- •Электростатика
- •Заряд и его свойства
- •Закон сохранения заряда
- •Напряженность электростатического поля
- •Принцип суперпозиции
- •Основная задача электростатики
- •Теорема Остроградского-Гаусса
- •Связь потенциала() и напряженности(e)
- •Емкость
- •Электрическая индукция
- •Постоянный электрический ток
- •Закон Ома
- •Закон Джоуля – Ленца
- •Правило Кирхгофа
- •Алгебраическая сумма токов, относящихся к одному узлу, равна нулю.
- •Для любого замкнутого контура, сумма падений напряжений на элементах контура равна сумме эдс.
- •Классическая электронная теория
- •Объяснение закона Ома с точки зрения классической электронной теории.
- •Объяснение закона Джоуля-Ленца с точки зрения классической электронной теории
- •Закон Видемана-Франца
- •Основы зонной теории проводимости
- •Контактные явления. Законы Вольта
- •Термоэлектрические явления
- •Обратное термоэлектрическое явление
- •Контактные явления в полупроводниках
- •Уровень Ферми
- •Полупроводник.
- •Основы физики полупроводников
- •Диффузия
- •Pn переход при прямом напряжении:
- •Полупроводниковый диод
- •Биполярный транзистор
- •Магнитное поле и его характеристики
- •Рамка с током в магнитном поле
- •Закон Ампера
- •Действие магнитного поля на движущийся заряд
- •Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •Ускорители заряженных частиц
- •З акон Био-Савара-Лапласа
- •Эффект Холла
- •Метод прямого интегрирования
- •Закон полного тока
- •Некоторые формулы
- •Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле
- •Явление электромагнитной индукции
- •Вращение рамки в магнитном поле
- •Индуктивность контура. Самоиндукция.
- •Токи при размыкании и замыкании цепи
- •Энергия магнитного поля
- •Магнитные свойства вещества
- •Намагниченность. Магнитное поле в веществе.
- •Парамагнетизм и диамагнетизм
- •Ферромагнетизм
- •Магнитные свойства воды
- •Модель самосогласованного поля или Кюри-Вейсса
- •Магнитные свойства сверхпроводников
- •Переменный электрический ток
- •Закон Ома для последовательно соединенных rlc цепей
- •Мощность цепи переменного тока
- •Сложные линейные цепи
- •Трёхфазные электрические цепи
- •Уравнения Максвелла
- •Волновое уравнение
- •Электромагнитная масса движущегося заряда
- •Граничные условия для векторов электромагнитного поля
- •Скин-эффект
- •Электромагнитные волны в линиях
- •Образование электромагнитных волн
- •Образование электромагнитных волн с помощью колебательного контура
- •Генерирование электромагнитных волн
- •Ламповый генератор и автоколебательные системы
- •Изучение ускоренно движущихся электронов
- •Излучение рамки с током
- •Создание излучения в свч-диапазоне
- •Энергия Энергия взаимодействия дискретных зарядов
- •Энергия заряженных проводников
- •Плотность энергии электромагнитного поля
- •Энергия заряженных проводников
- •Силы в электрических и магнитных полях
- •Движение энергии вдоль коаксиального кабеля
- •Электромагнитная энергия вдоль линии передач
- •Электрические токи в металлах, вакууме и газах Элементарная классическая теория электропроводности металлов
- •Вывод основных законов электрического тока в классической теории электропроводности металлов
- •Работа выхода электронов из металла
- •Эмиссионные явления и их применение
- •Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд
- •Самостоятельный газовый разряд и его типы
- •Плазма и её типы
- •Электрические токи в жидкостях Электролиты. Электролиз
- •Законы Фарадея
Переменный электрический ток
Ток, который меняется со временем по величине и по направлению, называется переменным.
Примеры:
Синусоидальные токи получили распространение, так как они выгодны при передаче и трансформации. Они меньше всего меняют свою форму. Способ получения основан на законе Фарадея. Рамка (см. рис) вращается с постоянной угловой скоростью , т. е. , . Поток магнитной индукции будет меняться по закону: . В рамке возникает , где или амплитуда, - фаза.
Е сли посредством скользящих контактов подсоединим замкнутую цепь, то:
.
На этом принципе основано действие генератора, синхронного двигателя.
Действующее значение переменного синусоидального тока – это такое значение постоянного тока, при прохождении которого в одном и том же резисторе за время одного периода выделяется столько же теплоты, как и при синусоидальном токе.
, - действующее или эффективное значение тока. Действующее значение является среднеквадратичным значением.
.
Среднее значение – значение постоянного тока, при котором за пол периода переносится такой же заряд, как и при синусоидальном токе.
,
.
Коэффициент формы периодической кривой – это отношение к действующего значения тока к значению среднего тока.
.
Для синусоидального тока .
Способы представления синусоидальных токов.
,
,
- в электротехнике. Здесь - начальная фаза, характеризует момент времени, прошедший от начала колебаний.
Пусть , , т. е. от отличается по фазе на .
ток и напряжение совпадают по фазе.
ток и напряжение в противофазе –
- сдвиг фаз между током и напряжением ( отстаёт от ).
Отстаёт по фазе та из двух величин, которая при переходе от отрицательного значения к положительному позже (правее) пересекает ось абсцисс.
Положение точки на плоскости можно охарактеризовать вектором и углом, т. е. можно представить векторно. Взаимное расположение точек не меняется и взаимная ориентация векторов не меняется сдвиг по фазе остаётся неизменным. Отсюда вытекает метод векторных диаграмм:
Задаётся один из векторов, например ток. В зависимости от схемы может получиться опережение или отставание. Принято опережение считать против часовой стрелки (см. рис.).
Е сли есть несколько токов или напряжений, то напряжения и токи складываются отдельно по правилу сложения векторов. Это метод анализа.
Комплексный метод.
,
г де - действительная и - мнимая части, .
,
,
где - аргумент комплексного числа, - его модуль.
Используя формулу Эйлера:
.
Здесь - поворотный множитель.
, , .
Поворот вектора OA на угол эквивалентен умножению его на . Поворот на угол заменяется умножением. При дифференцировании синусоидальной функции, изображение в комплексном виде превращается в умножение.
К омплексное число, изображающее производную синусоидальной функции, равно комплексному числу, изображающему саму функцию, умноженную на .
к.ч.,
к.ч. .
Интегрирование сводится к делению на .
,
.
Рассмотрим отдельно каждый из элементов R, L, C.
1 ) Активное сопротивление не оказывает влияния на входные характеристики входного сигнала (рисунок справа).
.
т. е. сдвиг фаз между током и напряжением равен нулю.
2 ) .
.
Согласно закону Кирхгофа :
.
Разделяя переменные, получим:
,
.
Векторная диаграмма для этого случая:
Здесь ток отстаёт от напряжения по фазе на из-за явления самоиндукции.