Вынужденные электромагнитные колебания. Получение переменного тока. Генератор переменного тока

1. Вынужденные электромагнитные колебания. Получение переменного тока. Генератор переменного тока.

2. Генераторы переменного тока – устройства для преобразования различных видов энергии (механической, химической, тепловой,

световой) в
электрическую.
Рассмотрим
принцип получения
переменного
Прямоугольная
рамка площадью
S, тока.
которую
вращают в однородном магнитном поле с индукцией
В.
Ось рамки перпендикулярна линиям индукции
В, а концы рамки приняты к контактным кольцам.
Рамку вращают с постоянной угловой скоростью ω .
Внешняя цепь с помощью щеток присоединяется к
контактным кольцам и вместе с рамкой образует
замкнутый контур, в котором возникает ЭДС индукции
(она же разность потенциалов на контактных кольцах
при разомкнутой внешней цепи).

3.

ЭДС индукции возникает из-за
меняющегося во времени магнитного
потока, пронизывающего рамку.
, где ω=2πν =2π/Т
При максимальной ЭДС-индукции
=1
=

4.

Ф, Вб
t,c
I, А
t,c

5.

- амплитудное
значение ЭДС индукции.
Применим закон Ома:
- амплитудное значение силы
тока.
Конспект § 134

6.

Переменный электрический ток –
вынужденные
электромагнитные
колебания;
изменяющиеся во времени значения
силы тока, напряжения; наибольшее
применение нашел синусоидальный
переменный ток с частотой 50 Гц.
Мощность переменного тока:

7. Виды нагрузок в цепи переменного тока.

1. Активная нагрузка.
- это устройство, преобразующее электрическую
энергию в тепловую, световую.
R – [Ом]. R=ρ
- В цепи переменного тока с активной нагрузкой колебания
силы тока совпадают с колебаниями напряжения по фазе.

8.

Закон Джоуля - Ленца.
Действующие (эффективные) значения силы тока
и напряжения переменного тока – называют такие
значения напряжения и силы постоянного тока,
при протекании которого по цепи выделяется
такое же количество теплоты, как и при
переменном токе;
- в цепи переменного тока амперметр и вольтметр
показывают действующие значения.

9.

2. Конденсатор в цепи переменного тока.
Конденсатор в цепи переменного тока
обладает емкостным сопротивлением Хс ,
которое возникает вследствие многократных
перезарядок конденсатора, и потерь энергии.
В результате сила тока в цепи с емкостью
опережает напряжение по фазе на
закон Ома
Емкостное
сопротивление

10.

3. Соленоид в цепи переменного тока.
Соленоид (катушка) индуктивностью L,
обладает индуктивным сопротивлением ХL,
которое возникает вследствие того, что
переменный ток возбуждает в катушке ЭДС –
самоиндукции, и потерь энергии.
В результате сила тока в цепи с емкостью
отстает от напряжение по фазе на
закон Ома
справедлив
Индуктивное
сопротивление

11. Полное сопротивление в цепи переменного тока:

12.

13.

Электрически резонанс – резкое
возрастание амплитуды вынужденных
колебаний, когда их частота приближается
к частоте собственных колебаний системы.
Учебник В.Ф. Дмитриева §130,131,132. Рис 15.11,15.12,15.13.

14. Трансформатор – прибор преобразующий, напряжение, силу тока переменного тока при неизменной частоте. Условное обозначение

трансформатора с сердечником:
Самый простой
трансформатор состоит из
двух катушек, с разным
числом витков (первичной подключена к источнику
переменного напряжения;
вторичной - к нагрузке,
исключая холостой ход) и
ферромагнитного сердечника,
состоящего из отдельных
тонких пластин.

15. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

Переменный ток I1создает в первичной обмотке
переменный магнитный поток, который в каждом витке
обмоток и возбуждает ЭДС – индукции ε1.
Поэтому ЭДС индукции в первичной обмотке ε1 = n1 ε,
во вторичной ε2 = n2 ε, , а
При холостом ходе трансформатора,
когда ток во вторичной обмотке отсутствует ( I2 =0).
Отношение действующих значений U1 и U2
называется коэффициентом трансформации (К).
Если К >1, то трансформатор
понижающий, если К< 1 - повышающий.

16.

При замыкании цепи вторичной обмотки
переменный ток этой обмотки I1 , согласно закону
Ленца, создает в сердечнике магнитный поток
противоположного магнитному потоку первичной
обмотки направления. Магнитный поток в
сердечнике ослабляется. Это приводит к
ослаблению
ε1 в первичной обмотке и
возрастанию тока в ней до I1 . Ток возрастает,
пока
магнитный
поток
в
сердечнике
трансформатора не станет прежним.
Обмотки пронизываются с почти одинаковым
магнитным потоком Ф (Ф = IN) , поэтому
I1 N1 = I 2N2 , а

17.

Это означает, что, повышая с помощью трансформатора
напряжение в несколько раз, мы во столько же раз
уменьшаем силу тока ( и наоборот).
В современных мощных трансформаторах суммарные
потери энергии не превышают 2-3%. Это происходит
вследствие, потерь энергии на сопротивлении катушек,
нагревании токами Фуко сердечника, вибрациях.
Расчет КПД трансформатора:
Учебник В.Ф. Дмитриева §139 ЛЭП –
преимущества и недостатки.
Рис 15.24.

18.

ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
(ЛЭП)