Лекция 2 ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 2 1 Причины

Лекция 2. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 2. 1. Причины электрического тока. 2. 2. Плотность тока. 2. 3. Уравнение непрерывности. 2. 4. Сторонние силы и Э. Д. С.

Цель лекции: • Повторить и систематизировать: • Основные понятия: электрический ток, напряжение, сопротивление, работа и мощность электрического тока; • Законы постоянного тока; совершенствовать навыки решения задач.

Повторение ранее изученного 1. Электрическим током называется… 2. Единица электрического сопротивления. . . 3. Формула закона Ома для участка цепи… 4. Действия электрического тока… 5. Мощность равна отношению работы к… 6. Закон о тепловом действии тока принадлежит… 7. Как искать общее сопротивление цепи, в которой потребители соединены последовательно… 8. Причиной сопротивления является взаимодействие движущихся электронов с… 9. Электрическое сопротивление зависит от… 10. Все потребители находятся под одним и тем же напряжением при… 11. Формула работы электрического тока…

Закон Ома — (открыт в 1826 году) это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Геогра Ома. Закон Ома гласит: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка. (Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению) И записывается формулой: Где: I —сила тока(А), U —напряжение(В), R — сопротивление(Ом).

Терминология 1. Сила тока обозначается…, измеряется в…. 2. Напряжение обозначается…, измеряется в…. 3. Сопротивление обозначается…, измеряется в…. 4. Работа электрического тока обозначается…, измеряется в….

Основные формулы Электрический ток Сила тока Напряжение Сопротивление Работа тока Мощность

Работа электрического тока

Единицы работы Джоуль 1 Джоуль = 1 Ватт* 1 сек 1 Дж= 1 Вт*1 с 1 к Дж = 1 000 Дж 1 МДж = 1 000 Дж 1 ватт-час , 1 киловатт-час 1 к. Вт*ч=1 000 Вт*3 600 с=3 600 000 Дж

Мощность электрического тока –работа, которую совершает ток за единицу времени.

Единицы мощности Ватт 1 Ватт = 1 Вольт * 1 Ампер 1 Вт = 1 В *1 А 1 к. Вт = 1 000 Вт 1 Мвт = 1 000 Вт

ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА Количество теплоты, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Последовательное и параллельное соединение проводников. Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго и т. д. U = U 1 + U 2 + U 3 По закону Ома для участка цепи U 1 = IR 1, U 2 = IR 2, U 3 = IR 3 и U = IR При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.

• Последовательное соединение • I = I 1 = I 2 • R = R 1 + R 2 • U = U 1 + U 2 • Параллельное соединение • U = U 1 = U 2 • I = I 1 + I 2 •

Как изменится яркость оставшихся лампочек, если убрать лампочку А?

Как изменится яркость оставшихся лампочек, если убрать лампочку С?

Обозначения кратных и дольных приставок и соответствующие им множители Приставка Кратность мега кило гекто дека деци санти милли микро 106 103 102 101 10 -2 10 -3 10 -6 Обозначе ние М к г да д с м мк

Какую работу совершает ток в лампочке фонаря за 2 мин, если напряжение на спирали лампочки равно 3, 5 В, а сопротивление спирали 14 Ом. Дано: Си Решение U= 3, 5 В R= 14 Ом t= 2 мин. 120 c А - ?

Задачи 1. Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе настольного вентилятора за 30 секунд, если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0, 1 А? 2. Определите мощность тока в обмотке электродвигателе, если при напряжении 400 В сила тока равна 92 А. 3. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть с напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы- 480 Ом.

Задачи 1. Определите сопротивление электрической лампы, на баллоне которой написано: 100 Вт, 220 В. 2. Какую массу воды можно нагреть от 10 до 100 градусов Цельсия за счет энергии, получаемой за 15 мин электрическим чайником, включенным в сеть напряжением 220 В при силе тока 2 А? 3. Имеются две лампы мощностью 60 Вт и 100 Вт, рассчитанные на напряжение 220 В. Какая из них будет гореть ярче при включении в осветительную сеть?

2. 1. Причины электрического тока Для возникновения электрического тока, требуется наличие свободных заряженных частиц, которые в электростатическом поле неподвижных зарядов приходят в состояние упорядоченного движения вдоль силовых линий поля.

При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит. Электрический заряд перемещается через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны учувствуют в упорядоченном движении. В это случае говорят, что в проводнике устанавливается электрический ток.

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов и ионов. Если перемещать нейтральное в целом тело, то, несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных ядер, электрический ток не возникает. Полный заряд, переносимый через любое сечение проводника, будет при этом равным нулю, так как заряды разных знаков перемещаются с одинаковой средней скоростью.

Электрический ток имеет определённое направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если ток частиц. образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц. (Такой выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой движение электронов – отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах ещё ничего не знали.

Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают. Во-первых, проводник, по которому течёт ток, нагревается. Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника, например выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т. д. ). В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется магнитным. Так, магнитная стрелка вблизи проводника с током поворачивается. Магнитное действие тока в отличие от химического и теплового является основным, так как проявляется у всех без исключения проводников. Химическое действие тока наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов, а нагревание отсутствует у сверхпроводников.

Распределение напряженности Е и потенциала φ электростатического поля связано с плотностью распределения зарядов в пространстве уравнением Пуассона: И Где заряда. - объемная плотность

Если заряды неподвижны, т. е. распределение зарядов в пространстве стационарно, то ρ не зависит от времени, в результате чего и Е, и φ являются функциями только координат, но не времени. Поэтому поле и называется электростатическим.

Наличие свободных зарядов приводит к тому, что становится функцией времени, что порождает изменение со временем и характеристик электрического поля, появляется электрический ток. Поле перестает быть электростатическим.

Количественной мерой тока служит I заряд, перенесенный через заданную поверхность S (или через поперечное сечение проводника), в единицу времени, т. е. : (2. 1. 3)

Если, однако, движение свободных зарядов таково, что оно не приводит к перераспределению зарядов в пространстве, то есть к изменению со временем плотности зарядов ρ, то в этом частном случае электрическое поле – снова статическое. Этот частный случай есть случай постоянного тока. Ток, не изменяющийся по величине со временем – называется постоянным током (2. 1. 4) - отсюда видна размерность силы тока в СИ:

Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Заряд, протекающий через данное поперечное сечение проводника в единицу времени, характеризует силу тока. Силу тока в цепи измеряют специальным прибором - амперметром. Схема включения: амперметр включается в электрическую цепь последовательно с элементом, в котором он измеряет силу тока. Амперметр - электрический прибор для измерения силы тока. Амперметр лабораторный Амперметр технический Амперметр демонстрационный АМПЕР Андре Мари (22. I 1775 - 10. VI 1836) французский физик, математик и химик Условное обозначение на схемах

Таким образом, сила тока равна отношению заряда образом, ∆q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени ∆t, к этому интервалу времени. Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным. Сила тока, подобно заряду, - величина скалярная. Она может быть как положительной, так и отрицательной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений вдоль проводника принять за положительное. Сила тока I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I < 0.

2. 2. Плотность тока Как известно из курса физики, есть две основные характеристики электрического тока – это сила тока I и плотность тока j. В отличие от силы тока, которая есть величина скалярная и направления не имеет, плотность тока – это вектор. Связь между этими двумя физическими величинами такова: (2. 2. 1)

Или наоборот, модуль вектора плотности тока численно равен отношению силы тока через элементарную площадку, перпендикулярную направлению движения носителей заряда, к ее площади: (2. 2. 2)

Плотность тока j - есть более подробная характеристика тока, чем сила тока I. j - характеризует ток локально, в каждой точке пространства, а I – это интегральная характеристика, привязанная не к точке, а к области пространства, в которой протекает ток.

Ясно, что плотность тока j связана с плотностью свободных зарядов ρ и со скоростью их движения :

За направление вектора принимают направление вектора положительных носителей зарядов (раньше не знали о существовании отрицательных носителей зарядов и приняли так). Если носителями являются как положительные, так и отрицательные заряды, то плотность тока определяется формулой: (2. 2. 4) где и – объемные плотности зарядов.

Там, где носители только электроны, плотность тока определяется выражением: (2. 2. 5)

Поле вектора можно изобразить графически с помощью линий тока, которые проводят так же, как и линии вектора напряженности

Зная в каждой точке интересующей нас поверхности S можно найти силу тока через эту поверхность, как поток вектора : (2. 2. 6)

Сила тока является скалярной величиной и алгебраической, а знак определяется выбором направления нормали к поверхности S.

2. 3. Уравнение непрерывности Представим себе, в некоторой проводящей среде, где течет ток, замкнутую поверхность. S. Для замкнутых поверхностей векторы нормалей, а следовательно, и векторы принято брать наружу, поэтому интеграл дает заряд, выходящий в единицу времени наружу из объема V, охваченного поверхностью S.

Мы знаем, что плотность постоянного электрического тока одинакова по всему поперечному сечению S однородного проводника. Поэтому для постоянного тока в однородном проводнике с поперечным сечением S сила тока: (2. 3. 1)

Из этого следует, что плотности постоянного тока в различных поперечных сечениях 1 и 2 цепи обратно пропорциональны площадям S 1 и S 2 этих сечений :

Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы всюду проведены по внешним нормалям Тогда поток вектора сквозь эту поверхность S равен электрическому току I, идущему вовне из области, ограниченный замкнутой поверхностью S. Следовательно, согласно закону сохранения электрического заряда, суммарный электрический заряд q, охватываемый поверхностью S, изменяется за время на , тогда в интегральной форме можно записать: . (2. 3. 3)

В интегральной форме можно записать: Это соотношение называется уравнением непрерывности. Оно является, по существу, выражением закона сохранения электрического заряда. Дифференциальная форма записи уравнения непрерывности.

В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве должно оставаться неизменным: следовательно, (2. 3. 5) это уравнение непрерывности для постоянного тока (в интегральной форме).

Линии в случае постоянного тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются. Поле вектора не имеет источника. В дифференциальной форме уравнение непрерывности для постоянного тока:

Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен нулю. Докажем это: т. к. для постоянного тока справедливо уравнение отсюда Избыточный заряд может появиться только на поверхности проводника в местах соприкосновения с другими проводниками, а также там, где проводник имеет неоднородности.

2. 4. Сторонние силы и ЭДС Для того, чтобы поддерживать ток достаточно длительное время, необходимо от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить, а к другому концу – с большим потенциалом – подводить электрические заряды. Т. е. Необходим круговорот зарядов.

Поэтому в замкнутой цепи, наряду с нормальным движением зарядов, должны быть участки, на которых движение (положительных) зарядов происходит в направлении возрастания потенциала, т. е. против сил электрического поля

Перемещение заряда на этих Участках возможно лишь с помощью сил неэлектрического происхождения (сторонних сил): химические процессы, диффузия носителей заряда, вихревые электрические поля. Аналогия: насос, качающий воду в водонапорную башню, действует за Счет негравитационных сил (электромотор).

Сторонние силы можно характеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по замкнутой цепи зарядами

Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в цепи, называется электродвижущей силой (Э. Д. С. ), действующей в цепи: (2. 4. 1)

Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде: (2. 4. 2) – напряженность поля сторонних сил.

Работа сторонних сил на участке 1 – 2: Тогда Э. Д. С. (2. 4. 3) Для замкнутой цепи: (2. 4. 4)

Циркуляция вектора напряженности сторонних сил равна Э. Д. С. , действующей в замкнутой цепи (алгебраической сумме ЭДС). При этом необходимо помнить, что поле сторонних сил не является потенциальным, и к нему нельзя применять термин разность потенциалов или напряжение.

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ ПРАВИЛА КИРХГОФА

Электродвижущая сила ЭДС • Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Избыточные электроны с отрицательно заряженного тела перейдут на положительно заряженное. Потенциалы тел окажутся одинаковыми, значит, напряжение на концах проводника станет равно нулю, и ток прекратится. • Для существования длительного тока в проводнике нужно поддерживать разность потенциалов на его концах неизменной. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Сторонние силы • Силы электрического взаимодействия сами по себе не способны осуществлять подобное разделение зарядов. Они вызывают притяжение электронов к положительному телу и отталкивание от отрицательного. • Поэтому внутри источника тока должны действовать сторонние силы, имеющие неэлектрическую природу и обеспечивающие разделение электрических зарядов.

Сторонние силы Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил, во всей остальной части цепи их приводит в движение стационарное электрическое поле.

Сторонние силы • Любые силы, действующие на электрические заряженные частицы, за исключением кулоновских сил. • Прохождение тока по проводникам сопровождается выделением энергии – проводники нагреваются. В любой цепи должен быть какой-то источник энергии. В нем, помимо кулоновских сил, должны действовать сторонние непотенциальные силы, работа которых вдоль замкнутой цепи отлична от нуля. • Природа сторонних сил различна: химическая, магнитная, действие света на вещество и другая.

Электродвижущая сила ЭДС • Характеризует действие сторонних сил • Равна отношению работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль контура к величине заряда • ЭДС численно равна работе по перемещению единичного положительного заряда (удельной работе)

Электродвижущая сила • Скалярная величина. Знак определяется в зависимости от произвольно выбранного направления обхода того участка электрической цепи, на котором включен данный источник тока. • ЭДС положительна, если внутри источника тока обход совершается от отрицательного полюса к положительному. • ЭДС отрицательна, если внутри источника тока обход совершается от положительного полюса к отрицательному.

Гальванические элементы • Если на батарейке написано 1, 5 В, то это означает, что сторонние химические силы совершают работу 1, 5 Дж при перемещении заряда в 1 Кл от одного полюса батарейки к другому. • Гальванический элемент в простейшем варианте состоит из двух химически различных электродов, опущенных в водный раствор того или иного электролита.

Луиджи Гальвани (1737 -1798) В 1771 он открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием электрического тока. В одном из таких опытов, используя в качестве источника тока атмосферное электричество, он тщетно дожидался перемены в погоде и случайно прижал электроды, воткнутые в спинной мозг лягушки, к железной решетке, на которой она лежала. Появились такие же сокращения, как и во время опытов, проводимых в грозу.

АЛЕССАНДРО ВОЛЬТА (1745 -1827) Явление связано с наличием двух разнородных металлов, соприкасающихся с электропроводящей жидкостью. Отсюда Вольта извлек идею первого гальванического элемента: набор медных и цинковых кружочков, переложенных смоченным соленой водой сукном. Это был «вольтов столб» .

Первый гальванический элемент - «вольтов столб» В 1800 году учёный опустил в банку с кислотой две пластинки — цинковую и медную — и соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. Вольта предположил и показал, что по проволоке протекает электрический ток

• «ВОЛЬТОВ СТОЛБ» • • Для удобства Вольта придал ему форму вертикального цилиндра (столба), Вольтов столб высотою в полметра развивал напряжение, чувствительное для человека. В 1803 русский физик Василий Петров создал самый мощный в мире вольтов столб, составленный из 4 200 медных и цинковых кругов и развивающий напряжение до 2500 вольт. С помощью этого прибора ему удалось открыть такое важное явление, как электрическая дуга, применяемая в электросварке; а в Российской армии стал применяться электрический запал пороха и взрывчатки.

Аккумулятор (накопитель) • Источники тока, работающие на принципе обратимых химических процессов. • Применяют для запуска автомобильных двигателей, на небольших электростанциях, использующих энергию ветра, на подводных лодках, в электрокарах, на электромобилях и другое.

Закон Ома для полной цепи • Рассмотрим простейшую замкнутую электрическую цепь • r – внутреннее сопротивление источника тока (сопротивление тока обмоток или сопротивление раствора электролита и электродов) • Для получения закона Ома для полной цепи используем закон сохранения энергии

Закон Ома для полной цепи • Пусть за время Δt через поперечное сечение проводника пройдет заряд q. Тогда работа сторонних сил равна • Благодаря работе сторонних сил на внешнем и внутреннем участках цепи выделяется количество теплоты

Закон Ома для полной цепи • Падение напряжения – это произведение силы тока на сопротивление этого участка цепи • ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках замкнутой цепи • Падение напряжения на внешнем участке цепи • Падение напряжения на внутреннем участке цепи

Закон Ома для полной цепи • Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС источника к полному сопротивлению цепи

Короткое замыкание • При коротком замыкании R=0, сила тока

Последовательное соединение источников • Полная ЭДС в цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов • Внутреннее сопротивление батареи равно сумме внутренних сопротивлений элементов

Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС • При выбранном направлении обхода по часовой стрелке

Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС • Разность потенциалов между началом и концом участка цепи равна падению напряжения на участке минус ЭДС этого участка

Измерение ЭДС источника • При разомкнутой цепи I=0 и, следовательно, • ЭДС элемента равна разности потенциалов между его полюсами при разомкнутой цепи

Работа и мощность тока

Закон Джоуля - Ленца • Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока

Мощность на участке цепи, содержащем ЭДС • Для однородного участка цепи (без ЭДС) мощность всегда положительна. Энергия, поступающая на этот участок извне, увеличивает его внутреннюю энергию и затем передается окружающим телам в виде теплоты (выполняется закон Джоуля. Ленца) • При наличии сторонних сил на участке мощность может быть как положительной, так и отрицательной. При зарядке аккумулятора мощность положительна. При зарядке аккумулятора потребляемая энергия частично выделяется в виде теплоты, а частично идет на увеличение энергии аккумулятора. • При разрядке аккумулятора мощность отрицательна, аккумулятор отдает энергию во внешнюю цепь. Часть мощности, расходуемой аккумулятором, выделяется в виде теплоты внутри аккумулятора. Остальная мощность отдается внешней цепи.

Второе правило Кирхгофа • Сложно разветвленная электрическая цепь образована несколькими источниками тока и резисторами, соединенными произвольным образом • Алгебраическая сумма падений напряжения в ветвях замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре

Правила Кирхгофа • Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю. Токи, подходящие к узлу, считают положительными, токи, отходящие от узла, - отрицательными. • В любом произвольно выбранном замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках контура равна алгебраической сумме ЭДС, встречающихся при обходе этого контура. • Направление обхода контура выбирается по часовой стрелке или против часовой стрелки. Тогда произведение IR считается положительным, если направление тока I совпадает с выбранным направлением обхода контура. ЭДС считается положительной, если она повышает потенциал в направлении обхода контура.

Области применения систем постоянного тока (стационарных аккумуляторных батарей) • • • Энергетика (электростанции, подстанции, системы электроснабжения) Системы телекоммуникаций Мобильная связь Установки бесперебойного питания Резервное питание систем аварийного освещения Накопители энергии в солнечных батареях Системы питания, соответствующие повышенным требованиям безопасности (например общественные и медицинские учреждения) Вычислительные центры Системы автоматизации производственных и технологических процессов Источники электропитания средств морского базирования

Основные факторы ненадежной работы систем оперативного постоянного тока для объектов энергетики: • • в эксплуатации находятся аккумуляторные батареи, выработавшие свой ресурс; зарядно-подзарядных устройства имеют неудовлетворительные характеристики, поддерживающие напряжение при заряде; отсутствие резервирования защитных аппаратов; использование замкнутого кольца питания электромагнитов включения силовых выключателей; использование в качестве защиты от замыканий и перегруза выключателей серии АВ с ненадежной системой расцепителей; невозможность проведения профилактических работ на щите постоянного тока из-за сложности вывода его из работы; ухудшение изоляции на щитах и в сети постоянного тока приводят к возникновению замыканий; общий ввод питания от аккумуляторных батарей (АБ) для работы устройств релейной защиты, автоматики, сигнализации и электромагнитов включения выключателей (при неселективной работе головного автомата все устройства обесточиваются).

Лекция 3. Переменный ток

Рассмотрим процессы, происходящие в проводнике, включенном в цепь переменного тока. Если индуктивность проводника настолько мала, что при включении его в цепь переменного тока индукционными полями можно пренебречь по сравнению с внешним электрическим полем, то движение электрических зарядов в проводнике определяется действием только внешнего электрического поля, напряженность которого пропорциональна напряжению на концах проводника. При изменении напряжения по гармоническому закону напряженность электрического поля в проводнике изменяется по такому же закону. U=Um cos ωt Под действием переменного электрического поля в проводнике возникает переменный электрический ток, частота и фаза колебаний которого совпадает с частотой и фазой колебаний напряжения: i=Im cos ωt

• Переменным током называется электрический ток, изменяющийся во времени по модулю и направлению. • Модуль максимального значения силы тока за период называется амплитудой колебаний силы тока, модуль максимального значения напряжения за период называется амплитудой колебаний напряжения.

Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S, пропорционален косинусу угла α между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции Ф=B*S*cos α При равномерном вращении рамки угол α увеличивается прямо пропорционально времени α= ωt Где ω- угловая скорость вращения рамки

Колебания силы тока в цепи являются вынужденными электрическими колебаниями, возникающими под действием приложенного переменного напряжения. Амплитуда силы тока равна: I m= U m / R При совпадении фаз колебаний силы тока и напряжения мгновенная мощность переменного тока равна: P = i*U = Im. Um 2 ωt cos Среднее значение квадрата косинуса за 1 период равно 0, 5. В результате средняя мощность за период P = I m Um / 2 = 2 R Im /2

• Поток магнитной индукции меняется по гармоническому закону Ф=B*S*cos ωt Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в рамке равна взятой со знаком «-» скорости изменения потока магнитной индукции, т. е. производной потока магнитной индукции по времени e=-Ф’= -BS(cos ωt)’= = BSω * sin ωt = Em sin ωt Где Em = BSω - амплитуда ЭДС индукции

Активное сопротивление. Действующие значения силы тока и напряжения. Сопротивление, включенное в цепь переменного тока, в котором происходит превращение электрической энергии в полезную работу или в тепловую энергию, называется активным сопротивлением. Мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения. Поэтому для нахождения мгновенного значения силы тока можно применить закон Ома

i=u/R=Um cos ωt/R = Im cos ωt В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока совпадают по фазе с колебаниями напряжения, а амплитуда силы тока определяется равенством I m= U m / R

• Мощность в цепи постоянного тока на участке с сопротивлением R определяется по формуле 2 R P=I • Мгновенная мощность в цепи переменного тока на участке с активным сопротивлением R, определяется формулой 2 R P=i • Средняя мощность равна 2 R = I 2 R/2 P¯= i

Величина, равная квадратному корню из среднего значения квадрата силы тока, называется действующим значением силы переменного тока. Действующее значение силы переменного тока обозначается через I: Действующее значение переменного напряжения определяется аналогично действующему значению силы тока: Колебания силы тока в цепи с резистором совпадают по фазе с колебаниями напряжения, а мощность определяется действующими значениями силы тока и напряжения.

Переменный электрический ток в энергетических электрических цепях является результатом возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний, которые создаются генератором переменного тока.

Подведение итога: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Что такое электрический ток и что такое сила тока, в каких единицах она измеряется? Назовите основные законы постоянного тока. Какой формулой выражается закон Ома для участка цепи? Назовите носители тока в металлах, жидкостях и газах. Что называют электрической цепью? Перечислите основные элементы электрической цепи и функции, которые они выполняют при прохождении тока. Узнайте, что является источником электрического тока в мотоцикле, автомобиле. Какие электропотребители есть у вас дома? За счёт чего можно экономить электроэнергию в быту и на производстве?

Тест 1. В паспорте швейной машины написано 220 В, 0, 5 А. Чему равна мощность двигателя? 1. 220 Вт 2. 110 Вт 3. 400 Вт 4. 30 Вт 2. Электродвигатель мощностью 100 Вт работает при напряжении 10 В. Определите силу тока в электродвигателе 1. 20 А 2. 10 А 3. 40 А 4. 5 А 3. Мощность электродвигателя 3 к Вт, сила тока в нем 15 А. Чему равно напряжение на зажимах двигателя 1. 200 В. 2. 100 В. 3. 50 В 4. 220 В 4. Чему равна работа тока за 10 с при напряжении 100 В и силе тока 2 А? 1. 100 Дж 2. 400 Дж 3. 2 к. Дж 4. 300 Дж 5. Сколько Джоулей в 3 к. Вт*ч? 1. 3600 Дж 2. 10 000 Дж 3. 7 200 Дж 4. 10 800 000 Дж

Ответы к тесту 1) 2 2) 2 3) 1 4) 3 5) 4 Критерий оценок: « 5» - 5 правильных ответов « 4» - 4 правильных ответа « 3» - 3 правильных ответа

Домашнее задание: 1. Начертите проводку вашей квартиры.