Переменный ток

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Координаты: абсцисса — время, ордината — вольтаж
Переменный ток. Урок №10 // Э+М [8:19]
Физика: подготовка к ЕГЭ. Переменный электрический ток. Колебательный контур и его свойства // Timetostudy Сourses [50:57]

Переменный ток — электрический ток, сила которого периодически меняется со временем.

В основном колебания тока происходят по гармоническому закону

[math] I = I_0 \cos(2 \pi \nu t - \varphi)[/math],

где [math] I_0 [/math] — амплитуда тока, [math] \nu [/math] — частота, [math] \varphi [/math] — фаза тока.

Переменный ток возникает в электрической цепи с переменным напряжением. Колебания напряжения происходят по подобному закону, однако, в общем случае со сдвигом фазы [math] \Delta \varphi [/math]

[math] U = U_0 \cos (2 \pi \nu t - \varphi -\Delta \varphi) [/math]

Индуктивность — элемент цепи учитывающий энергию магнитного поля. При изменении тока в индуктивности возникает ЭДС самоиндукции. Чтобы через индуктивность проходил переменный ток до ее вывода надо подложить напряжение индуктивности.

Преимуществом переменного тока является то, что его легче производить и передавать к потребителю. Постоянный ток можно получить из переменного с помощью выпрямления.

Содержание

[править] Физика переменного тока

Особенностью переменного тока является то, что некоторые элементы электрической цепи влияют не только на амплитуду тока, но и на его фазу. Поэтому для расчетов электрических цепей вместо сопротивлений используются комплексные опоры — импеданс, а все расчеты производятся с использованием комплексных чисел.

[править] Мощность

Мгновенное значение мощности электрического тока равно

[math] S = IU \, [/math], полная мощность
[math] P = IU\cos\,\Delta\varphi [/math], активная мощность
[math] Q = IU\sin\,\Delta\varphi [/math], реактивная мощность

где U — напряжение, а [math] \Delta \varphi [/math] — сдвиг фаз между напряжением и током.

Однако практичнее использовать усредненное значение мощности

[math] \langle P \rangle = \frac{1}{2} I_0 U_0[/math],

где [math] I_0 [/math] — амплитудное значение силы тока, [math] U_0 [/math] — амплитудное значение напряжения.

Переменный ток характеризуют также действующими значениями силы тока и напряжения

[math] I_a = \frac{1}{\sqrt{2}}I_0[/math]
[math] U_a = \frac{1}{\sqrt{2}}U_0 [/math]

[править] Производство и передача переменного тока

[править] Генератор переменного тока

Генератором переменного тока является система из неподвижного статора (состоит из стального сердечника и обмотки) и ротора (электромагнит со стальным сердечником), который вращается внутри него. Через два контактных кольца, к которым прижаты скользящие контакты щетки, проводится электрический ток. Электромагнит создает магнитное поле, которое вращается с угловой скоростью вращения ротора и возбуждает в обмотке статора ЭДС индукции. Чтобы ротор вращался и создавал магнитное поле, которое вызывает в статоре ЭДС индукции, ему необходимо предоставлять энергию. Ротор вращается в электростанциях с помощью паровых (ТЭС и АЭС) или гидротурбин (ГЭС).

[править] Трансформатор

Для того, чтобы снизить напряжение, необходимое для потребителей на выходе электрогенераторов (220 В), и повысить напряжение, необходимое для передачи ее по ЛЭП (400—500 кВ), нужен трансформатор. Он состоит из первичной и вторичной катушек и замкнутого сердечника. При подаче напряжения на первичную катушку возникает переменный ток. В сердцевине он превращается в магнитный поток, который затем проходит через обе катушки и вызывает их ЭДС (электродвижущую силу, которая образуется в результате воздействия на катушки магнитного поля).

[править] См. также

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты