Практическое занятие 8 Постоянный ток и его законы

Практическое занятие 8 Постоянный ток и его законы. Переменный ток. Импеданс цепи переменного тока. Импульсные токи. 1

Внешний источник Элемент электрической цепи – резистор, «подчиняется» закону Ома. Обладает свойствами проводников. Следствие Причина Свойство 2

Цепь постоянного тока Схемы соединения резисторов: Последовательная: R 1 R 2 Параллельная: R 1 R 2 3

Определить электрическое сопротивление участка цепи, содержащего резисторы R 1 = 5 Ом; R 2 = 10 Ом; R 3 = 30 Ом; R 4 = 20 Ом; R 5 = 10 Ом. 4

5

Определить токи через все резисторы цепи, подключенной к источнику напряжения U = 120 B: R 1 = 5 Ом; R 2 = 10 Ом; R 3 = 30 Ом; R 4 = 20 Ом; R 5 = 10 Ом. 6

10 20 5 10 30 Суммарное «выдуманное» напряжение: Коэффициент пересчета: 7

При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения R 1 = 105 Ом, а при потных (влажных) ладонях сопротивление будет существенно меньше: R 2 = 1500 Ом. Найти токи, которые возникнут при контакте с бытовой электросетью с напряжением 220 В. Оценить опасность воздействия током (относительно безопасным является ток силой менее 10 м. А). 8

При согласовании источника электрической энергии с нагрузкой в нагрузку от источника передается максимальная электрическая энергия. Определить сопротивление нагрузки для согласования источника постоянного напряжения с внутренним сопротивлением r = 10 Ом с нагрузкой. 9

Закон Ома: r U 0 R Энергобаланс: 10

онденсатор емкостью С разряжается через резистор сопротивлением R так, что заряд конденсатора изменяется во времени по закону: Определить закон изменения тока. 11

(-) – ? 12

Скорость изменения пороговой силы тока выражается соотношением: Установить закон изменения силы тока, если в момент времен с соответствующее значение силы тока равно 3, 2 м. А. Изменение порогового тока за время dt Разделение переменных: 13

Таблица интегралов элементарных функций 14

Эквивалентная электрическая схема ткани: 15

Определить закон изменения силы тока при подключении участка биологической ткани с сопротивлением R и электрической емкостью С к источнику постоянного напряжения U. 16

Воздействие постоянного тока на биологическую ткань: t = 0 ключ замыкается: В момент t: Заряд конденсатора: Мгновенные напряжения в момент t на элементах: 17

Дифференциальное уравнение, описывающее поведение конкретной системы: Разделение переменных и дифференциалов – переменные к «своим» дифференциалам, все постоянные в «общую кучу» : 18

19

4 0 0 0. 5 t, с 20

По графику зависимости i = f(t), м. А оценить значения R 1, R 2, C 1. Схема в момент времени t = 0 подключена к источнику постоянного напряжения U = 10 В. Разрыв цепи 21

22

Электромагнитный контур q – заряд конденсатора в момент времени t ; u – напряжение на конденсаторе в момент t Сила тока в контуре в момент t: + - Закон сохранения энергии: 23

Вывод: 24

Пассивные элементы электрических цепей переменного тока Резистор R или r – омическое или активное сопротивление Идеальный резистор – частотно-независимый элемент u i t 25

Идеальный резистор в цепи переменного тока u i Среднее значение гармонического тока за период: t не может служить информативной характеристикой гармонического тока 26

Мгновенная мощность выделяемая в резисторе: i p t 27

Действующие значения тока и напряжения Только для резистора закон Ома: Мощность, выделяемая в резисторе - активная: R или r – омическое или активное сопротивление 28

Конденсатор в цепи переменного тока: Электрическая емкость конденсатора: С Мгновенный заряд конденсатора: Мгновенный ток через конденсатор: 29

u i t 30

Выводы: 1. Колебания тока в данной цепи «опережают» колебания напряжения на π/2 (90º). 2. Конденсатор «ведет себя» не так, как резистор. Поэтому и суммарная цепь переменного тока «ведет» себя отличительно от цепи постоянного тока: для цепи постоянного тока идеальный конденсатор – разрыв цепи Для цепи переменного тока с конденсатором: Формальный закон Ома 31

Емкостное сопротивление – частотно-зависимое 32

Эквивалентная схема замещения цепи, содержащей резистивные и емкостные элементы: φ – суммарный сдвиг колебаний тока относительно колебаний напряжения в в цепи Полное сопротивление (импеданс) подобной цепи: 33

Найти полное сопротивление переменному току, если последовательно включены резистор сопротивлением R = 6 Ом и конденсатор с емкостным сопротивлением х. C = 8 Ом. Найти полное сопротивление переменному току частотой 50 Гц, если последовательно включены резистор сопротивлением R = 6 Ом и конденсатор с емкостью С = 10 мк. Ф = 34

Определить характеристики импульсного сигнала: амплитуду, период следования импульсов, длительность импульса, скважность, коэффициент заполнения, крутизну переднего фронта. i, м. А 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0 0, 5 1 t, мс 35