Билет №15

1. Цепь переменного тока, содержащая активное, индуктивное и емкостное сопротивление. Векторная диаграмма. Закон Ома.

Р ассмотрим электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, конденсатора и катушки. Если к выводам этой электрической цепи приложить электрическое напряжение, изменяющееся по гармоническому закону с частотой ω и амплитудой U_m, то в цепи возникнут вынужденные колебания силы тока с той же частотой и некоторой амплитудой I_m. Установим связь между амплитудами колебаний силы тока и напряжения.

Колебания напряжения на резисторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока, колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе на π/2 от колебаний силы тока, а колебания напряжения на катушке опережают по фазе колебания силы тока на π/2. Поэтому можно записать:

г де U_Rm, U_Cm и U_Lm – амплитуды колебаний напряжения на резисторе, конденсаторе и катушке.

Амплитуду колебаний напряжения в цепи переменного тока можно выразить через амплитудные значения напряжения на отдельных ее элементах, воспользовавшись методом векторных диаграмм. При построении векторной диаграммы необходимо учитывать, что колебания напряжения на резисторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока, поэтому вектор, изображающий амплитуду напряжения U_Rm, совпадает по направлению с вектором, изображающим амплитуду силы тока I_m. Колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе на π/2 от колебаний силы тока, поэтому вектор отстает от вектора на угол 90°. Колебания напряжения на катушке опережают колебания силы тока по фазе на π/2, поэтому вектор опережает вектор на угол 90°.

.

Из рисунка видно, что амплитуда напряжений на всей цепи равна

.

Введя обозначение для полного сопротивления цепи переменного тока

выразим связь между амплитудными значениями силы тока и напряжения в цепи переменного тока следующим образом:

Это выражение называют законом Ома для цепи переменного тока.

2. Фотоэлементы.

Фотоэлемент – это полупроводниковый прибор, преобразующий световую энергию в электрическую.

Принцип действия фотоэлемента основан на явлении фотоэффекта.

Фотоэлементы – фоторезисторы представляют собой стеклянную пластину, на которую нанесен тонкий слой полупроводника, покрытый прозрачным лаком для защиты от внешних воздействий. По краям выведены два электрода, фоторезистор помещен в прозрачный корпус. Если на фоторезистор не падает свет, ток в резисторе отсутствует, при попадании на фоторезистор света, в нем возникает ток, величина которого зависит от интенсивности падающего света.

Солнечные батареи имеют запирающий слой между полупроводниками n и p – типа. В этих фотоэлементах под воздействием солнечной энергии возникает ЭДС.

Фотодиод – фотоэлемент с двумя электродами, разделенными n – p – переходом, может работать как с внешним источником питания, так и в генераторном режиме. Фотоэлементы нашли широкое применение в различных областях электроники, автоматики, измерительной технике и т.д.