Вынужденные электромагнитные колебания. Работа и устройство генератора переменного тока. Активное сопротивление в цепи переменного тока.

Вынужденные электромагнитные колебания.  Переменный ток.

Вынужденными электромагнитными колебаниями наз. незатухающие колебания заряда, напряжения, силы тока, вызванные периодически изменяющейся синусоидальной эдс. 

Синусоидальная эдс возникает при вращении рамки с угловой скоростью ω в стационарном магнитном поле с индукцией B. Согласно закону электромагнитной индукции

Т.о., если цепь замкнута, то возникает индукционный ток, который непрерывно меняется по модулю, а каждые полпериода – по направлению.

В России промышленная частота переменного тока – 50 Гц.

ν = 50 Гц

Работа и устройство генератора переменного тока.

Работа основана на явлении электромагнитной индукции.

Устройство

1. Обмотка статора с большим числом витков, размещенных в его пазах. В ней наводится ЭДС.
2. Станина, внутри которой размещены статор и ротор.
3. Ротор (вращающаяся часть генератора) создает магнитное поле от электромашины постоянного тока. Может иметь n пар полюсов.
4. Статор состоит из отдельных пластин для уменьшения нагрева от вихревых токов. Пластины — изэлектротехнической стали.
5. Клеммный щиток на корпусе станины для снятия напряжения.

При равномерном вращении ротора в обмотках статора наводится ЭДС:

, где N - число витков обмотки статора.

Частота ЭДС равна: ν=np, где р - число пар полюсов, а n - число оборотов ротора в секунду.  На гидроэлектростанциях в генераторе число пар полюсов равно 40 - 50, а на тепловых - 10 -16.

Вырабатываемое напряжение в промышленных генераторах 10³ - 10⁴В.

Активное сопротивление в цепи переменного тока.

Активное сопротивление

Электрические устройства, преобразующие электрическую энергию во внутреннюю, называютсяактивными сопротивлениями. Активное сопротивление  , где ρ - удельное сопротивление.

Высокоомные провода, спирали нагревательных приборов, резисторы — активные сопротивления.

Мгновенное значение напряжения меняется по гармоническому закону .

Мгновенное значение силы, тока пропорционально мгновенному значению напряжения и совпадает по фазе:

Колебания тока и напряжения в цепи с активной нагрузкой совпадают по фазе.

Об электрическом токе мы можем судить по его действиям. Одним из основных действий тока является тепловое. Мгновенное значение тепловой мощности равно:

Среднее значение мощности за период в цепи переменного тока равно:

 , следовательно, .  

Величина, равная квадратному корню из среднего значения квадрата мгновенного тока, называется действующим значением силы переменного тока: .

Действующее значение переменного тока равно силе постоянного тока, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время.

Действующее значение переменного напряжения опреде­лятся аналогично действующему значению силы тока: . Например, в осветительной сети U_д=220В.

U_д=220В.

U_max ≈ 311 В

Закон Ома для цепи с активным сопротивлением выполняется.