Меню

Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке если да то каким образом

Учебники

Разделы физики

Журнал «Квант»

Лауреаты премий по физике

Общие

SA Переменный ток

Содержание

Переменный электрический ток

В механической системе вынужденные колебания возникают при действии на нее внешней периодической силы. Аналогично этому вынужденные электромагнитные колебания в электрической цепи происходят под действием внешней периодически изменяющейся ЭДС или внешнего изменяющегося напряжения.

Вынужденные электромагнитные колебания в электрической цепи представляют собой переменный электрический ток.

  • Переменный электрический ток — это ток, сила и направление которого периодически меняются.

Мы в дальнейшем будем изучать вынужденные электрические колебания, происходящие в цепях под действием напряжения, гармонически меняющегося с частотой ω по синусоидальному или косинусоидальному закону:

u = U_m \cdot \sin \omega t\) или \(

u = U_m \cdot \cos \omega t\) ,

где u – мгновенное значение напряжения, Um – амплитуда напряжения, ω – циклическая частота колебаний. Если напряжение меняется с частотой ω, то и сила тока в цепи будет меняться с той же частотой, но колебания силы тока не обязательно должны совпадать по фазе с колебаниями напряжения. Поэтому в общем случае

i = I_m \cdot \sin (\omega t + \varphi_c)\) ,

где φc – разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения.

Исходя из этого можно дать еще такое определение:

  • Переменный ток – это электрический ток, который изменяется с течением времени по гармоническому закону.

Переменный ток обеспечивает работу электрических двигателей в станках на заводах и фабриках, приводит в действие осветительные приборы в наших квартирах и на улице, холодильники и пылесосы, отопительные приборы и т.п. Частота колебаний напряжения в сети равна 50 Гц. Такую же частоту колебаний имеет и сила переменного тока. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз поменяет свое направление. Частота 50 Гц принята для промышленного тока во многих странах мира. В США частота промышленного тока 60 Гц.

Генератор переменного тока

Основная часть электроэнергии в мире в настоящее время вырабатывается генераторами переменного тока, создающими гармонические колебания.

  • Генератором переменного тока называется электротехническое устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в энергию переменного тока.

ЭДС индукции генератора изменяется по синусоидальному закону

где \(<\rm E>_ =B\cdot S\cdot \omega\) — амплитудное (максимальное) значение ЭДС. При подключении к выводам рамки нагрузки сопротивлением R, через нее будет проходить переменный ток. По закону Ома для участка цепи сила тока в нагрузке

где \(I_ = \dfrac\) — амплитудное значение силы тока.

Основными частями генератора являются (рис. 1):

  • индуктор — электромагнит или постоянный магнит, который создает магнитное поле;
  • якорь — обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС;
  • коллектор со щетками — устройство, посредством которого снимается с вращающихся частей или подается по ним ток.

Неподвижная часть генератора называется статором, а подвижная — ротором. В зависимости от конструкции генератора его якорь может быть как ротором, так и статором. При получении переменных токов большой мощности якорь обычно делают неподвижным, чтобы упростить схему передачи тока в промышленную сеть.

На современных гидроэлектростанциях вода вращает вал электрогенератора с частотой 1-2 оборота в секунду. Таким образом, если бы якорь генератора имел только одну рамку (обмотку), то получался бы переменный ток частотой 1-2 Гц. Поэтому, для получения переменного тока промышленной частоты 50 Гц якорь должен содержать несколько обмоток, позволяющих увеличить частоту вырабатываемого тока. Для паровых турбин, ротор которых вращается очень быстро, используют якорь с одной обмоткой. В этом случае частота вращения ротора совпадает с частотой переменного тока, т.е. ротор должен делать 50 об/с.

Мощные генераторы вырабатывают напряжение 15-20 кВ и обладают КПД 97-98 %.

Из истории. Первоначально Фарадей обнаружил лишь едва заметный ток в катушке при движении вблизи нее магнита. «Какая от этого польза?» — спросили его. Фарадей ответил: «Какая может быть польза от новорож­денного?» Прошло немногим более половины столетия и, как сказал американский физик Р. Фейнман, «бесполезный новорожденный превратился в чудо-богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить».

Читайте также:  Ограничение по току ключа

*Принцип действия

Принцип действия генератора переменного тока основан на явлении электромагнитной индукции.

Пусть проводящая рамка площадью S вращается с угловой скоростью ω вокруг оси, расположенной в ее плоскости перпендикулярно однородному магнитному полю индукцией \(\vec\) (см. рис. 1).

При равномерном вращении рамки угол α между направлениями вектора индукции магнитного поля \(\vec\) и нормали к плоскости рамки \(\vec\) меняется со временем по линейному закону. Если в момент времени t = 0 угол α = 0 (см. рис. 1), то

где ω — угловая скорость вращения рамки, ν — частота ее вращения.

В этом случае магнитный поток, пронизывающий рамку будет изменяться следующим образом

Тогда согласно закону Фарадея индуцируется ЭДС индукции

Подчеркнем, что ток в цепи проходит в одном направлении в течение полуоборота рамки, а затем меняет направление на противоположное, которое также остается неизменным в течение следующего полуоборота.

Действующие значения силы тока и напряжения

Пусть источник тока создает переменное гармоническое напряжение

Согласно закону Ома, сила тока в участке цепи, содержащей только резистор сопротивлением R, подключенный к этому источнику, изменяется со временем также по синусоидальному закону:

где \(I_m = \dfrac>.\) Как видим, сила тока в такой цепи также меняется с течением времени по синусоидальному закону. Величины Um, Im называются амплитудными значениями напряжения и силы тока. Зависящие от времени значения напряжения u и силы тока i называют мгновенными.

Кроме этих величин используются еще одна характеристика переменного тока: действующие (эффективные) значения силы тока и напряжения.

  • Действующим (эффективным) значением силы переменного тока называется сила такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделяет в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.

Обозначается буквой I.

  • Действующим (эффективным) значением напряжения переменного тока называется напряжение такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделяет в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.

Обозначается буквой U.

Действующие (I, U) и амплитудные (Im, Um) значения связаны между собой следующими соотношениями:

Таким образом, выражения для расчета мощности, потребляемой в цепях постоянного тока, остаются справедливыми и для переменного тока, если использовать в них действующие значения силы тока и напряжения:

Необходимо отметить, что закон Ома для цепи переменного тока, содержащей только резистор сопротивлением R, выполняется как для амплитудных и действующих, так и для мгновенных значений напряжения и силы тока, вследствие того, что их колебания совпадают по фазе.

*Вывод формулы

Зная мгновенные значения u и i, можно вычислить мгновенную мощность

которая, в отличие от цепей постоянного тока, изменяется с течением времени. С учетом уравнений (1) и (2) перепишем выражение для мгновенной мощности на резисторе в виде

Первое слагаемое не зависит от времени. Второе слагаемое P2 — функция косинуса удвоенного угла и ее среднее значение за период колебаний равно нулю (рис. 2, найдите сумму площади выделенных фигур с учетом знаков).

Поэтому среднее значение мощности переменного электрического тока за период будет равно

Тогда с учетом закона Ома \(\left(I_ =\dfrac> \right)\) получаем:

По определению действующих значений необходимо сравнивать мощности (количество теплоты в единицу времени) переменного и постоянного тока. Запишем уравнения для расчета мощности постоянного тока

и сравним с уравнениями (4>:

Литература

Жилко, В.В. Физика: учеб. пособие для 11 класса общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения / В.В. Жилко, Л.Г. Маркович. — Минск: Нар. Асвета, 2009. — С. 46-51.

Источник

Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке?

Физика | 10 — 11 классы

Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке?

Если да то каким образом?

Если воздействовать на рамку электрическим и / или электромагнитнымполем.

Но в этом нет смысла.

Можно и очень просто достаточно внутри рамки поместить постоянный магнит и вращать его.

Читайте также:  Ксения собчак хейт ток

При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол — оборота?

При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол — оборота?

Какие свойства переменного тока вы знаете?

Какие свойства переменного тока вы знаете?

С помощью трансформаторов А) переменный ток преобразуют в постоянный?

С помощью трансформаторов А) переменный ток преобразуют в постоянный.

Б) переменный ток преобразуют в переменный.

В) постоянный ток преобразуют в постоянный.

Г) постоянный ток преобразуют в переменный?

Срочно надо помогите!

Магнитное поле можно обнаружить по его действию на?

Магнитное поле можно обнаружить по его действию на.

1)неподвижную наэлектризованную эбонитовую палочку 2) движущееся незаряжённое тело 3) рамку с током 4)неподвижное незаряжённое тело.

Какое сопротивление переменному току будет оказывать конденсатор ёмкостью 2 мкФ если частота переменного тока 50 гц?

Какое сопротивление переменному току будет оказывать конденсатор ёмкостью 2 мкФ если частота переменного тока 50 гц.

Переменный ток?

Период и частота переменного тока.

Получение переменного тока.

Краткий рассказ нужен для зачета.

Какие значения силы тока показывают электроизмерительные приборы переменного тока?

Какие значения силы тока показывают электроизмерительные приборы переменного тока.

Изменится ли направление вращение рамки с током если изменить направление тока в рамке?

Изменится ли направление вращение рамки с током если изменить направление тока в рамке?

Какой электрический ток называется переменным?

Какой электрический ток называется переменным?

С помощью какого простого опыта его можно получить?

Период вращения равномерно вращающейся в однородном магнитном поле замкнутой проволочной рамки равен 0, 1с ?

Период вращения равномерно вращающейся в однородном магнитном поле замкнутой проволочной рамки равен 0, 1с .

Период и частоту переменного электрического тока в этой рамке.

На этой странице сайта размещен вопрос Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке? из категории Физика с правильным ответом на него. Уровень сложности вопроса соответствует знаниям учеников 10 — 11 классов. Здесь же находятся ответы по заданному поиску, которые вы найдете с помощью автоматической системы. Одновременно с ответом на ваш вопрос показаны другие, похожие варианты по заданной теме. На этой странице можно обсудить все варианты ответов с другими пользователями сайта и получить от них наиболее полную подсказку.

P = плотность * ускорение свободного падения * глубина p = 920 * 0. 7 * 10 p = 6. 44кПа.

Источник



Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке?

Физика | 10 — 11 классы

Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке?

Если да то каким образом?

Если воздействовать на рамку электрическим и / или электромагнитнымполем.

Но в этом нет смысла.

Можно и очень просто достаточно внутри рамки поместить постоянный магнит и вращать его.

При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол — оборота?

При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол — оборота?

Какие свойства переменного тока вы знаете?

Какие свойства переменного тока вы знаете?

С помощью трансформаторов А) переменный ток преобразуют в постоянный?

С помощью трансформаторов А) переменный ток преобразуют в постоянный.

Б) переменный ток преобразуют в переменный.

В) постоянный ток преобразуют в постоянный.

Г) постоянный ток преобразуют в переменный?

Срочно надо помогите!

Магнитное поле можно обнаружить по его действию на?

Магнитное поле можно обнаружить по его действию на.

1)неподвижную наэлектризованную эбонитовую палочку 2) движущееся незаряжённое тело 3) рамку с током 4)неподвижное незаряжённое тело.

Какое сопротивление переменному току будет оказывать конденсатор ёмкостью 2 мкФ если частота переменного тока 50 гц?

Какое сопротивление переменному току будет оказывать конденсатор ёмкостью 2 мкФ если частота переменного тока 50 гц.

Переменный ток?

Период и частота переменного тока.

Получение переменного тока.

Краткий рассказ нужен для зачета.

Какие значения силы тока показывают электроизмерительные приборы переменного тока?

Какие значения силы тока показывают электроизмерительные приборы переменного тока.

Читайте также:  Дуга переменного тока высокой частоты при использовании монополярной диатермокоагуляции проходит

Изменится ли направление вращение рамки с током если изменить направление тока в рамке?

Изменится ли направление вращение рамки с током если изменить направление тока в рамке?

Какой электрический ток называется переменным?

Какой электрический ток называется переменным?

С помощью какого простого опыта его можно получить?

Период вращения равномерно вращающейся в однородном магнитном поле замкнутой проволочной рамки равен 0, 1с ?

Период вращения равномерно вращающейся в однородном магнитном поле замкнутой проволочной рамки равен 0, 1с .

Период и частоту переменного электрического тока в этой рамке.

На этой странице сайта размещен вопрос Можно ли получить переменный ток в неподвижной рамке? из категории Физика с правильным ответом на него. Уровень сложности вопроса соответствует знаниям учеников 10 — 11 классов. Здесь же находятся ответы по заданному поиску, которые вы найдете с помощью автоматической системы. Одновременно с ответом на ваш вопрос показаны другие, похожие варианты по заданной теме. На этой странице можно обсудить все варианты ответов с другими пользователями сайта и получить от них наиболее полную подсказку.

P = плотность * ускорение свободного падения * глубина p = 920 * 0. 7 * 10 p = 6. 44кПа.

Источник

§ 51. Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор —

Вопросы.

1. Какой электрический ток называется переменным? С помощью какого простого опыта его можно получить?

Переменным называется ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению.
Переменный ток можно получить используя индукционную катушку, гальванометр и магнит. Периодически двигая магнит внутри катушки вверх и вниз можно заметить, стелка гальванометра отклоняется то в одну, то в другую сторону.

2. Где используют переменный электрический ток?

Переменный электрический ток используют в быту и промышленности.

3. На каком явлении основано действие наиболее распространенных в настоящее время генераторов переменного тока?

Работа генераторов переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.

4. Расскажите об устройстве и принципе действия промышленного генератора.

Промышленный генератор переменного электрического тока состоит из статора и ротора. Статор — неподвижно закреплен, а ротор — вращается. Ротор и статор — обмотаны особым образом медной проволокой. На ротор подается постоянный электрический ток, и таким образом он является электромагнитом. При вращении ротора, создаваемое им магнитное поле тоже вращается. При этом переменный магнитный поток пронизывает обмотку статора и в нем возникает переменный электрический ток.

5. Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловой электростанции? на гидроэлектростанции?

Паровой и водяной турбиной.

6. Почему в гидрогенераторах используют многополюсные роторы?

Для создания тока стандартной частоты, т.к. скорость вращения водяных турбин невысока.

7. Какова стандартная частота промышленного тока, применяемого в России и многих других странах?

Стандартная частота в России — 50 Гц, в США — 60 Гц.

8. По какому физическому закону можно определить потери электроэнергии в ЛЭП?

По закону Джоуля — Ленца: Q= I 2 Rt, где Q- энергия затрачиваемая на нагревание проводов, I- действующее значение силы переменного тока в цепи, R — сопротивление проводов, t — время.

9. Что следует сделать для уменьшения потерь электроэнергии при ее передаче?

Из закона Джоуля- Ленца следует, что для этого следует уменьшать сопротивление цепи R и силу тока I.

10. Для чего при уменьшении силы тока во столько же раз повышают его напряжение перед подачей в ЛЭП?

Для того, чтобы не снижать мощность тока P= UI. Передача тока небольшой мощности на большие расстояния экономически невыгодна (надо строить дорогие линии электропередач, станции и подстанции, а в результате не все потребители смогут пользоваться электричеством).

11. Расскажите об устройстве, принципе действия и применении трансформаторов.

1. Электростанции России вырабатывают переменный ток частотой 50 Гц. Определите период этого тока.

2. По графику (см. рис. 140) определите период, частоту и амплитуду колебаний силы тока i.

Источник