2015-06-30
1061
Электрический ток в проводнике – это поток заряженных частиц под действием приложенного напряжения. Он бывает постоянным, т.е. неизменным по величине во времени, и переменным, т.е. изменяющимся во времени. В электротехнике переменным называется ток, периодически изменяющийся во времени. Периодичность изменения значит, что через некоторое время, называемое периодом Т, переменная величина будет иметь то же самое значение. Величина обратная периоду называется частотой: f = 1/T и измеряется в Герцах. Очевидно, что для постоянного тока период Т = ∞ и частота f = 0.
В курсе рассматривается синусоидальное изменение переменных, т.е. ток, напряжение и ЭДС, изменяющиеся синусоидально. Поскольку в пределах периода они в разные моменты времени (мгновения времени) могут иметь разное значение, то эти величины называются мгновенными и обозначаются строчными латинскими буквами: i, u, e.
Графики изменения тока и напряжения во времени представлены на
рис. 4.1. Аналогичный график имеет и ЭДС источников энергии.
|
|
|
Аналитические выражения для этих величин имеют вид:
i = Im sin(ωt +Ψi)
u = Um sin(ωt +Ψu)
e = Em sin(ωt +Ψe)
Рис. 5.1. Графики синусоидального
изменения напряжения и тока
Здесь Im, Um, Em – амплитудные значения соответственно тока, напряжения и ЭДС.
(ωt + Ψi) – фаза тока, (ωt + Ψu) – фаза напряжения, (ωt + Ψe) – фаза ЭДС. В начальный момент времени (t = 0) синусоидально изменяющиеся величины имеют начальные фазы Ψi, Ψu, и Ψe соответственно.
Все три мгновенных значения (ток, напряжение и ЭДС) объединяет одна величина: ω – угловая частота, измеряемая в радианах в секунду (р/с) или
(с-1). Она связана с периодом синусоидально изменяющихся величин и с их частотой в Герцах формулой: ω = 2 π / T = 2 π f (с-1).
Важно запомнить, что в одной линейной электрической цепи в установившемся режиме синусоидально изменяющиесяток, напряжение и ЭДС могут иметь разные амплитуды и начальные фазы, но не могут иметь разные частоты ω и f и период T. То есть период и частота всех синусоидально изменяющихся величин одной электрической цепи одна и та же.
Мгновенные значения токов, напряжений и ЭДС показывают их действительное изменение во времени. На практике для оценки (измерения) синусоидально изменяющихся величин используется их действующее значение. Действующее значение переменного тока – это такой эквивалентный переменному постоянный ток, который в том же приёмнике энергии за тот же период времени совершает ту же самую работу или выделяет то же самое количество тепла.
Для синусоидально изменяющихся величин действующее значение тока, напряжения и ЭДС в корень из двух раз меньше их амплитудного значения.
; 
; 
.
