Переменный ток обозначения: определение, в чём отличие AC от постоянного значения

Интересно. Расплавляемый металл может быть подвешен в вакууме с помощью магнитного поля. Для него не нужен тигель (специальный ковш для нагрева). Так получают очень чистые вещества.

Плюсы использования ТВЧ в разных случаях:

• быстрый нагрев при ковке и прокате металла;
• оптимальный температурный режим для пайки или сварки деталей;
• расплав даже очень тугоплавких сплавов;
• приготовление пищи в микроволновых печах;
• дарсонвализация в медицине.

Получают ТВЧ с помощью установок, включающих в свой состав колебательный контур, или электромашинных генераторов. У статора и ротора генераторов на сторонах, обращённых друг другу, нанесены зубцы. Их взаимное движение порождает пульсацию магнитного поля. Частота на выходе тем больше, чем больше произведение числа зубцов ротора на частоту его вращения.

Период пульсаций и частота

Частота переменного тока может иметь другое название – пульсация. Периодом пульсации называют время единичной пульсации.

Интенсивность циклов

Для электросети с частотой 50 Гц период пульсации составит:

Т = 1/50 = 0,02 с.

При необходимости, зная эту зависимость, можно по времени цикла вычислить частоту.

Опасность разночастотных зарядов

Как постоянный, так и переменный ток при определённых значениях представляет опасность для человека. До 500 В разница в безопасности находится в соотношении 1:3 (42 В постоянного к 120 В переменного).

При значениях выше 500 В это соотношение выравнивается, причём константное электричество вызывает ожоги и электролизацию кожных покровов, изменяющееся – судороги, фибрилляцию и смерть. Тут уже частота пульсации имеет большое значение. Самый опасный интервал частот – от 40 до 60 Гц. Далее с повышением частоты риск поражения уменьшается.

Влияние частоты на пороговый ток

Частота переменного электричества – важный параметр. Она влияет не только на работу электроустановок потребителей, но и на человеческий организм. Изменяя частоту электрических колебаний, можно менять технологические процессы на производстве и качество вырабатываемой энергии.

Видео

Переменное напряжение тока — что это?

Напряжение – это физическая величина, характеризующая работу эффективного электрического поля, совершающего перенос заряда из одной точки проводника в другую. Оно есть везде, где есть токовая сила и пропорционально зависит от него, как и сопротивление. Каждый знает, что в его домашней розетке 220 В, но мало кто догадывается, какой именно это вид величины. Стоит подробнее разобраться с постоянным и переменным напряжением, в чем их различия, и какие виды переменного напряжения существуют.

Напряжение переменного тока

Как известно еще с уроков физики, ток – это движение заряженных частиц, которое возникает под воздействием на них электромагнитного поля, разности потенциалов и напряженности. Основная характеристика любого напряжения – это зависимость от времени. Исходя из этого, различают постоянную и переменную величины. Значение постоянного с течением времени практически не изменяется, а переменного – изменяется.

В свою очередь переменная характеристика бывает периодической и непериодической. Периодическое – это напряжение, значения которого повторяются через одинаковые интервалы времени. Непериодическое же способно изменяться в любой отрезок времени.

Напряженность в переменной цепи – это такой параметр, который изменяет свою величину с течением времени. Для упрощения разъяснений в дальнейшем будет рассматриваться синусоидальное гармоническое переменное напряжение.

Минимальное время, в течение которого переменная величина повторяется, называется периодом. Абсолютно любую периодическую величину можно записать зависимостью от какой-либо функции. Если время – это t, то зависимость будет обозначаться F(t). Таким образом, любой период во времени имеет вид: F(t+-T) = F(t), где T – период.

Физическая величина, которая является обратной периоду, называется частотой. Она равна 1/T. Единицей ее измерения является герц, в то время как единицей измерения периода стала секунда.

f = 1/T, 1 Гц = 1/с = с в минус первой степени.

Важно! Чаще всего встречается функциональная зависимость переменной сети в виде синусоиды. Именно поэтому она была взята за основу этого материала.

Из математики известно, что синусоида – это простейшая периодическая функция, и с ее помощью из нескольких синусоид с кратными частотами можно представить любые другие периодические функции.

Синусоидальная напряженность в абсолютно любой промежуток времени может описать моментальная характеристика: u = U * sin(ωt + φ), где ω = 2πf = 2π/T, где U – максимальное напряжение (амплитуда), ω – угловая скорость изменения, φ – начальная фаза, которая определяется смещением функции относительно нулевой точки координат.

Часть (ωt + φ) – это фаза, которая характеризует значение напряжения в конкретный промежуток времени. Из этого выходит, что амплитуда, угловая скорость и фаза – это основные характеристики переменных сетей, определяющие их значения в любой интервал времени.

Важно! При рассмотрении синусоидальной функции фазу часто принимают за ноль. На практике также часто прибегают к еще некоторым параметрам, включающим действующее и среднее напряжение, коэффициент формы.

Отличие между переменным и постоянным напряжением

Разница между двумя этими величинами не только в названии. Все зависит от вида тока. В обычной розетке дома ток переменный. Это значит, что направление движения заряженных частиц в нем постоянно изменяется. Более того, у переменных токовых сил разная частота и напряжение. Например, в розетке на 220 вольт обычная частота равна 50 Гц, что означает смену направления движения электронов и их зарядов 50 раз в секунду. Напряжение в этом плане означает максимальную скорость, с которой движутся электроны по цепи.

Еще одно отличие изменчивого направления движения частиц и, как следствие, напряжения от постоянного, в том, что в нем постоянно изменяется заряд. Значение U в такой сети бывает равно то 100 %, то 0 %. Если оно всегда было полным, то потребовался бы провод очень большого диаметра.

Постоянное же направление – это ток, который не изменяет координаты своего движения. Его можно наблюдать в аккумуляторах и батареях. Попадает он туда через зарядное устройство, конвертирующее любой поток из розетки в постоянный.

Виды напряжения переменного тока

В случае наиболее распространенного синусоидального напряжения часто рассматривают его виды:

• Мгновенное, которое определяется для произвольного момента времени t.
• Действующее, производящее один и тот же тепловой эффект, равный по величине постоянной характеристики. Оно определяется выполненной активной работой первого полупериода.
• Средневыпрямленное, определяемое как модуль величины выпрямленного напряжения за один цикл гармонического колебания.

Если электрический поток передается по воздушным линиям, то упоры и их размеры напрямую зависят от величины напряжения, которое применяется в сети. Его величина между фазами именуется линейным напряжением, а между землей и каждой из фаз – фазным.

Двухфазный ток

Двухфазный ток – это когда идет передача сразу двух токов разного направления. Параметр напряженности для двухфазной сети сдвинут по фазе на угол в 90 градусов. Передается такой ток двумя проводниками: два фазных и два нулевых. Применяется в электрических сетях переменного тока. Для этого используют два контура, значения которых сдвинуты по фазе на 90 градусов. В каждом контуре используется четыре линии – по две штуки на каждую из фаз. Иногда применяется и один провод с большим диаметром, чем у двух других. Преимуществом двухфазный сетей был плавный запуск электродвигателей, но они были вытеснены трехфазными.

Трехфазный ток

Трехфазная система – это система электрической цепи, работающая на трех цепях, в которых действуют силы одной и той же частоты, но сдвинутые по фазе друг от друга на одну треть периода или на 120 градусов. Каждая отдельная цепь такой системы называется фазой, а система из трех сдвинутых по фазе токов называется трехфазным током.

определение, чем он лучше постоянного, зачем его используют в электрических сетях

Большинство современных бытовых и промышленных устройств работают от сети переменного тока. К ним можно отнести также все приборы на основе постоянного тока или питающиеся от аккумуляторов, поскольку они используют ту или иную форму DC, полученную из AC как с помощью преобразования сетевого напряжения, так и путём зарядки батарей. Но так было не всегда. Потребовалось немало времени, чтобы подобная система энергоснабжения зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Эдисон и Тесла

Ипполит Пикси сумел создать первый генератор переменного тока в 1835 году. Это было устройство на постоянных магнитах, работающее при вращении рукоятки. Предприниматели того времени были заинтересованы в генерации DC и не совсем понимали, где может применяться изобретение и зачем нужно получать AC.

Настоящая конкуренция за стандарты электричества в линиях передач развернулась к концу 1880-х. годов, когда началась борьба между основными энергетическими компаниями за доминирование на рынке собственных запатентованных энергетических систем. Это было соперничество концепций электрификации двух великих изобретателей: Николы Теслы и Томаса Эдисона.

Эдисон изобрёл и усовершенствовал немало устройств, необходимых для первых систем генерации и транспортировки постоянного тока. В течение короткого времени его компания смогла открыть более 200 станций в Северной Америке. Предприятие росло, и изобретатель для выполнения работ по усовершенствованию оборудования нанял Николу Теслу — молодого инженера из Европы. Новый сотрудник предложил вниманию Эдисона революционные для того времени работы, основанные на технологиях переменного значения. Идеи Тесла были отвергнуты и пути изобретателей разошлись.

Джордж Вестингауз, наоборот, отнёсся к открытиям сербского инженера с большим интересом и выкупил все патенты Тесла. После предприятия Вестингауза пережило немало потрясений, в том числе и связанных с мощными пропагандистскими компаниями Эдисона. Финалом борьбы стал момент, когда система Теслы была выбрана для освещения выставки в Чикаго. Это событие познакомило мир с преимуществами многофазной генерации AC и его транспортировки. С тех пор большинство электрических устройств и сетей заказывались уже под новый стандарт. Основными датами войны токов были:

• 1870 г. — создание Эдисоном первого генератора DC;
• 1878 г. — основание Edison Electric Light Co в Нью-Йорке;
• 1882 г. — открытие Эдисоном генерирующей станции Pearl Street на 5 тыс. огней;
• 1883 г. — изобретение Теслой трансформатора;
• 1884 г. — изобретение Теслой генератора AC;
• 1888 г. — демонстрация Теслой многофазной электрической системы, Вестингауз выкупает его патенты;
• 1888 г. — казнь с помощью электрического стула, изобретённого Эдисоном как средство для пропагандистской компании, демонстрирующей опасность технологий Теслы.
• 1893 г. — триумф Westinghouse Electric Company на Чикагской ярмарке.

Определение и свойства

Гальваническая батарея выдаёт стабильную разницу потенциалов на полюсах в течение длительного времени до момента завершения в ней химической реакции. Ток от подобного источника называют постоянным. Простое определение переменного тока, понятное для чайников и приемлемое для специалистов, можно построить от обратного: AC есть поток зарядов в проводнике, периодически меняющий свою величину и направление. В сетях энергоснабжения он регулярно изменяет амплитуду и полярность.

Эти изменения представляют собой бесконечные повторения последовательности идентичных циклов, формирующих на экране осциллографа синусоиду, в отличие от DC, который визуализируется как прямая.

Графическая иллюстрация важна для понимания того, какой ток называют переменным синусоидальным.

Поскольку из определения переменного тока следует, что изменения параметров являются регулярными, переменное электричество обладает рядом свойств, связанных с качеством и формой его отражения на графике. Эти основные свойства можно представить следующим списком:

• Частота. Одно из наиболее важных свойств любого регулярного сигнала. Определяет количество полных циклов за конкретный период. Измеряется в герцах (циклах в секунду). В Европе для сетей электроснабжения составляет 50 Гц, в США и Канаде — 60 Гц.
• Период. Иногда важно знать количество времени, необходимое для завершения одного цикла электрического сигнала, а не числа циклов в секунду времени. Период — понятие логически обратное частоте, означающее длительность одного цикла в секунду.
• Длина волны. Характеристика, похожая на период, но может быть измерена из любой части одного цикла к эквивалентной точке в следующем.
• Амплитуда. В контексте электрического тока — это наибольшее значения АС относительно нейтрального. Математически амплитуда синусоиды есть значение этой синусоиды на пике. Однако если речь идёт о системах питания, то лучше обращаться к понятию эффективного тока. В качестве эквивалента используется количество работы, которую способен сделать постоянный ток при напряжении, равном амплитуде исследуемого переменного тока. Для синусоидальной волны эффективное напряжение составляет 0,707 от амплитуды.

В случае с АС наиболее важные свойства — частота и амплитуда, так как все виды оборудования разрабатываются с учётом соответствия этим параметрам в линии электропередачи. Период требует внимания при проектировании электронных источников питания.

А длина волны, как параметр, становится важен, когда речь идёт о токах со значительно более высокой частотой, чем в сетях энергоснабжения.

Сравнение AC и DC

Направление потока электрической энергии определяет постоянный и переменный ток. Разница в том, что в первом случае заряды перемещаются в одном направлении и непрерывно, а во втором — направление потока меняется через равные интервалы. Последнее сопровождается чередованием уровня напряжения и сменой полюсов на источнике с положительного на отрицательный и наоборот, что делает процессы в нагрузках более сложными, чем в случае с постоянным напряжением.

Ключевым преимуществом DC состоят в том, что его можно легко аккумулировать или создавать в портативных химических источниках. Но использование AC позволяет осуществлять передачу электрической энергии на большие расстояния намного экономичнее. Дело в том, что мощность W=I*V, передаваемая от станции, не в полном объёме доставляется до точки назначения. Часть её расходуется на нагрев линий электропередачи в размере W= I^2*R.

Очевидный способ сокращения потерь — уменьшение сопротивления за счёт наращивания толщины проводов. Но для его реализации существует экономический предел: толстые проводники стоят дороже. Кроме того, массивные провода требуют дорогих несущих конструкций.

Задача имеет блестящее решение, если изменить напряжение и силу тока при сохранении мощности. Например, при увеличении V в тысячу раз и соответствующем уменьшении I, значение мощности сохраняется прежним, но потери уменьшаются в миллионы раз, поскольку они находятся в квадратичной зависимости от силы тока. Остаётся проблема преобразования напряжения до безопасных значений при распределении его к потребителям.

Это невозможно в случае с DC, но переменный ток позволяет изменять значения I и V при сохранении мощности с помощью трансформаторов. Энергетические компании используют это свойство для транспортировки электричества. Способность к трансформации и определяет главное, практически применимое отличие переменного тока от постоянного.

Другим важным преимуществом является необычайная простота его производства и возможность реализации в несложных конструкциях электродвигателей. Электрические приводы — наиболее значимый способом применения AC.

Генерация и трансформация

Принцип генерации электричества прост. Если магнитное поле вращается вдоль стационарного набора катушек из витков проводника или, наоборот, катушка вращается вокруг стационарного магнитного поля, то благодаря явлению электромагнитной индукции на концах обмоток возникает разность потенциалов. С каждым изменением угла поворота в результате описанного кругового движения выходное напряжение также будет меняться как по величине, так и по направлению.

Описанный условный генератор при постоянной угловой скорости вращения вала производит синусоидальный AC с формой волны, ничем не отличающейся от поставляемого в бытовой сети. Реальные генераторы устроены значительно сложнее, но работают на том же принципах электромагнитной индукции.

Эти же законы помогают не только в производстве AC, но и в его передаче и распределении. Преобразования напряжения энергетическим компаниями невозможно осуществить без электрических машин, называемых трансформаторами. Вот почему это изобретение Теслы было так важно для революции в транспортировке электричества.

Любой трансформатор состоит из следующих элементов:

• первичной и вторичных обмоток;
• сердечника.

Слово «первичная» применяется для обмотки, на которую подаётся электрическое напряжение, нуждающееся в трансформации. Индуцированное напряжение на вторичной катушке всегда равно приложенному на первичной, умноженному на соотношение витков вторичной к первичной. Трансформатор позволяет пошагово изменять напряжение.

Разность потенциалов, которая получается на выходе, есть расчётная величина, зависящая от соотношения витков обмоток.

Используемые виды

В большинстве случаев под тем, какой ток называется переменным, подразумевают электричество из бытовой сети. Для многих далёких от электрики и электроники людей было бы неожиданностью узнать, что под АС подразумевается значительно более широкое понятие, чем электричество из розетки.

Краткий перечень переменных токов, используемых в сетях питания:

• Однофазный. Простой вид, переменный по направлению. Коммерческий его тип имеет синусоидальный вид на графике и передаётся по двум проводникам.
• Трёхфазный. Электричество для промышленных нужд обычно поставляется в виде трёх отдельных синусоид с пиками амплитуды в трети цикла друг от друга. Для передачи энергии таким способом требуется три (иногда четыре) проводника.
• Двухполупериодный выпрямленный однофазный. Полученный из переменного с помощью выпрямителя таким образом, чтобы обратная половина цикла сменила полярность. Его можно рассматривать как пульсирующий постоянный ток без интервала между импульсами.
• Полностью выпрямленное трёхфазное напряжение. Однополярный ток с небольшой пульсацией. Это свойство выгодно отличает его от DC.
• Полуволновой выпрямленный. Получается после выпрямления AC простейшим образом с обрезанием части с обратной полярностью. В результате получается пульсирующее напряжение с интервалами без разности потенциалов на клеммах.
• Импульсное напряжение. Широко применяется в современной цифровой технике и электронике. Во многих случаях волна не синусоидальной, а прямоугольной формы.

В современных приборах используются самые разнообразные формы тока и нередко одновременно. Даже освещение в XXI веке изменилось неузнаваемо со времён Эдисона. Традиционная лампа накаливания работала непосредственно от сети AC, а её светодиодный аналог предварительно выпрямляет синусоидальное напряжение, преобразуя затем его до нужных параметров без помощи дополнительных устройств.

Однако война токов может иметь своё продолжение в совсем недалёком будущем. Растущее количество источников DC, таких как солнечные батареи и ветряки, стало стимулом для разработки технологий транспортировки постоянного тока на большие расстояния при потерях, сопоставимыми с передачей AC. В мире уже построено несколько таких действующих объектов и, вполне возможно, через некоторое время они продемонстрируют на практике свои преимущества перед классическими энергосистемами.

Переменный ток. 1 — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: переменный ток, вынужденные электромагнитные колебания.

Переменный ток — это вынужденные электромагнитные колебания, вызываемые в электрической цепи источником переменного (чаще всего синусоидального) напряжения.

Переменный ток присутствует всюду. Он течёт по проводам наших квартир, в промышленных электросетях, в высоковольтных линиях электропередач. И если вам нужен постоянный ток, чтобы зарядить аккумулятор телефона или ноутбука, вы используете специальный адаптер, выпрямляющий переменный ток из розетки.

Почему переменный ток распространён так широко? Оказывается, он прост в получении и идеально приспособлен для передачи электроэнергии на большие расстояния. Подробнее об этом мы поговорим в листке, посвящённом производству, передаче и потреблению электрической энергии.

А сейчас мы рассмотрим простейшие цепи переменного тока. Будем подключать к источнику переменного напряжения поочерёдно: резистор сопротивлением , конденсатор ёмкости и катушку индуктивности . Изучив поведение этих элементов, мы в следующем листке «Переменный ток. 2» подключим их одновременно и исследуем прохождение переменного тока через колебательный контур, обладающий сопротивлением.

Напряжение на клеммах источника меняется по закону:

(1)

Как видим, напряжение может быть положительным и отрицательным. Каков смысл знака напряжения?

Всегда подразумевается, что выбрано положительное направление обхода контура. Напряжение считается положительным, если электрическое поле зарядов, образующих ток, имеет положительное направление. В противном случае напряжение считается отрицательным.

Начальная фаза напряжения не играет никакой роли, поскольку мы рассматриваем процессы, установившиеся во времени. При желании вместо синуса в выражении (1) можно было бы взять косинус — принципиально от этого ничего не изменится.

Текущее значение напряжения в момент времени называется мгновенным значением напряжения.

Условие квазистационарности

В случае переменного тока возникает один тонкий момент. Предположим, что цепь состоит из нескольких последовательно соединённых элементов.

Если напряжение источника меняется по синусоидальному закону, то сила тока не успевает мгновенно принимать одно и то же значение во всей цепи — на передачу взаимодействий между заряженными частицами вдоль цепи требуется некоторое время.

Между тем, как и в случае постоянного тока, нам хотелось бы считать силу тока одинаковой во всех элементах цепи. К счастью, во многих практически важных случаях мы действительно имеем на это право.

Возьмём, к примеру, переменное напряжение частоты Гц (это промышленный стандарт России и многих других стран). Период колебаний напряжения: с.

Взаимодействие между зарядами передаётся со скоростью света: м/с. За время, равное периоду колебаний, это взаимодействие распространится на расстояние:

м км.

Поэтому в тех случаях, когда длина цепи на несколько порядков меньше данного расстояния, мы можем пренебречь временем распространения взаимодействия и считать, что сила тока мгновенно принимает одно и то же значение во всей цепи.

Теперь рассмотрим общий случай, когда напряжение колеблется с циклической частотой . Период колебаний равен , и за это время взаимодействие между зарядами передаётся на расстояние . Пусть — длина цепи. Мы можем пренебречь временем распространения взаимодействия, если много меньше :

(2)

Неравенство (2) называется условием квазистационарности. При выполнении этого условия можно считать, что сила тока в цепи мгновенно принимает одно и то же значение во всей цепи. Такой ток называется квазистационарным.

В дальнейшем мы подразумеваем, что переменный ток меняется достаточно медленно и его можно считать квазистационарным. Поэтому сила тока во всех последовательно включённых элементах цепи будет принимать одинаковое значение — своё в каждый момент времени. Оно называется мгновенным значением силы тока.

Резистор в цепи переменного тока

Простейшая цепь переменного тока получится, если к источнику переменного напряжения подключить обычный резистор (мы полагаем, разумеется, что индуктивность этого резистора пренебрежимо мала, так что эффект самоиндукции можно не принимать во внимание) , называемый также активным сопротивлением (рис. 1)

Рис. 1. Резистор в цепи переменного тока

Положительное направление обхода цепи выбираем против часовой стрелки, как показано на рисунке. Напомним, что сила тока считается положительной, если ток течёт в положительном направлении; в противном случае сила тока отрицательна.

Оказывается, мгновенные значения силы тока и напряжения связаны формулой, аналогичной закону Ома для постоянного тока:

Таким образом, сила тока в резисторе также меняется по закону синуса:

Амплитуда тока

Переменный электрический ток

Переменный ток – или AC (Alternating Current). Обозначение ( ~ ).

Электрический ток называется переменным, если он в течение времени меняет свое направление и непрерывно изменяется по величине.

Переменный ток, который используется для подключения бытовых или производственных электрических приборов, изменяется по синусоидальному закону:

График переменного тока

• i – мгновенное значение тока
• Im – амплитудное или наибольшее значение тока
• f – значение частоты переменного тока
• t – время

Широко используется переменный ток благодаря тому, что электроэнергия переменного тока технически просто и экономно может быть преобразована из энергии более низкого напряжения в энергию более высокого напряжения и наоборот. Это свойство переменного тока позволяет передавать электроэнергию по проводам на большие расстояния.

Период переменного тока

Промышленный переменный электрический ток получают при помощи электрических генераторов, принцип работы которых основан на законе электромагнитной индукции. Вращение генератора осуществляется механическим двигателем, использующим тепловую, гидравлическую или атомную энергию.

Переменный однофазный электрический ток имеет следующие основные характеристики:

f – частота переменного тока определяет количество циклов или периодов в единицу времени. За единицу измерения частоты переменного тока принят Герц ( Гц ):

1гц = 103кгц = 106мгц

Τ – период – время одного полного изменения переменной величины.

Если в 1 секунду происходит 1 период Τ, то частота f = 1 Гц ( Герц ).

1c = 103мс = 106мкс = 1012нс

В Российской Федерации период Τ переменного тока принят равным 0,02 секунды,следовательно по формуле f = 1/Τ можно определить частоту переменного тока:

f = 1/0,02 = 50 Гц

ω – угловая скорость

Помимо частоты f при изучении цепей переменного тока вводится понятие угловой скорости ω. Угловая скорость ω связана с частотой f следующим соотношением:

ω=2πf

При частоте 50 Гц угловая скорость равна 314 рад/с (2 × 3,14 × 50 = 314).

Мгновенное значение (i,u,e,p) – значение величины в данный момент, мгновенное.

Максимальное или амплитудное значение (Im,Um,Em,Pm).

Эффективное значение тока – это величина переменного тока, равная такому току, который на сопротивлении R, создаёт тепловыделение равное данному переменному току, за тоже время t (I,U,E,P).

Получение синусоидальной кривой

В системе декартовых прямоугольных координат совмещены тригонометрический круг и кривая, отражающая изменение величины тригонометрической функции sinβ от величины угла β между осью 0х и радиусом-вектором r. Радиус-вектор r вращается против часовой стрелки. Повернем радиус-вектор на угол β и от конца вектора r проведем пунктиром прямую, параллельную оси 0х. От окружности (точка а) по оси 0х отложим в масштабе отрезок. Из конца отрезка построим перпендикуляр до пересечения с пунктирной прямой. Получим точку с в пересечении перпендикуляра и пунктирной прямой.

Синусоида переменного тока

Аналогичное построение проведем, увеличивая угол β, пока радиус-вектор повернется на угол β = 360°, и получим точки аналогично точке с. Соединим точки плавной кривой, которая и будет отражать синусоидальный закон изменения величины переменного тока.

Понятие о фазе

Если две переменные величины одновременно проходят свои нулевые и максимальные значения, то они совпадают по фазе.

Если две переменные величины не одновременно проходят свои нулевые и максимальные значения, то они не совпадают по фазе.

В радиотехнике используются понятия:

1. Активное сопротивление ( Ra )

2. Индуктивное сопротивление ( XL – реактивное сопротивление )

3. Ёмкостное сопротивление ( XC – реактивное сопротивление )

Понятие об активном сопротивлении

Если по проводнику протекает ток, то вследствие явления самоиндукции, электроны распространяются не равномерно по сечению проводника, вследствие чего растёт сопротивление проводника.

Явление неравномерного распространения зарядов по сечению проводника называется – поверхностный эффект. Чем больше частота, тем больше сопротивление.

Переменный ток — IB Physics Stuff

11.3.1 Опишите ЭДС. индуцируется в катушке, вращающейся в однородном магнитном поле.

11.3.2 Объясните работу основного генератора переменного тока (переменного тока).

В обоих случаях выше напряжение непостоянно, напряжение зависит от угла наклона катушки. Помните, что э.м.ф. наведенная на проводник в магнитном поле:

\ begin {align} \ epsilon = \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} = \ frac {\ Delta (AB \ cos \ theta)} {\ Delta t} \ end {align}

Если рычаг приводится в движение внешней силой, то будет генерироваться ток, а механическая энергия преобразуется в электрическую.И наоборот, если приложено напряжение, рычаг будет вращаться, генератор работает как двигатель. Единственное различие между электрическим генератором и электродвигателем заключается в том, к какому концу приложена внешняя сила.

Блок питания переменного тока на принципиальной схеме обозначен символом:

Может представлять генератор или любой другой источник переменного тока.

11.3.3 Определите понятия среднеквадратичного напряжения и среднеквадратичного тока.

Напряжение и ток в цепи переменного тока варьируются от положительных до одинаково отрицательных значений, так что каковы напряжение и ток.Как вы проводите расчеты с цепью переменного тока? Среднее значение напряжения и тока равно нулю, что бесполезно. Вместо этого мы определяем среднюю мощность.

Мощность определяется как:

\ begin {уравнение} P = VI \ end {уравнение}

Среднюю мощность можно определить как:

\ begin {align} P = \ frac {V_0 I_0} {2} \ end {align}

Где $ V_0 $ и $ I_0 $ — пиковое или максимальное значение напряжения и тока соответственно. Отсюда мы можем написать:

\ begin {align} P = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}} \ frac {I_0} {\ sqrt {2}} \ end {align}

Что математически эквивалентно приведенной выше формуле, отсюда мы можем определить так называемое среднеквадратичное напряжение и среднеквадратичный ток:

\ begin {align} V_ {rms} = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}} \ end {align}

\ begin {align} I_ {rms} = \ frac {I_0} {\ sqrt {2}} \ end {align}

Эти уравнения находятся в вашей книге формул IB.

Обратите внимание, что этот аргумент на самом деле обратный. Среднеквадратичные значения являются средними значениями синусоидальной функции (найдите ее), и оттуда мы переходим к средней мощности

При выполнении расчета для цепи переменного тока правила Кирхгофа и определение сопротивления остаются в силе до тех пор, пока используются среднеквадратичные значения тока и напряжения.

11.3.4 Решение проблем цепи переменного тока для омических резисторов.

11.3.5 Опишите компоненты и характеристики идеального трансформатора и объясните его работу

Трансформатор предназначен для изменения напряжения в электрической цепи.Это делается в системах передачи энергии, компьютерах и большей части электрического оборудования.

Базовый трансформатор состоит из железного сердечника, часто имеющего форму полого прямоугольника. Вход и выход находятся на противоположных сторонах трансформатора. Вход и выход намотаны или намотаны вокруг трансформатора, соотношение входных и выходных катушек определяет, как преобразовываются напряжение / ток.

Трансформатор должен подчиняться закону сохранения энергии. В идеальном трансформаторе входная мощность равна выходной мощности.Итак, если трансформатор используется для повышения напряжения, ток должен уменьшаться, если трансформатор используется для понижения напряжения, ток должен возрастать.

Так как это работает? Входом является переменный ток, который генерирует переменное магнитное поле в железном сердечнике, которое, в свою очередь, генерирует переменный ток в выходных катушках. Следует отметить, что трансформаторы описанного выше типа работают только для цепей переменного тока.

Коэффициент изменения магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой (входом), составляет:

\ begin {align} \ frac {\ Delta \ Phi_p} {\ Delta t} = -N_p \ epsilon_p \ end {align}

Изменение потока во вторичной катушке пропорционально изменению потока в первичной катушке:

\ begin {align} \ frac {\ Delta \ Phi_p} {\ Delta t} \ propto \ frac {\ Delta \ Phi_s} {\ Delta t} \ end {align}

Если трансформатор на 100% эффективен (идеальный трансформатор), мы можем сказать:

\ begin {align} -N_p \ epsilon_p = -N_s \ epsilon_s \ end {align}

Таким образом, соотношение напряжений (т.е.м.д.) равно отношению количества витков или витков вокруг катушки трансформатора:

\ begin {align} \ frac {V_p} {V_s} = \ frac {N_p} {N_s} \ end {align}

Где нижний индекс p соответствует первичному (или входу), а s — вторичному (или выходному). Это уравнение есть в вашей книге формул IB.

11.3.6 Объяснить использование повышающих и понижающих трансформаторов высокого напряжения при передаче электроэнергии.

Когда передается мощность, требуются очень высокие напряжения и большие токи для передачи энергии, достаточной для домашнего или промышленного использования.2 R \ end {формула}

Таким образом, если используется большой ток, большая часть мощности теряется на тепло, прежде чем оно попадет к пользователю. Поэтому, когда мощность передается на большие расстояния, используются трансформаторы для повышения напряжения, чтобы ток был низким и тратится лишь небольшое количество энергии. В высоковольтных линиях электропередачи мощность передается при напряжениях более 100 000 В! Это приводит к очень слабому току, но более опасно тем, что высокое напряжение может вызывать искры на больших расстояниях, что делает его не очень подходящим для использования в домашних условиях.В результате используется другой трансформатор для понижения напряжения до того, как оно попадет к пользователю. Часто бывает несколько трансформаторов, последний из которых находится в последнем здании или на небольшом расстоянии (10-30 м).

На принципиальной схеме трансформаторы имеют обозначение:

11.3.7 Решить проблемы эксплуатации идеальных трансформаторов и передачи энергии

Хм, наверное, тоже неплохо бы добавить. 🙂

Хотите добавить или прокомментировать эти заметки? Сделайте это ниже.

Что такое переменный ток? (с изображением)

Электроэнергия переменного тока (AC) — это тип электричества, который чаще всего используется в домах и на предприятиях во всем мире. Он называется «чередующимся», потому что он меняет направление в электрической цепи через равные промежутки времени, обычно много раз в секунду. Переменный ток создается электрическим генератором, который определяет частоту этих колебаний. В Соединенных Штатах переменный ток генерируется с частотой 60 Гц, что означает, что ток меняется 60 раз в секунду.

Существует ряд причин, по которым большинство электростанций вырабатывают переменный, а не постоянный или постоянный ток, когда электроны постоянно текут в одном направлении.Во-первых, большие генераторы вырабатывают переменный ток естественным образом, поэтому преобразование в постоянный ток потребует дополнительного шага и, следовательно, дополнительных затрат. Во-вторых, и это, возможно, наиболее важно, для работы электрические трансформаторы должны иметь переменный ток. Трансформаторы являются важной частью электросети, поскольку они выполняют задачу повышения электрического напряжения для передачи на большие расстояния, а также снижения напряжения до безопасного уровня для использования в домах и на предприятиях.

Трансформаторы — это простые и недорогие устройства, которые чаще всего встречаются на подстанциях и устанавливаются на опорах электропередач возле жилых домов.В одном из типов подстанций трансформаторы принимают умеренное напряжение переменного тока, генерируемое электростанцией, и значительно повышают напряжение для передачи на большие расстояния. Высокое напряжение позволяет транспортировать электроэнергию намного эффективнее. Другие подстанции снижают напряжение в конце линии электропередачи, и затем электроэнергия подключается к местной сети. В этот момент напряжение дополнительно снижается, непосредственно перед тем, как попасть в дома и другие здания для использования потребителями.

Переменный ток также имеет то преимущество, что его легко преобразовать в постоянный.Это важно отчасти потому, что многие мелкие бытовые приборы работают только от постоянного тока. Многие принтеры, портативные компьютеры и зарядные устройства, например, используют адаптер переменного тока для преобразования переменного тока в домашнем хозяйстве на постоянный. Адаптеры до некоторой степени взаимозаменяемы и обычно входят в комплект поставки прибора производителем. С другой стороны, преобразование постоянного тока в переменный — дорогостоящий процесс, поэтому переменный ток является лучшим выбором для стандартной формы электричества.

Некоторые типы цепей используют переменный ток в первую очередь для передачи информации, а не для передачи электроэнергии.Информационные цепи, такие как те, что используются в телефонной и радиопередаче, используют различные значения напряжения, тока и частоты для передачи точной информации. Эти типы цепей переменного тока не очень эффективны, но этот атрибут на самом деле хорошо подходит для информационных цепей, поскольку их назначение — передача данных, а не электроэнергии.

404: Страница не найдена

Что такое.com Ищите тысячи технических определений Просмотреть определения :

• А
• В
• С
• D
• E
• F
• G
• H
• I
• Дж
• К
• л
• M
• N
• O
• -П,
• Q
• R
• S
• Т
• U
• В
• Вт
• Х
• Y
• Z
• #

Авторизоваться регистр

• Сеть Techtarget
• Технический ускоритель

RSS

• Что такое.com
• Просмотреть определения По теме

  Выберите категорию

  • AppDev
  • Программное обеспечение для бизнеса
  • Компьютерные науки
  • Потребительские технологии
  • Дата-центр
  • ИТ-менеджмент
  • Сеть
  • Безопасность
  • Хранение и данные Mgmt
  AppDev Просмотреть все
  • Гибкая, Скрам, XP
  • Яблоко
  • DevOps
  • Интернет-приложения
  • Java
  • Linux
  • Microsoft
  • Открытый исходный код
  • Операционные системы
  • Программирование
  • Программные приложения
  • Разработка программного обеспечения
  • Веб-сервисы, SOA
  Программное обеспечение для бизнеса Просмотреть все
  • Amazon Web Services (AWS)
  • Google — Android
  • Microsoft — Windows
  • Открытый исходный код
  • Оракул
  • Salesforce
  • SAP
  • VMware
  • Письмо для бизнеса
  Информационные технологии Просмотреть все
  • Алгоритмы
  • Искусственный интеллект — машинное обучение
  • Основы вычислительной техники
  • Электроника

PPT — Презентация PowerPoint по переменным напряжениям и токам, скачать бесплатно

Глава 15 Переменные напряжения и токи • Введение • Напряжение и ток • Реактивное сопротивление индукторов и конденсаторов • Фазорные диаграммы • Импеданс 7

15.1 Введение • Из наших предыдущих обсуждений мы знаем, что где Vp — пиковое напряжение — угловая частота  — фазовый угол • Поскольку  = 2f, период T определяется как

If измеряется в радианах, то временная задержка t определяется как  /, как показано ниже

15,2 Напряжение и ток • Рассмотрим напряжения на резисторе, катушке индуктивности и конденсаторе при токе • Резисторы • из закона Ома мы знаем, • следовательно, если i = Ipsin (t)

15.2 Напряжение и ток • Дроссели — в катушке индуктивности • Следовательно, если i = Ipsin (t) • Конденсаторы — в конденсаторе • Следовательно, если i = Ipsin (t)

15,3 Реактивное сопротивление катушек индуктивности и конденсаторов • Давайте пока проигнорируем фазовый угол и рассмотрим величины напряжений и токов • Давайте сравним пиковое напряжение и пиковый ток • Сопротивление

Индуктивность • Емкость

Реактивность Реактивность • отношение напряжения к току — это мера того, как компонент противодействует потоку электричества • В резисторе это называется его сопротивлением • В индукторах и конденсаторах это называется его реактивным сопротивлением • Реактивное сопротивление обозначается символом X • Следовательно,

Поскольку реактивное сопротивление представляет собой отношение напряжения к току , оно имеет единицы измерения в омах • Реактивное сопротивление компонента можно использовать почти так же, как сопротивление: • для катушки индуктивности • для конденсатор

Пример — см. Пример 15.3 из текста курса Синусоидальное напряжение 5 В пиковое и 100 Гц приложено к катушке индуктивности 25 мГн. Какой будет пиковый ток? На этой частоте реактивное сопротивление катушки индуктивности определяется следующим образом:

15,4 Фазорные диаграммы • Синусоидальные сигналы характеризуются своей величиной, частотой и фазой • Во многих цепях частота фиксирована (возможно, на частоте источник питания переменного тока), и нас интересуют только величина и фаза • В таких случаях мы часто используем векторные диаграммы, которые представляют величину и фазу на одной диаграмме

Примеры векторных диаграмм (a) здесь L представляет величину и  фаза синусоидального сигнала (b) показывает напряжения на резисторе, катушке индуктивности и конденсаторе для одного и того же синусоидального тока.

Фазорные диаграммы могут использоваться для представления сложения сигналов .Это дает как величину, так и фазу результирующего сигнала.

Фазорные диаграммы также могут использоваться, чтобы показать вычитание сигналов

Фазорный анализ цепи RL • См. Пример 15.5 в тексте для числовой пример

Фазорный анализ RC-цепи • Числовой пример см. в примере 15.6 в тексте

Фазорный анализ RLC-цепи

Фазорный анализ параллельных цепей в таких цепи напряжение на каждом из компонентов одинаково, и именно токи представляют интерес

15.5 Импеданс • В цепях, содержащих только резистивные элементы, ток связан с приложенным напряжением сопротивлением схемы • В цепях, содержащих как реактивные, так и резистивные элементы, ток связан с приложенным напряжением импедансом Z расположение • оно отражает не только величину тока, но и его фазу • импеданс может использоваться в реактивных цепях аналогично тому, как сопротивление используется в резистивных цепях

Рассмотрим следующую схему и ее векторную диаграмму

Из векторной диаграммы видно, что величина напряжения на схеме V равна где • Z — величина импеданса, поэтому Z = | Z |

На векторной диаграмме фазовый угол импеданса равен , что определяется следующим образом: • Эта схема содержит индуктивность, но аналогичный анализ можно провести для цепей, содержащих конденсаторы • В целом и

Графическое представление импеданса

15.6 Комплексная нотация • Фазорные диаграммы подобны диаграммам Аргана, используемым в сложной математике • Мы также можем представить импеданс в комплексной нотации, где • Резисторы: ZR = R • Катушки индуктивности: ZL = jXL = jL • Конденсаторы: ZC = -jXC =

Графическое представление комплексного импеданса

Последовательные и параллельные комбинации импедансов • импедансы объединяются таким же образом, как и резисторы

Управляя комплексными импедансами, можно сложить комплексные импедансы • можно сложить сложные импедансы и делятся так же, как и другие сложные величины • они также могут быть выражены в различных формах, таких как прямоугольная, полярная и экспоненциальная формы • если вы не знакомы с манипуляциями со сложными величинами (или хотели бы немного пересмотреть это раздел) см. Приложение D к тексту курса, в котором дается учебное пособие по этой теме

90 115

Пример — см. Пример 15.7 в тексте курса Определите комплексный импеданс этой цепи на частоте 50 Гц. При 50 Гц угловая частота  = 2f = 2 50 = 314 рад / с Следовательно,

Использование комплексного импеданса • Пример — см. Раздел 15.6.4 в тексте курса. Определите ток в этой цепи. Так как v = 100 sin 250t, тогда  = 250 Следовательно

Пример (продолжение) Ток задается как v / Z, и его легче вычислить в полярной форме. Следовательно,

Другой пример A Более сложная задача — найти выходное напряжение этой цепи.Анализ этой схемы и численный пример, основанный на ней, приведены в Разделе 15.6.4 и Примере 15.8 текста курса

Ключевые моменты • Форма волны синусоидального напряжения может быть описана уравнением • Напряжение на резисторе находится в фазе с током, напряжение на катушке индуктивности опережает ток на 90 °, а напряжение на конденсаторе отстает от тока на 90 ° • Реактивное сопротивление катушки индуктивности XL = L • Реактивное сопротивление конденсатора XC = 1 / C • Взаимосвязь между током и напряжением в цепях, содержащих реактивное сопротивление, можно описать его импедансом • Использование импеданса упрощено за счет использования сложных обозначений

Переменный ток — определение переменного тока из The Free Dictionary

Кроме того, по типу системы она включает тяговый двигатель постоянного тока, тяговый двигатель переменного тока и синхронный тяговый двигатель переменного тока.По мере того, как Эдисон теряет позиции в Westinghouse, он принимает взвешенное решение подключить переменный ток к первому электрическому стулу, связывая своего соперника в общественном сознании с «варварской» практикой убийства людей. Он считает, что система переменного тока может быть дешевле и эффективнее. Решение о переходе с систем питания постоянного тока на переменное было принято в США в 1880 году [1]; с тех пор переменный ток является доминирующим способом подачи питания на электрическое оборудование. Впервые ученые Медицинской школы UNC сообщили об использовании транскраниальной стимуляции переменным током, или tACS, для нацеливания на определенный вид активности мозга во время сна и укрепления памяти. у здоровых людей.На графике переменный ток выглядит как синусоида с изогнутыми пиками и впадинами. Эдисон, не желая терять гонорары, которые он получал от своих патентов на постоянный ток, начал кампанию по дискредитации переменного тока. Он распространял дезинформацию, говоря, что переменный ток более опасен, даже до того, что публично казнил бездомных животных электрическим током, используя переменный ток, чтобы доказать свою точку зрения. Проект Миллбери способен генерировать 3 мегаватта переменного тока (переменный ток) или 5000 мегаватт-часов электрического тока. в год мощности хватит на 600 домов.Эти силовые инверторы преобразуют постоянный ток батареи в переменный, который питает электродвигатель. Теперь он снова «оживает» в историческом триллере «Переменный ток» писателя Джона Агостино. В число тем входят пленочное охлаждение с перекрестным впрыском на двигателе. изогнутая поверхность с вихревым потоком или без него в основном потоке, смешанный конвекционный пограничный слой, поток вязкоупругих жидкостей мимо сферы, оптимизация термоэлектрической системы кондиционирования воздуха, магнитный нагрев на переменном токе суперпарамагнитных наночастиц железа и кобальта, а также численное моделирование и экспериментальные проверка теплопроводности в металлических полых сферических конструкциях.Благодаря использованию ЕС-двигателей, в которых используются двигатели постоянного тока, которые более энергоэффективны, чем обычные двигатели переменного тока с экранированными полюсами, новая серия вентиляторов и фильтров Rittal TopTherm может обеспечить экономию энергии, превышающую 60% по сравнению с предыдущими моделями.

Calculus II — Испытание чередующейся серии

Онлайн-заметки Павла

Примечания Быстрая навигация Скачать

• Перейти к
• Примечания
• Проблемы с практикой
• Проблемы с назначением
• Показать / Скрыть
• Показать все решения / шаги / и т. Д.
• Скрыть все решения / шаги / и т. Д.

• Разделы
• сравнительный тест / предельный сравнительный тест
• Абсолютная сходимость
• Главы
• Параметрические уравнения и полярные координаты
• Векторы
• Классы
• Алгебра
• Исчисление I
• Исчисление II
• Исчисление III
• Дифференциальные уравнения
• Дополнительно
• Алгебра и триггерный обзор
• Распространенные математические ошибки
• Праймер для комплексных чисел
• Как изучать математику
• Шпаргалки и таблицы
• Разное
• Свяжитесь со мной
• Справка и настройка MathJax
• Мои студенты

• Заметки Загрузки
• Полная книга
• Текущая глава
• Текущий раздел
• Practice Problems Загрузок
• Полная книга — Только проблемы
• Полная книга — Решения
• Текущая глава — Только проблемы
• Текущая глава — Решения
• Текущий раздел — Только проблемы
• Текущий раздел — Решения
• Проблемы с назначением Загрузки
• Полная книга

.