Кондратенко Татьяны

Ученицы 11 «А» класса

Переменный электрический ток

нный ток— электрический ток, которыйпериодически изменяется по модулю и направлению.

В быту и промышленности используетсяпеременный синусоидальный ток. Это связано с тем,что современная энергетика основана на передачеэнергии на дальние расстояния от гидро, тепловых иатомных электростанций к потребителю. Дляполучения электрической энергии наэлектростанциях используют генераторыпеременного тока. Например, напряжениепеременного тока передаваемое по линиямэлектропередачи составляет несколько тысяч вольт.В жилых кварталах линия электропередачиподключается к трансформатору, которыйпреобразует высокое напряжение в стандартноебытовое напряжение 220 вольт. Именно этонапряжение мы и имеем в розетках наших квартир.

В отличие от постоянного тока, переменныйсинусоидальный ток (а так же и переменноенапряжение) изменяется со временем поамплитуде (величине) и направлению движенияэлектронов. На графике переменный ток имеетвид синусоиды.

Расстояние между двумя соседнимивершинами на графике переменногосинусоидального тока называется периодоми обозначается буквой Т. Период, это времяодного колебания переменного тока.Измеряется период в секундах или в болеемалых единицах времени: миллисекундах;микросекундах; наносекундах и т.д. Величина:период Т=1 сек. в минус первой степени (Т-1)или 1/Т называется частотой в 1 Герц.Частота обозначается буквой f. В радио иэлектронных приборах, в зависимости от ихназначения, частота может быть в единицахгерц (Гц или Hz), тысячах герц (кГц или kHz) итак далее.

Стандартная частота в бытовойэлектрической сети равна 50 Гц. В некоторыхзарубежных странах стандартная частота равна 60Гц. Так же, как и постоянный ток, переменный токпередается по двум проводам. Если у постоянноготока есть два полюса - плюс и минус, то упеременного тока один провод являетсятоковедущим и называется "фаза", а второй проводявляется общим и называется "земля" или "ноль".Напряжение в бытовой электрической розеткеравно 220 вольт.

Для визуального наблюдения синусоидальнойформы переменного тока обычно используютосциллограф. Для исключения пораженияэлектрическим током и защиты осциллографа отсетевого напряжения по входу, используютразделительные трансформаторы. Для измеренияпериода нет разницы, по каким равнозначным(равноамплитудным) точкам его измерять. Можно помаксимальным положительным, или отрицательнымвершинам, а можно и по нулевому значению. Этопоясняется на рисунке.

Переменный электрический токвырабатывается с помощью электрическоймашины – генератора. Простейшая модельгенератора это магнитная рамка,вращающаяся в магнитном поле постоянногомагнита.

Представим себе прямоугольнуюпроволочную рамку с несколькими витками,равномерно вращающуюся в однородноммагнитном поле. Возникающая в этой рамкеэ.д.с. индукции меняется по синусоидальномузакону. Период колебания Т переменногоэлектрического тока – это один полныйоборот магнитной рамки вокруг своей оси.

При равномерном вращении рамки угол αувеличивается прямо пропорционально времени

Где ω- угловая скорость вращения рамки

Рассмотрим процессы, происходящие в проводнике, включенном в цепь переменного тока.

Если индуктивность проводника настолько мала, что при включении его в цепь переменного тока индукционными полями можно пренебречь по сравнению с внешним электрическим полем, то движение электрических зарядов в проводнике определяется действием только внешнего электрического поля, напряженность которого пропорциональна напряжению на концах проводника.

При изменении напряжения по гармоническому закону напряженность электрического поля в проводнике изменяется по такому же закону.

Под действием переменногоэлектрического поля в проводнике возникаетпеременный электрический ток, частота и фазаколебаний которого совпадает с частотой ифазой колебаний напряжения:

Колебания силы тока в цепи являются вынужденнымиэлектрическими колебаниями, возникающими под действиемприложенного переменного напряжения.

Амплитуда силы тока равна:

При совпадении фаз колебаний силы тока и напряжения мгновенная мощность переменного тока равна:

Среднее значение квадрата косинуса за 1 период равно 0,5. В результате средняя мощность за период