Переменный ток

Физический диктант
Переменным током называется электрический ток, …….
Значение электрического тока (эдс, напряжения) в рассматриваемый момент времени называется……..
Наибольшее (максимальное) значение периодических токов- ……..
В цепи переменного тока, обладающей только активным сопротивлением, ток и напряжение ….., т. е. они одновременно проходят через свои нулевые и максимальные значения.
Всякий потребитель, обладающий индуктивностью, вызывает в цепи переменного тока сдвиг фаз между напряжением и током, причем напряжение …… ток. Сдвиг фаз между напряжением и током равен …º .
6. Сопротивление току, обусловленное действием индуктивности, называется …….. , или …………, сопротивлением. Обозначается ……. и измеряется в …….). Величина его определяется по формуле…….

7. Переменный ток в цепи с емкостью при отсутствии активного сопротивления и индуктивности ……… напряжение на четверть периода, т. е. сдвинут по фазе в сторону опережения на угол ….°.
Емкостное сопротивление определяется по формуле …….
8. Полное сопротивление цепи переменного тока, состоящей из активного сопротивления, индуктивности и емкости,….
9. Действующее значение тока, напряжения определяются по формулам……

Методика решения задач
При решении задач на электромагнитные колебания следует помнить, что в процессах, происходящих в колебательном контуре, суммарная энергия электрического и магнитного полей сохраняется только в случае отсутствия в цепи активного сопротивления, в этом же случая возможно использование формулы Томсона для периода собственных колебаний.
При решении задач на переменный ток не следует забывать, что ЭДС, напряжение на участках цепи и сила тока сдвинуты по фазе друг относительно друга. Поэтому при последовательном соединении элементов цепи напряжение на участке не может быть вычислено как арифметическая сумма напряжений на отдельных элементах, а требует учета наличия в цепи активных, индуктивных и емкостных сопротивлений.

Решение задач.
1. В колебательном контуре с индуктивностью L и емкостью С конденсатор заряжен до максимального напряжения UM. Каким будет ток I в контуре в тот момент, когда напряжение на конденсаторе уменьшится в два раза? Колебания считать незатухающими.
Решение.

Решение.
В отсутствии затухания суммарная энергия электрического и магнитного полей в контуре сохраняется. Следовательно, в каждый момент времени справедливо равенство:
LI2/2 + CU2/2 = CUM2/2,
откуда
I = √{C/L} × √{UM2 − U2}.
По условию задачи
U = UM/2.
Ток в контуре в этот момент времени равен:
I = UM × √{3С/(4L)}.
Ответ: I = UM × √{3С/(4L)}.

2. В колебательном контуре конденсатору с емкостью С = 10 мкФ сообщили заряд q = 1 мКл, после чего возникли затухающие электромагнитные колебания. Сколько тепла Q выделится к моменту, когда максимальное напряжение на конденсаторе станет меньше начального максимального напряжения в n = 4 раза?

Количество выделившегося тепла равно разности между начальным и конечным значениями энергии в контуре. В моменты, когда напряжение на конденсаторе максимально, ток через катушку равен нулю. Следовательно, энергия в эти моменты сосредоточена в конденсаторе. Имеем:
Q = Wo − W1. (1)
С учетом того, что энергия конденсатора
Wo = q2/(2C), W1 = q12/(2C).
После подстановки в (1) и преобразования
Q = q2/(2C) × (1 − q12/q2).
Учитывая, что U = q/C и в интересующий нас момент времени q1 = q/n, получаем ответ:
Q = q2/(2C) × (1 − 1/n2).
После вычислений получаем ответ Q ≈ 0,047 Дж.
Ответ: Q ≈ 0,047 Дж.

3. Конденсатор емкостью С = 0,1 мкФ, заряженный до напряжения U = 100 В, подсоединяют к катушке индуктивностью L = 1 мГн. Чему равна величина тока I через катушку спустя время to = 0,785 × 10−5 с после подключения конденсатора? Сопротивлением катушки и соединительных проводов пренебречь.