяются формулами:

,

Величина

называется полным сопротивлением цепи.

Вопросы для самоконтроля:

1) В чем заключается сущность явления электромагнитной индукции?

2) Какое поле называют индукционным или вихревым электрическим полем?

3) Почему для создания тока в проводнике должна быть совершена работа? За счет какой энергии она совершается?

4) Почему при колебаниях металлического маятника между полюсами электромагнита маятник сильно тормозится?

5) Что такое токи Фуко? Приведите примеры их использования в технике. В каких случаях с ними приходит бороться?

6) Опишите наиболее простой способ получения электричества?

7) Как устроен генератор гидроэлектростанции?

8) Что такое электрический ток?

9) Какие существуют три вида токов?

Список литературы

Основная

1.Рогачев, Н.М. Курс физики. Учебное пособие/ Н.М. Рогачев. – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2010 г. - 448 с.

Дополнительная

Грабовский, Р.И. Курс физики. 6-е изд. / Р. И. Грабовский. – СПБ. : Издательство «Лань», 2002. – 608 с