Апреля; группа 10-кс и группа 99 ; физика тема «переменный ток. Резистор в цепи переменного тока»

ЗАДАНИЕ:

1. Выполнить конспект лекции.

2. Решить пример в конце лекции.

Фотографии конспекта и решения примеров прислать в личном сообщении.

На фотографиях вверху должна быть фамилия, дата выдачи задания, группа, дисциплина. Например: "Иванов, 10.04, группа 99(или группа 10КС), Физика".

Для максимальной оценки домашнее задание прислать до 13.04 включительно личным сообщением ВК: https://vk.com/id578016066.

 

 

Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению, называется переменным током.

Переменный электрический ток представляет собой электромагнитные вынужденные колебания. Переменный ток в отличие от постоянного имеет период, амплитуду и частоту.

Сила тока и напряжение меняются со временем по гармоническому закону, такой ток называется синусоидальным.

Как мы с вами знаем, электрические цепи состоят из множества элементов. Каждый элемент электрической цепи обладает своим собственным сопротивлением (нагрузка). Нагрузка бывает: активная и реактивная (индуктивная, емкостное).

Рассмотрим переменную электрическую цепь с активным сопротивлением. Как вы уже догадались по теме урока к активным сопротивлениям относится сопротивление, которым обладает резистор.

Но для начало вспомним, что будет если резистор мы подключим к источнику постоянного тока, чтобы провести сравнение поведение тока в цепи переменного тока.

Скажите пожалуйста, сразу ли ток примет максимальное значение? Что является причиной возникновения тока?

(для того чтобы в резисторе появился ток, необходимо время, для того чтобы под воздействие электрического поля электрические заряды стали двигаться)

Следовательно, давайте определим время за которое электрическое поле преодолеет расстояние от источника тока до резистора. Допустим расстояние l=0.6м, а как мы с вами знаем скорость распространения электрического поля составляет 3*10⁸м/с. t=l/v. После этого времени в резисторе установиться постоянный по величине ток. Для того чтобы определить силу тока в цепи постоянного тока, нам необходимо воспользоваться законом Ома. I=U/R, таким образом мы найдем силу тока цепи для постоянного тока.

Теперь рассмотрим подключение резистора к цепи переменного тока. В цепи переменного тока, как мы уже знаем значение силы тока и напряжения меняются с течением времени и подчиняются закону гармонических колебаний.

U=Um*cosωt, I=Im*cosωt. Соответственно, пользуясь законом Ома I(t)=U(t)/R, заменим силу тока и напряжения. Im=Um/R. Теперь сравним графики колебаний для силы тока и напряжения.

 

Таким образом мы наблюдаем, что изменение силы тока, повторяет изменение напряжения. Т.о. разность фаз =0. Т.о. цепи, где сдвиг фаз между I и U =0 называют активными цепями. А сопротивление данной цепи называют активным сопротивлением. Кроме этого не забываем, за счет сопротивления цепи в цепи выделяются тепло.

Теперь поговорим о самом сопротивлении резистора. От чего зависит сопротивление?

R=p*l/S, т.е. сопротивление, что в цепи постоянного тока, что в цепи переменного тока, будет постоянным. Т.к. сопротивление от силы тока и напряжения не зависит. Но есть величины зависящие от силы тока и напряжения (мощность).

Для постоянного тока P=IU=I²*R=U²/R

Q_пост.= I²*R*T

Для переменного тока P= I(t)*U(t)= I²(t)R=U²(t)/R

Q=I²mRT/2

Т.о. получается мы можем выбрать такое значение I

Q_пост= Q

- действующее значение переменного тока

Действующим значением переменного тока называется сила такого постоянного тока, который выделяет в проводнике то же количество теплоты, что и данный переменный ток за то же время.

Аналогично и для напряжения

Пример1

В цепь переменного тока с действующим значением напряжения 220 В включили активное сопротивление 50 Ом. Найдите действующее и амплитудное значение для силы тока.