Результаты (
русский) 2:
[копия]Скопировано!
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНА ОМ
для переменного тока Цель работы: исследование процессов появления вынужденных колебаний в контуре, содержащий активное сопротивление, индуктивность и емкость; изучение методов для определения индуктивности катушки, емкость . Конденсатор в цепи переменного тока, расчет полного сопротивления (импеданса) задачи: определить емкость конденсатора и индуктивность катушки; для расчета импеданса сопротивления, индуктивности и емкости в серии; доказать Ома Закон для переменного тока. ВВЕДЕНИЕ Электрический ток является упорядоченное движение заряженных частиц или макроскопических тел. Переменный ток ток, который меняет свое значение или направление с течением времени. В промышленности наиболее популярным является синусоидальной переменного тока, то есть ток, величина которого изменяется со временем в соответствии с синус или косинусов законов: я = i_m соз (ωt + φ_0). Синусоидальный переменный ток имеет много преимуществ над постоянного тока. Этим объясняется его применение в промышленности и в реальной жизни: Это практически невозможно получить высокие напряжения от генератора постоянного тока; Генераторы и двигатели переменного тока являются более простыми по конструкции, надежнее и дешевле, чем генераторов и двигателей постоянного тока; Можно преобразовывать переменный ток в постоянный ток; можно преобразовать переменный ток, то есть увеличение или уменьшение его напряжения с помощью трансформаторов. В схемах переменного тока, за исключением процессов нагрева проводов, существует дополнительные процессы, связанные с изменением магнитных и электрических полей. Изменение этих полей влияет на величину и форму тока в цепи и может привести к дополнительной потере энергии. Величина и форма этой кривой тока силы зависят не только от параметров электрической цепи, но и от частоты и формы приложенного напряжения. Поэтому анализ явлений, происходящих в цепях переменного тока, более сложные. Электромагнитные помехи распространяются в цепи со скоростью света в вакууме. Если в течение времени, необходимого для передачи электромагнитных возмущений в самой дальней точке электрической цепи, величина тока не имеет времени для изменения, мгновенные значения тока во всех областях неразветвленной электрической цепи имеют одинаковое значение тока , (Токи, довольные с этим условием, квази-стационарные токи.) Квазистационарных ток переменный ток, который имеет то же значение электрической силы во всех областях неразветвленной электрической цепи. Для мгновенных значений квази-stanionary токов можно применять законы Ома и закон Кирхгофа (однако, существует необходимость принять во внимание, возникающие ЭДС электромагнитной индукции в изменении тока). Основные характеристики переменного синусоидального тока мгновенные значения силы тока I, напряжения и, ЭДС ε и власть р в цепях переменного токов называют их значения в данный момент времени. амплитуда значений силы тока I, напряжения U, ЭДС ε и власть р в цепях переменного токов называется максимальная мгновенная Значения этих параметров в случае синусоидальной переменного тока за период. Период Т минимальный временной интервал, через который переменный ток повторяет свои значения в том же порядке. Частота v, переменного периодического тока величина обратная периоду. υ = 1 / T, [υ] = Гц Герц Циклическая частота ω переменного тока является величина равна: ω = 2π / T = 2πυ. [ω] = рад / с, радиан в секунду. Эффективное (или операционной) ток переменного тока Ieff такое значение силы тока, который будет иметь ту же тепла влияния. В случае синусоидальный ток I_eff = i_m / √2 и U_eff = U_m / √2 (амперметры и вольтметры в цепях переменного тока шоу эффективное значение тока и напряжения в части электрической цепи). Все элементы электрической цепи есть сопротивление. Есть два типа сопротивления: активные и реактивные. Если в момент прохождения тока через элемент цепи, только необратимое преобразование электрической энергии в тепло происходит, сопротивление той части контура активен. Если нет таких преобразований, то сопротивление является реактивным. Элемент схемы с активным сопротивлением называется резистор. Реактивная сопротивление (емкость и индуктивность) имеет конденсаторы и катушки индуктивности соответственно. Из-за существования реактивной сопротивления в цепях переменного тока, есть разница фаз между изменениями напряжения и тока в цепи (т.е. ток и напряжение достигают их Максимальные значения асинхронно). . Этот факт наличие достаточно искушенных расчеты сети переменного тока Сопротивление между двумя терминалами постоянного тока цепей является значение, равное: R = U / I Сопротивление между двумя терминалами переменного тока цепей является значение, равное: R = U_eff / I_eff = U_m / i_m Математическое описание переменного тока могут быть сделаны тремя способами: аналитическим методом (с помощью тригонометрических функций), символического метода (с помощью комплексных чисел), векторные диаграммы метода (графического метода переменного тока описание используется). Аналитический метод описания синусоидальных токов приводит иногда к огромным математическими преобразованиями в определении некоторых значений. Поэтому для упрощения вычислений существуют и другие методы для расчетов. Мы будем рассматривать их. Метод векторных диаграмм для описания переменного тока синусоидальной я = i_m соз (ωt + φ_0) достаточно иметь два значения. Есть амплитуда i_m и фаза Φ = ωt + φ_0. Амплитуда определяет максимальное отклонение текущего значения от среднего значения, и фаза однозначно определяет мгновенное значение тока я в произвольный момент времени т, а также зная, начальная фаза φ_0, через циклических Частота ω можно определить частоту и период v ^ T переменного тока. Идея графического метода является изображение переменного токов в векторах на плоскости в полярных координатах (рис 1). В этом случае: Длина вектора равна величине амплитуды тока Im, начальный угол расположения вектора по полярной оси соответствует начальной фазе φ_0, вектор вращается вокруг точки О с угловой скоростью, который равен циклической частоты тока, Мгновенное значение тока I в любой момент времени равна проекции этого вектора на полярной оси. Рисунок 1 - векторная диаграмма Этот метод очень удобен для того из двух или более гармонические колебания, так как в этом случае огромные тригонометрические преобразования можно изменить простым векторным сложением. Используя идею данного метода, для различных схем синусоидального тока, можно сделать собственные диаграммы, где в то же время это Также возможно изображение напряжений и токов в цепи как векторов, а затем определить фазовый сдвиг между изменением тока и напряжения, и другие характеристики схемы. символического метода описания синусоидальный ток идея этого метода состоит в написании гармонику колебания я = i_m соз (ωt + φ_0) в комплексной зрения: я ̇ = i_m е ^ (J (ωt + φ_0)), где J = √ (-1) мнимая единица. (1) В соответствии с уравнением Эйлера, е ^ jα = cos а + jsinα, поэтому можно написать сложное уравнение (1): I ̇ = i_m электронной ^ (J (ωt + φ_0)) = i_m [соз (ωt + φ_0) + jsin (ωt + φ_0)]. (2) Для того, чтобы проанализировать эту запись предполагается, что реальная часть уравнения (2) является уравнением гармонических колебаний я = i_m COS (ωt + φ_0). Таким образом, значение тока в уравнении (1) в любой момент времени определяется действительной части этого уравнения. Этот метод очень удобен для описания умножения и дифференциации уравнений гармонических колебаний, так как в этом случае можно ., чтобы изменить огромные тригонометрические преобразования с простым действием над показательных функций сети переменного тока с активным сопротивлением (C = 0, L = 0) Пусть сопротивление в цепи, чтобы быть изменена в соответствии с законом: и = U_m sinωt (3 ) Тогда в соответствии с законом Ома можно записать: я = U / R = U_m / R = sinωt i_m sinωt. (4), где i_m = U_m / R является закон Ома для цепи переменного тока с активным сопротивлением. Из сравнения уравнений (3) и (4) следует, что: {█ (U = U_m sinωt @ я = i_m . sinωt) ┤ т.е. разность фаз между током и напряжением изменений в таких цепях равна нулю (см рисунок 2) Рисунок 2 - Графика напряжения и тока в цепи с резистором векторная диаграмма в этом случае показано на рисунке 3. Рисунок 3 - Векторная диаграмма для цепи переменного тока с активным сопротивлением цепи переменного тока с идеальной индуктивности (R = 0, С = 0) Пусть внешнее ЭДС в изменении схемы в соответствии с законом: ε = ε_m sinωt. При переходе по катушке индуктивности переменного тока, в соответствии с законом Фарадея, появляется самоиндуцированной ЭДС ε_s = -L ди / дт. Принимая во внимание, что сопротивление катушки равно нулю, и в соответствии с правилом второго Кирхгофа можно записать: 0 = ε + ε ε_s или = -ε_s ⇒ ε = L DI / DT ⇒ ди / DT = ε / л = ε_m / л sinωt. Поэтому: я = ^ ∫_0 ∞▒ 〖ε_m / л sinωtdt = - ε_m / ωL cosωt . + строительства = ε_m / ωL〗 грех (ωt-π / 2) + строительства При отсутствии компонента постоянного тока Const = 0, поэтому мы можем получить: я = ε_m / ωL грех (ωt-π / 2) = i_m грех (ωt-π / 2). (5) Если сопротивление источника ЭДС пренебрежимо мала, что создает напряжение U на входе схемы, равной его EMS. В этом случае напряжение на катушки меняется в соответствии с законом: и = U_m sinωt и уравнение (5) можно записать в виде
переводится, пожалуйста, подождите..
