8)Переменный электрический ток

По сути – незатухающие вынужденные колебания в электрической цепи.

Чаще всего используется частота 50 герц, в США – 60 герц.

Если время распространения изменения поля в цепи считать считать что скорость их распространения мгновенной для всей цепи. Такой ток называется квазистационарным. Для тока с периодом Т условие квазистаионарности запишется так: T>> l/c

Период электрических колебаний квазистационарного тока должен быть много больше времени распространения в цепи электромагнитных возмущений. При частоте ν = 50 длина цепи должно быть много меньше расстояния: l<<6000 км, поэтому в большинстве случаев ток можно считать квазистационарным. Сила переменного тока:

I = *sin(wt+), где – разность между колебаниями I и U

9)Активное сопротивление. Действующие значения силы тока и напряжения.

Напряжение и сила тока меняются с большой частотой, поэтому мы не замечаем этих изменений. Однако нас интересует среднее значение энергии, выделяемой при этих изменениях за период времени.

Среднее значение i = 0. Стрелка амперметра для постоянного тока неподвижна в цепи с переменным током.

Мощность в цепи переменного тока определяется средним значением квадрата силы тока:

Величина постоянна. Среднее значение за период равно нулю(sin аналогично), следовательно среднее значение квадрата силы тока:

Действующее значение силы тока: Действующее значение напряжения:

Активным называется сопротивление R, на котором выделяется энергия.

Пусть в цепи присутствуют активное сопротивление R, а катушка индуктивности и конденсатор отсутствуют. Напряжение на концах цепи меняется по закону

Следовательно, в проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения, а амплитуда силы тока равна амплитуде напряжения, деленной на сопротивление (у силы тока поменьше). Действующие отношения силы тока и напряжения связаны таким же соотношением:

10)Конденсатор в цепи переменного тока:

Постоянный ток не может существовать в цепи с конденсатором, ибо цепь при этом оказывается разомкнутой, т.к. обкладки конденсатора разделены диэлектритриком. Переменный же ток может течь через конденсатор, т.к. периодически конденсатор заряжается-разряжается.

Т.к. напряжение на конденсаторе равно напряжению на зажимах цепи. Следовательно,

Заряд конденсатора меняется по гармоническому закону:

Сила тока представляет собой производную заряда по времени.

Колебания силы тока опережают колебания напряжения на

Амплитуда силы токов равна

Введём обозначение

Эта величина называется ёмкостным сопротивлением. Она аналогична R в законе Ома.

11)Катушки в цепи переменного тока.

В цепи с катушкой при переменном токе светить будет менее ярко, так как за фазу ток не будет успевать достигнуть максимального значения из-за намагничевамости катушки.

Напряжённость электрического поля внутри проводника должна быть равна 0, иначе сила тока по закону Ома была бы бесконечно большой. Следовательно, , - напряженность вихревого поля, порождаемого переменным магнитом, - напряжённость кулоновского поле зарядов проводника. Следовательно,

При изменении силы тока по гармоническому закону ЭДС самоиндукции равна:

Колебания напряжения на катушке индуктивности опережает колебания силы тока на . В момент, когда напряжение на катушке достигает максимума, сила тока равна нулю. В момент, когда напряжение становится равным нулю, сила тока максимальная по модулю.

Амплитуда силы тока в катушке равна:

Если ввести обозначение и использовать вместо амплитуд действующие значения, получим

Величину , равную произведению циклической частоты на индуктивность, называют индуктивным сопротивлением. Индуктивное сопротивление зависит от частоты.

12)Генерирование электроэнергии. Трансформаторы.

Устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую – генератор(гальваноэлементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные и т.д.)

Преобладающую роль играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции.

Генератор переменного тока: электромагнит-индуктор-статор-катушка-якорь-ротор;

Трансформатор – устройство, преобразующее переменный ток одного напряжения в ток другого напряжения той же частоты для пониженя потерь при передаче на большие расстояния, есть понижающие и повышающие.

* 100% - КПД трансформатора

13)Длина и скорость волны. Уравнение бегущей волны.

Расстояние, на которое распространяется колебание за один период, называется длиной волны – λ

Длиной волны можно назвать также наименьшее расстояние между точками, колеблющимися с одинаковыми фазами.

Поскольку за один период волна распространяется на расстояние, равное длине волны λ, то её скорость определяется формулой:

14)Скорость света

В 1676 году примерное значение 215000 км/с получил Рёнеру

Лабораторным методом измерил Арман Физо в 1849 году

В опыте свет, пройдя через тонкую щель, падал на полупрозрачную пластину, после отражения от пластинки сфокусированный узкий пучок падал на быстровращающуюся маленькую шестерёнку, потом обратно на шестерню от зеркала. При медленном вращении свет был виден, при ускорении – исчезал, потом опять появлялся. Получил цифру 313000 км/с

По современным данным скорость света в вакууме – 299792458 м/с