Главная » Строительство » Гармоническим электрическим током называется ток который

Гармоническим электрическим током называется ток который

Гармонического переменного тока – раздел Физика, Занятия по физике Цель Работы:Определить Индуктивность Катушки, Емкость .

Цель работы:определить индуктивность катушки, емкость конденсатора; экспериментально проверить закон Ома для полной цепи переменного тока.

Приборы и принадлежности:катушка индуктивности, батарея конденсаторов, реостат, амперметр, вольтметр, источник переменного напряжения.

Переменным током называется такой электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению.

Гармоническим ( синусоидальным) током называется переменный ток, который с течением времени изменяется по закону синуса или косинуса:

Здесь i – мгновенное значение переменного тока – величина тока, соответствующая данному моменту времени,

I_m – максимальное ( амплитудное ) значение тока,

(wt – j ) – фаза синусоидального тока,

w = 2pn – круговая ( циклическая ) частота тока,

n – частота тока,

j – начальная фаза.

Гармонический ток создается синусоидальным или косинусоидальным напряжением той же частоты:

Для характеристики силы переменного тока сопоставляют его среднее тепловое действие с тепловым действием постоянного тока соответствующей силы и вводят понятие действующего ( эффективного) значения переменного тока.

Эффективное значение переменного тока численно равно значению такого постоянного тока, который выделяет в данной цепи за единицу времени такое же количество тепла, как и данный переменный ток. Математически эта величина равна среднеквадратичному за период значению силы переменного тока и связана с его максимальным значением соотношением

Аналогично определяется и эффективное значение напряжения

При расчете цепей переменного тока приходится производить сложение и вычитание синусоидальных токов или напряжений, имеющих одинаковую частоту, но в общем случае различные амплитуды и начальные фазы. Решение подобных задач значительно облегчается, если применить метод векторных диаграмм, основанный на изображении величины тока или напряжения с помощью вращающихся векторов. Для этого амплитудные значения тока I_m и напряжения U_m представляют векторами, вращающимися в плоскости OXY ( обычно вращение берут против часовой стрелки ) вокруг начала координат O с угловой скоростью, соответствующей циклической частоте w . Угол поворота векторов wt отсчитывают от оси OX. На рис.1,а изображено положение векторов для момента времени t = 0, на рис.1,б – для времени t>0.

Рис. 1

Проекции векторов I_m и U_m на ось OYбудут определять мгновенные значения тока i=I_msinwt и напряжения U=U_msinwt .

Эта тема принадлежит разделу:

Занятия по физике

высшего профессионального образования.. Пермская государственная медицинская академия имени академика Е А Вагнера..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Гармонического переменного тока

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Расчет ошибок прямого измерения
Пусть проведено n измерений некоторой величины Х. В результате получен ряд значений этой величины: Наиболее вероятным

Расчет ошибок косвенного измерения
Пусть искомая величина Z является функцией двух переменных: X и Y, т.е Z=f(x, y). Установлено, что абсолютная ошибка функции y=f(x) равна произв

Микрометр
Рис.3 Прибор для измерения линейных

Описание установки
Физический маятник (рис.2) состоит из металлического тела прямоугольной формы с вырезами. Осью вращения служит ребро приз

Практическая часть
Методы определения механических свойств у биологических тканей аналогичны методам определения этих свойств у технических материалов. При экспериментальных исследованиях упругих свойств костной ткан

Гидродинамики и реологии
ТЕОРИЯ Линии и трубки тока. Уравнение неразрывности струи Гидродинамика – раздел гидроаэромеханики, в котором изучается движение несжимаем

Коэффициент вязкости
Вязкость – одно из важнейших явлений, наблюдающихся при движении реальной жидкости. Всем реальным жидкостям (и газам) в той или иной степени присуща вязкость, или внутреннее трение.

Понятие о числе Рейнольдса
Жидкость, протекающую по цилиндрической трубе радиуса R, можно представить разделенной на концентрические слои (рис.1

Определение коэффициента вязкости методом Стокса
Приборы и принадлежности: стеклянный цилиндр с кольцевыми метками, исследуемая жидкость, дробинки, микрометр, секундомер, линейка, термометр. Английским физиком и математиком Стокс

Измерение коэффициента вязкости жидкости вискозиметром Гесса
Приборы и принадлежности: вискозиметр Гесса, эталонная жидкость – дистиллированная вода, исследуемая жидкость, вата, спирт. Вискозиметр Гесса позволяет измерить вели

Изучение аппарата для гальванизации
Цель работы:изучить действие постоянного тока на ткани и органы, лечебные методики – гальванизация, лечебный электрофорез, устройство и принцип действия аппарата для галь

Цепь переменного тока с активным сопротивлением
Активным ( омическим ) сопротивлением в цепях переменного тока называют сопротивление, в котором происходит необратимый процесс превращения электрической энергии в какой-либо иной вид, например, в

Индуктивность в цепи переменного тока
Рассмотрим цепь переменного тока, в которую включена катушка индуктивностью L ( Рис.3,а). Пусть напряжение в цепи изменяется по закону u=Umsi

Емкость в цепи переменного тока
Рассмотрим цепь переменного тока, в которую включен конденсатор С( Рис.4,а).

Цепь переменного тока с активным, индуктивным
и емкостным сопротивлениями Рассмотрим основные соотношения электрических величин в цепи переменного тока с индуктивностью, емкостью и активным сопротивлением, соедине

Импеданс тканей организма
Ткани организма представляют собой по электрическим свойствам разнородную среду. Органические вещества ( белки, жиры, углеводы и др.), из которых состоят плотные части тканей, являются диэлектрикам

Электронно-лучевая трубка
Электронно-лучевая трубка является главным рабочим элементом осциллографа. Она представ

Помнить!
Сила Кулона для отрицательных частиц направлена против вектора напряженности электрического поля, который касателен к силовой линии ! Возможность вылета электрона за пределы модулятора обусловли

Система отклоняющих пластин
Данная система состоит из двух пар взаимно перпендикулярных пластин: YY и XX. Электронный луч, двигаясь в электрическом поле пластин, отклоняется к пластине, потенциал которой положит

Генератор развертки
Принцип работы генератора пилообразного нап

Чувствительность вертикального входа осциллографа к переменному напряжению
Одним из основных параметров электронно-лучевых трубок является чувствительность. Чувствительность показывает, на сколько миллиметров перемещается

Электронного осциллографа
Включить прибор в сеть (220В), дать ему прогреться в течение 3 минут. 2. Выключить генератор развертки, поставив ручку «Диапазон частот» в положение «0». 3. Сфокусировать электрон

Изучение аппарата низкочастотной терапии
Цель работы:ознакомление с аппаратом низкочастотной терапии, изучение механизма действия его импульсных токов на ткани организма, определение периодов коле

Индуктотермия
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие переменным высокочастотным магнитным полем (n

107 Гц), Поле вызывает в тканях вихревые электрические токи, энергия

УВЧ-терапия
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие переменным электрическим полем ультравысокой частоты (n

107 Гц). Основной эффект- нагревание поверхностных и глубоколежащ

Микроволновая терапия
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие на ткани организма электромагнитных волн частотой

108 Гц (СМВ-сантиметровая терапия) и частотой

109 Гц (ДМВ- дециметр

Действие переменного электрического
ПОЛЯ УВЧ НА ЭЛЕКТРОЛИТЫ Под действием электрического поля УВЧ ионы электролита совершают вынужденные колебания с частотой поля. При этом увеличивается ток проводимости, а энергия эл

Поля УВЧ на диэлектрики
Рассмотрим диэлектрик в переменном электрическом поле УВЧ. В реальном диэлектрике существует небольшой ток проводимости и ориентационная поляризация молекул. Это приводит к поглощению подводимой эн

Исследование работы датчиков
Цель работы:1. Изучение тензорезистивного проволочного датчика и получение его характеристик. 2. Изучение датчика температуры – термопары.

Генераторные датчики
В качестве генераторных датчиков рассмотрим термопару, пьезоэлектрический датчик и индукционный датчик. Термопара Термопары относятся к термоэлек

Параметрические датчики
Примерами могут служить емкостные, индуктивные, резистивные датчики. Емкостной датчик В качестве примера может быть использован, например, плоский конденсатор. Емкость C

Датчики медико-биологической информации
Датчики медико-биологической информации преобразуют биофизические и биохимические величины в электрические сигналы, «переводят» информацию с «физиологического языка» организма на яз

Изучение тензорезистора
Проволочный тензорезистор (рис 5.) изготавливается из тонкой константановой пр

Изучение датчиков температуры
В данной работе в качестве датчика температуры используется термопара, изготов

Фокусное расстояние
объектива – несколько миллиметров, окуляра – несколько сантиметров. Схема оптической системы микроскопа и ход лучей в нем показаны на рис.1. Соотно

Разрешающая способность микроскопа
Технически возможно создать оптические микроскопы, объективы и окуляры которых дадут общее увеличение 1500-2000 и больше. Однако это нецелесообразно, так как возможность различить мелкие детали пре

Полезное увеличение микроскопа ограничено его разрешающей способностью и разрешающей способностью глаза
Разрешающая способность глаза характеризуется наименьшим углом зрения, при котором человеческий глаз еще различает раздельно две точки предмета. Она лимитируется дифракцией на зрачке и расстоянием

Некоторые распространенные и специальные методы оптической микроскопии
1. Метод светлого поля в проходящем свете. Наиболее распространенный метод для исследования прозрачных окрашенных и неокрашенных объектов. Объект освещается снизу и выглядит цветным

Порядок выполнения работы
1. Измерить микрометром толщину проволоки d пять раз. Данные занести в таблицу 1. 2. Вычислить среднее значение диаметра , з

Физические основы электрокардиографии
Цель работы: изучить принцип работы электрокардиографа, записи электрокардиограммы и ее анализа. Приборы и принадлежности:электрокардиограф.

Порядок выполнения работы
1. Заземлить прибор. 2. Установить все органы управления ( тумблеры, кнопки и пр.) в исходное положение. 3. Включить прибор в сеть. 4.

Лабораторная работа №1 «Исследование простых электрических цепей в установившемся гармоническом режиме»

Цель работы: Измерение гармонических напряжений и фазовых соотношений между ними в простейших цепях, сопоставление результатов эксперимента с результатами расчета и теоретическими положениями.

Краткие теоретические сведения

Понятие о гармонических токе и напряжении

Особое место среди различных физических процессов занимают так называемые периодические процессы. Данный интерес вызван их широким распространением среди физических явлений: движение планет вокруг солнца, суточное вращение Земли, механические колебания математического или физического маятника и пр. Под периодическими будем понимать такие процессы, для которых значения физической величины их характеризующей повторяются через определенный промежуток времени , называемый периодом.

Для того чтобы считать процесс периодическим, необходимо, чтобы наблюдение за ним проводилось на протяжении достаточно большого промежутка времени, теоретически бесконечно большого. Таким образом, мгновенные значения физической величины будут повторяться через различные промежутки времени, кратные периоду:

, где . (1.1)

А, значит, под периодом следует понимать минимальный интервал времени, через который мгновенные значения физической величины повторяются в той же последовательности. Иначе говоря это время одного полного колебания.

Одним из простейших видов периодических процессов являются так называемые гармонические колебания, при которых мгновенные значения физической величины изменяются по гармоническому закону, то есть по закону синуса или косинуса. При изучении линейных электрических цепей процессы в них принято характеризовать мгновенными значениями тока и напряжения . Таким образом, мгновенные значения этих физических величин определяются выражениями:

, (1.2)

, (1.3)

где – амплитуды колебаний тока и напряжения, – угловая частота, а – начальные фазы. Поясним физический смысл введенных числовых параметров гармонических колебаний на примере графического представления (рис. 1.1).

Рис. 1.1 – Графическое представление гармонического напряжения

Из графика гармонического напряжения видно, что амплитуда – это наибольшее из мгновенных значений, принимаемых гармоническим напряжением за время одного периода.

В зависимости от значения своего аргумента косинус, определяющий мгновенное значение гармонического тока или напряжения, может принимать значения в диапазоне от -1 (аргумент равен радиан, или ) до 1 (аргумент равен нулю), причем значения косинуса повторяются в той же последовательности через интервалы времени, кратные радиан или . Иными словами, аргумент косинуса определяет стадию развития колебания и носит название полной фазы колебания:

или . (1.4)

Как показывают выражения (1.4) полная фаза с течением времени линейно нарастает. Скорость изменения полной фазы колебания носит название угловой частоты :

или , (1.5)

а ее значение в момент времени – начальной фазы (или ):

или . (1.6)

В отличие от полной фазы колебания, начальная фаза может принимать значения аргумента косинуса, соответствующие одному периоду его изменения. Принято полагать, что эти значения заключены в интервале от до радиан (от до ).

Из рис. 1.1 видно, что стадия развития колебания в начальный момент времени ( ) определяется величиной смещения графика косинуса по оси времени:

. (1.7)

Таким образом, если график гармонического напряжения смещен против направления временной оси, как показано на рис. 1.1, то начальная фаза , а при его смещении вдоль направления – начальная фаза .

Величина угловой частоты связана с периодом колебания:

(1.8)

и с еще одним числовым параметром гармонического сигнала, который носит название линейной (циклической) частоты :

, (1.9)

под которой понимают число колебаний, совершаемых гармоническим током (или напряжением) за единицу времени.

В общем случае, когда закон изменения мгновенной величины не является гармоническим и, вообще говоря, симметричным, физическую величину (в теории электрических цепей это, по-прежнему, ток и напряжение) принято характеризовать усредненными числовыми параметрами:

· среднее за период значение

или ; (1.10)

· среднеквадратическое значение

или ; (1.11)

· средневыпрямленное значение

или . (1.12)

Для гармонических токов и напряжений связь между среднеквадратическим, средневыпрямленным и амплитудным значениями задается соотношениями вида:

или . (1.13)

При анализе линейных электрических цепей важно не просто определить числовые параметры некоторой реакции (тока или напряжения), но и сравнить их с соответствующими числовыми параметрами другой реакции или воздействия. Однотипные гармонические реакции (имеющие одинаковые размерности единиц измерения), как правило, сравнивают по амплитуде и начальной фазе, считая, что они изменяются с одной и той же частотой (для линейных электрических цепей это условие всегда выполняется). Результатом сравнения двух реакций по амплитуде является вывод: какая из них превосходит какую по амплитуде. Сравнение же двух реакций по начальной фазе осуществляется путем определения, так называемого, фазового сдвига (или сдвига фаз), под которым понимают разность начальных фаз двух гармонических реакций:

или . (1.14)

Если сдвиг фаз положителен, то говорят, что вторая из реакций опережает первую по фазе, а если отрицателен – то отстает от нее по фазе. В частных случаях сдвиг фаз может оказаться равным нулю или рад. В первом случае реакции называются синфазными, а во втором – противофазными.

При графическом представлении гармонических колебаний, или их визуальном наблюдении на экране электронного осциллографа, сдвиг фаз между двумя реакциями (например, двумя напряжениями) электрической цепи определяется косвенным способом (рис. 1.2).

Рис. 1.2 – К определению сдвига фаз гармонических напряжений

Если рассмотреть ближайшие моменты времени, в которые обе реакции электрической цепи проходят одну и ту же стадию развития колебания, то их полные фазы окажутся одинаковыми:

, или

. (1.15)

Знак же сдвига фаз определяется следующим образом (см. рис. 1.2):

· если второй сигнал смещен относительно первого вдоль оси времени вправо (рис. 1.2, а), то момент времени , в который мгновенное значение данной реакции становится наибольшим, наступает позже соответствующего момента времени для первого сигнала, а значит и сдвиг фаз отрицателен, то есть второе напряжение отстает по фазе от первого;

· если второй сигнал смещен относительно первого вдоль оси времени влево (рис. 1.2, б), то момент времени , в который мгновенное значение данной реакции становится наибольшим, наступает раньше соответствующего момента времени для первого сигнала, а значит и сдвиг фаз положителен, то есть второе напряжение опережает по фазе первое.

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ЦЕПИ

Лабораторная работа №6

Здесь i – мгновенное значение переменного тока – величина тока, соответствующая данному моменту времени,

I_m – максимальное ( амплитудное ) значение тока,

(wt – j ) – фаза синусоидального тока,

w = 2pn – круговая ( циклическая ) частота тока,

j- начальная фаза.

Гармонический ток создается синусоидальным или косинусоидальным напряжением той же частоты:

Аналогично определяется и эффективное значение напряжения

При расчете цепей переменного тока приходится производить сложение и вычитание синусоидальных токов или напряжений, имеющих одинаковую частоту, но в общем случае различные амплитуды и начальные фазы. Решение подобных задач значительно облегчается, если применить метод векторных диаграмм, основанный на изображении величины тока или напряжения с помощью вращающихся векторов. Для этого амплитудные значения тока I_m и напряжения U_m представляют векторами, вращающимися в плоскости OXY ( обычно вращение берут против часовой стрелки ) вокруг начала координат O с угловой скоростью, соответствующей циклической частотеw . Угол поворота векторов wt отсчитывают от оси OX. На рис.1,а изображено положение векторов для момента времени t = 0, на рис.1,б – для времени t>0.