2.16. Переменный электрический ток. Характеристики переменного тока. Мощность тока. (кср)

Электрический ток называется переменным, если он в течение времени меняет свое направление и непрерывно изменяется по величине.

i = I_msin(2πft)

• i – мгновенное значение тока

• Im – амплитудное или наибольшее значение тока

• f – значение частоты переменного тока

• t – время

Переменный однофазный электрический ток имеет следующие основные характеристики:

1) f – частота переменного тока определяет количество циклов или периодов в единицу времени. За единицу измерения частоты переменного тока принят Герц (Гц):

1гц = 10³кгц = 10⁶мгц

2) Τ – период – время одного полного изменения переменной величины.

Если в 1 секунду происходит 1 период Τ, то частота f = 1 Гц (Герц).

1c = 10³мс = 10⁶мкс = 10¹²нс

3) ω – угловая скорость

Помимо частоты f при изучении цепей переменного тока вводится понятие угловой скорости ω. Угловая скорость ω связана с частотой f следующим соотношением:

ω=2πf

4) Мгновенное значение (i,u,e,p) – значение величины в данный момент, мгновенное.

5) Эффективное значение тока – это величина переменного тока, равная такому току, который на сопротивлении R, создаёт тепловыделение равное данному переменному току, за тоже время t (I,U,E,P).

I =

Im √2

U =

Um √2

Мощность тока.

Мощность электрического тока показывает работу тока, совершённую в единицу времени и равна отношению совершённой работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.

Т.к. A=Iut, то мощность электрического тока равна: P=UI

2.17. Токи Фуко. Скин-эффект. Принцип работы электроизмерительных приборов. (кср)

Токи Фуко (вихревые токи) – это замкнутые электрические токи в массивном проводнике, возникающие при изменении пронизывающего его магнитного потока. При этом величина возникающей электродвижущей силы в элементарном контуре задается законом электромагнитной индукции (законом Фарадея):

,

где – электродвижущая сила, возникающая в элементарном контуре,  – поток внешнего магнитного поля, пронизывающий элементарный контур, k – постоянная, зависящая от выбора системы единиц: k = 1 в системе СИ.

Вихревые токи приводят к неравномерному распределению магнитного потока по сечению магнитопровода. Это объясняется тем, что в центре сечения магнитопровода напряженность магнитного поля вихревого тока, направленная навстречу основному магнитному потоку, имеет наибольшее значение. В результате такого «вытеснения» поля при высоких частотах поток проходит лишь в тонком поверхностном слое сердечника. Это явление называется магнитным скин-эффектом. Этот эффект является нежелательным для магнитопроводов.

Вихревые токи возникают и в самом проводнике, по которому течет переменный ток, что приводит к неравномерному распределению тока по сечению проводника. В моменты увеличения тока в проводнике индукционные вихревые токи направлены у поверхности проводника по первичному току, а у оси проводника – навстречу току. В результате внутри проводника ток уменьшается, а на поверхности увеличивается (ток «вытесняется» на поверхность проводника). Это явление называется электрическим скин-эффектом.

Электроизмерительным прибором называется устройство, предназначенное для измерения в установленных единицах числового значения той или иной электической величины(силы тока, напряжения, электрического заряда, мощности тока и др.). В зависимости от физических явлений, которые используются для создания вращающего момента, все электромеханические измерительные приборы подразделяются на ряд систем: магнитоэлектрическую, электромагнитную, электродинамическую,электростатическую, тепловую, вибрационную и др.