Sähkömagneettiset värähtelyt, kuten mekaaniset, ovat kahta tyyppiä: vapaita ja pakotettuja.
Vapaat sähkömagneettiset värähtelyt, aina vaimennetut värähtelyt. Siksi niitä ei käytännössä käytännössä koskaan käytetä. Vaikka pakotettuja värähtelyjä käytetään kaikkialla ja kaikkialla. Joka päivä voimme tarkkailla näitä vaihteluita.
Vaihtuva sähkövirta
Kaikissa huoneistoissamme on valaistus vaihtovirta. Vaihtovirta on vain pakotettuja sähkömagneettisia värähtelyjä. Virran voimakkuus ja jännite muuttuvat ajan myötä harmonisen lain mukaan. Esimerkiksi jännitteiden vaihtelut voidaan havaita syöttämällä jännite pistorasiasta oskilloskooppiin.
Siniaalto ilmestyy oskilloskoopin näytölle. Voit laskea vaihtovirran taajuuden. Se on yhtä suuri kuin sähkömagneettisten aaltojen taajuus. Teollisuuden vaihtovirtalaitteen vakiotaajuudeksi on asetettu 50 Hz. Eli 1 sekunnissa virran suunta poistoaukossa muuttuu 50 kertaa. Yhdysvaltain teollisuusverkot käyttävät taajuutta 60 Hz.
Jännitteen muutos piirin päissä aiheuttaa muutoksen virran voimakkuudessa värähtelevän piirin piirissä. Tämä muutos on ymmärrettävä sähkökenttä koko ketjussa ei tapahdu heti.
Mutta koska tämä aika on paljon lyhyempi kuin jännitteen vaihtelun piirin päissä, yleensä uskotaan, että piirin sähkökenttä muuttuu välittömästi, kun piirin päissä oleva jännite muuttuu.
Voimalaitosten generaattorit luovat vaihtojännitteen pistorasiassa. Yksinkertaimpana generaattorina voidaan pitää vaijerikehystä, joka pyörii tasaisessa magneettikentässä.
Muotoon tunkeutuva magneettinen vuota muuttuu jatkuvasti ja on verrannollinen kosiniin kosmeettisessa suhteessa magneettisen induktion vektorin ja kehyksen välisen kulman kanssa. Jos kehys pyörii tasaisesti, kulma on verrannollinen aikaan.
Siksi magneettivuo vaihtelee harmonisessa laissa:
Φ = B * S * cos (ω * t)
Vastakkaisella merkillä otettu magneettisen vuon muutosnopeus EMP: n lain mukaan on sama kuin induktion EMF.
Ei = -F '= Em * sin (ω * t).
Jos kehykseen on kytketty värähtelevä piiri, niin kehyksen pyörimisnopeus määrää jännitteenvaihteluiden taajuuden piirin eri osissa ja virran voimakkuuden. Jatkossa tarkastelemme vain pakotettuja sähkömagneettisia värähtelyjä.
Niitä kuvataan seuraavilla kaavoilla:
u = Um * sin (ω * t),
u = Um * cos (ω * t)
Tässä Um on pukeutumisen värähtelyjen amplitudi. Jännite ja virta vaihtelevat samalla taajuudella ω. Mutta jännitteen vaihtelut eivät aina ole samoja kuin virranvaihtelut, joten on parempi käyttää yleisempiä kaavaa:
I = Im * sin (ω * t + φ), missä Im on virranvaihteluiden amplitudi ja φ on vaihesiirto virran ja jännitteen vaihtelun välillä.
Vaihtovirta - laajassa merkityksessä ajan myötä muuttuva sähkövirta. Useimmiten tämä muutos tapahtuu sinimuotoisen lain mukaan minä = I 0 synti ( ω t +φ). Se on sellainen virta, jonka teolliset virranlähteet tuottavat.
Lineaarisen johtimen eri osissa virran voimakkuus on sama, mutta ajan myötä se vaihtelee jaksollisen lain mukaan. Jokainen nykyinen arvo toistetaan tietyn ajan kuluttua T = 2π/ ω, jota kutsutaan perio talo, ja arvo ω — kulmataajuus. Taajuuden vakaus on tärkeä vaihtovirtalaatu. Sininen väite - arvo ω t + φ - soitti vaihe (on hyödyllistä abstraktioida sinin geometrisesta merkityksestä, eikä pidä sinin väitettä tietynä kulmana).
Vakiovirralla elektronit liikkuvat ohuessa johtimessa kuin vesi putkessa, mutta vaihtovirta jokainen heilahtelee johtinta pitkin harmoninen oskillaattori. Näiden värähtelyjen amplitudi on hyvin pieni, ja yksittäisessä johtimessa kaikki elektronit värähtelevät vaiheessa, ts. Synkronisesti. Jos lähteelle, jolla on jännite U piiri, jossa kondensaattori on kytketty, sitten (seuraus ohmin laki)
U =IR + (q /C) -ε.
Täällä ensimmäinen termi oikealla puolella on jännitteen pudotus vastuksen poikki, toinen kondensaattorissa ( q - latauskondensaattori), kolmas - EMF ulkopuoliset joukottoimivat tarkasteltavana olevalla alueella. hevosvoima tässä ketjussa allokoitu määräytyy tasa-arvon perusteella
N =UI.
Se on työ, jonka lähde sitoutuu aikayksikköä kohti.
jos U- vaihtojännite U =U 0synti ω t, ja ε - itseinduktion EMF, ε = - L (ΔI /At), Vaihtovirta virtaa piirin läpi: I =I 0-synti (ω t + φ), ja
I 0 = U 0 /√ (R2 + (Lω — 1 / ω C) 2),
tgφ = (1 / ω C -ω L) / R
Kondensaattorin puuttuessa tulisi laittaa 1 / C = 0. Kaavan perusteella, ottaen huomioon kaava, löydämme:
N = UI = U 0synti ω t × I 0synti (ω t +φ ) = U 0 I 0 (synti 2 ω t ×cos φ + synti ω tcos ω tsynti φ ).
Tämä on voiman arvo ajankohtana t. Keskimääräinen teho jaksolta on:
(Siniaalin neliön jakson keskiarvo on ½, ja sinin ja kosinin tulo on nolla.) U eff =U 0 /√2, I eff = I 0 /√2 kutsutaan tehokkaat arvot jännite ja vaihtovirta. Juuri näitä määriä tarkoitetaan, kun puhutaan vaihtovirran voimakkuudesta ja jännitteestä. Materiaali sivustolta
Olkoon laatikko, jolla on tuntematon täyttö. KohdassaJohdin, jonka virtavoimakkuus I, pisteessäB lempinimilanka tulee ulos samalla ampeerilla. Voltimetri näyttää jännitteenU eff pisteiden välillä jaB. Kaava määrää ruutuun allokoidun tehon. Jos tämä voima on positiivinen (cosφ\u003e 0), sitten joko lämpöerä allokoidaan laatikossa tai sähkömoottori piilotetaan, joka suorittaa vastaavan työn, tai molemmat. joscosφ < 0, то в ящике скрыт генератор тока. Ес-ли мощность близка к ну-лю, а ток не равен нулю, в ящике находится конден-сатор или катушка с большой индуктивностью. (Выделяемая мощность положительна, если в дан-ный момент ток течет в сторону меньшего потен-циала.)
Kuormituksen puuttuessa ensiökäämin virta muuntaja määritelty kaavoilla, ottaen huomioon tosiasian, että 1 /C = 0, ja virrankulutus kaavan mukaan. Vaiheeroφ lähellä -π / 2, ja virrankulutus on pieni. Kun kuorma on kytketty, toisiokäämiin tulee virta, joka indusoi ylimääräisen virran ensiöpäässä. Vaiheero muuttuu ja virrankulutus kasvaa.
Tällä sivulla materiaalia aiheista:
Seuraava vasen kaavio näyttää kahden diodin sisällyttämisen vaihtovirtapiiriin. Tässä tapauksessa sinusoidin ylemmät osat kulkevat ylemmän diodin läpi (nuolen suuntaan), ja sinusoidin alaosat eivät kulje alemman diodin läpi (vasten sen nuoletta). Siten käy ilmi ripple yksisuuntainen virta, ja tarkalleen puolet alkuperäisestä tehosta ei saavuta kuluttajaa, koska ”tasangot” on muodostettu nollavirta-arvolla. Erityisesti fysiikasta kiinnostuneille huomaamme, että täsmälleen sama tulos on, jos jätät vain yhden diodin ja minkä tahansa.
Oikea kaavio osoittaa neljän diodin sisällyttämisen ns silta piiri. Se on edullisempi verrattuna edelliseen: diodit kulkevat pareittain sinimuotoisen ylä- ja alaosan vastaavasti “+” - ja “-” -napoihin. Seurauksena alkuperäisestä vaihtovirrasta, jonka käyrässä voidaan ehdottomasti erottaa "mäet ja rotko", "ei kukkuloita ja tasangkoja", mutta "kaksoismäkiä" muodostuu tuloksena olevan yksisuuntaisen virran kuvaajalle. Tämä tarkoittaa, että kuluttaja saa nyt kaikki alkuperäisen virran voimat.
Lopuksi tarkastellaan sitä, miten Joule-Lenzin lakia voidaan soveltaa epävakaaseen virtaan Q = I²Rtkuvaavat virran lämpövaikutusta. Entä jos nykyinen vahvuus muuttuu jatkuvasti? Se on korvattava ehdollisesti vakiona virranvoimalla, joka tuottaa saman lämpövaikutuksen. Tällaista fysiikan virran voimakkuuden ehdollisesti vakioarvoa kutsutaan vastaava Muuttuvan virran voiman (efektiivinen, toimiva) arvo.
määritelmä: muuttuvan virran vastaava arvo on yhtä suuri kuin sellaisen tasavirran arvo, joka saman vastuksen läpi läpäisee siinä saman määrän lämpöä samanaikaisesti. Se on vastaava nykyarvo, jonka kaikki ampeerimittarit osoittavat meille. Samoin jännitteen ja voltmetrien suhteen. Joten muuttuvien virtojen vastaavien arvojen määrittämiseksi sallitaan kalorimetriset mittaukset (katso § 06-c).
- Puolijohdediodi - sähkölaite, ...
- Molempien järjestelmien vasemmalla puolella on läsnä ...
- Kun sinimuotoinen virta johdetaan piirin "tuloon", jonka vasemmalla piirillä on kaksi diodia, tapahtuu seuraava: ...
- Diodit, jotka erottavat piirin sinimuotoisella virralla piirin oikealta puolelta, johtavat viime kädessä siihen, että ...
- Sinusoidin molempien osien välittäminen pareittain tapahtuu ...
- Täsmälleen neljän diodin käyttö lopulta johtaa siihen, että ...
- Vaihtelevia virtauksia voidaan myös käyttää ...
- Joule-Lenzin lain soveltamiseksi muuttuvan virran voimakkuuden suhteen on tarpeen ...
- Virtaan ehdottomasti vakioarvoa, joka johtaa samaan lämpövaikutukseen, kutsutaan ...
- Muista: vakiovirran vastaava arvo on sellainen arvo ...
- Vertaa kokeellisesti minkä tahansa kahden virran ekvivalenttiarvoja ...