Переменный ток. Тема №4

Повторим:
Электромагнитные колебания
Закон электромагнитной индукции
Самоиндукция
Переменный электрический ток
Синусоидальный ток
История развития электричества в мире. “Война токов”.
Узнаем:
Переменный ток

Электромагнитные колебания
Существуют электромагнитные волны, то есть распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле. Электромагнитные волны поперечны − векторы E→ и B→ перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
На рисунке синусоидальная (гармоническая) электромагнитная волна. Векторы E→, B→ и V→ взаимно перпендикулярны.
Повторим

Индукция. Самоиндукция.
Магнитный поток - Ф =BS*cos α
ЭДС самоиндукции -
Закон ЭМИ - Ɛi = -∆Ф/∆t
количество пронизывающих контур линий магнитной индукции.
ЭДС самоиндукции Ɛsi препятствует нарастанию силы тока при включении цепи и убыванию силы тока при размыкании цепи.
ЭДС индукции возникающая в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, которую ограничивает этот контур.
Повторим

Свойства переменного тока
Переменный ток, как и постоянный, также является упорядоченным движением заряженных частиц. Но постоянный ток всегда имеет одно направление, от «+» к «-». А переменный ток своё направление постоянно меняет, то есть течёт то в одну, то в другую сторону. Поэтому одно из его направлений условно принимают за положительное, а направление, противоположное ему, считают отрицательным. В зависимости от этого в конкретный момент времени алгебраическая величина тока будет иметь знак «плюс» или знак «минус».
Электрический ток, меняющий свою величину и направление с течением времени, называется переменным током.
Переменный ток

Переменный
периодический ток
Представим, что за какое-то время Т переменный ток пройдёт цикл изменений и вернётся к своему первоначальному значению. Следующий такой же цикл он также пройдет за такое же время Т. Такой ток называется периодическим переменным током, а величина Т - периодом тока. Это наименьший промежуток времени, через который изменения силы тока и напряжения повторяются. Измеряется период в секундах.
v = 1/T
Величина, обратная периоду, называется частотой тока (v). Она отображает количество периодов (полных колебаний), которые ток проходит в единицу времени. Измеряется в герцах (Гц).
Основные параметры переменного тока – период, частота и амплитуда.
Ссылка на видеоролик https://drive.google.com/file/d/1VL07Tb8MQOwWDP0LduxyaAQi73n3HKcm/view

Синусоидальный ток
Наиболее распространён в электротехнике синусоидальный ток. Это периодический переменный ток, изменяющийся по закону синуса:
где ω – угловая частота;
ψ – начальная фаза переменного синусоидального тока (фаза в момент времени t = 0).
Переменный ток
i = Im · sin (ωt + Ψ),
где i – значение тока в любой момент времени t;
Im – мгновенное значение синусоидального тока;
ω = 2πf = 2π/T,

За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре.
Задача №1
Задача №2
Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке с индуктивностью 68 мГн,если ток силой 3,8 А исчезнет в неё за 0,012 с ?
Практикум по решению задач

Задача №1
За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре
Задача №2
Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке с индуктивностью 68 мГн,если ток сило 3,8 А исчезнет в неё за 0,012 с ?
ε=- L*ΔI/Δt = 68*10^-3*3,8/12*10^-3 = 215,3 В
Ответ: 215,3 В
Практикум по решению задач

Интересные факты
В России, как и в большинстве стран мира, стандартная частота переменного тока в электротехнике 50 Гц. В США и Канаде – 60 Гц. В Японии же используются оба варианта. В западной части применяется частота 60 Гц, а в восточной – 50 Гц. Так случилось, потому что в 1895 г. для Токио были закуплены генераторы немецкой компании AEG, а немного позже для Осаки - американские генераторы General Electric. Так как приведение этих сетей к единому стандарту оказалось весьма дорогостоящим делом, то всё было оставлено как есть, а между сетями установили четыре преобразователя частоты.

Война токов
Томас Алва Эдисон
Никола Тесла
Основанная Эдисоном в 1878 г. компания «Edison Electric Light» занималась строительством электростанций постоянного тока.
В 1887 г. в США по системе Эдисона работало более 100 электростанций постоянного тока. Но расстояние, на которое удавалось передавать электричество, не превышало 1,5 км.
В 1882 г. Тесла изобрёл многофазный электродвигатель и счетчик переменного тока, отсутствие которого ранее было одним из препятствий в развитии технологий переменного тока.
Изобретенные Тесла трансформаторы давали возможность получать любое напряжение. А это позволяло передавать переменный ток на большие расстояния.
Какой ток лучше, постоянный или переменный? Споры на эту тему начались в 80-х годах XIX века и превратились в «войну токов», начало которой было положено двумя великими людьми – американским изобретателем Томасом Эдисоном и сербом по происхождению, инженером и физиком Николой Тесла.