Питання для самоконтролю

1. У чому суть явища електромагнетизму?

2. Сформулюйте закон електромагнетизму.

3. Математично запишіть і розшифруйте закон електромагнетизму.

4. У чому суть явища електромагнітної індукції?

5. Сформулюйте закон електромагнітної індукції.

6. Математично запишіть і розшифруйте закон електромагнітної індукції.

7. Поясніть фізичну суть знака «мінус».

8. Приведіть приклад використання явища електромагнітної індукції в техніці.

9. Складіть і опишіть конструктивну схему машинного генератора змінного синусоїдного струму.

10. Опишіть принцип дії машинного генератора змінного синусоїдного струму.

11. Пояснить, чому в генераторі наводиться синусоїдна е.р.с., запишіть і розшифруйте її математичний вираз.

12. Запишіть і розшифруйте математичний вираз миттєвої напруги на затисках ідеального генератора.

13. Як одержати синусоїдний струм?

14. Запишіть і розшифруйте математичний вираз миттєвого синусоїдного струму.

15. Що таке амплітуда струму?

16. Що таке частота струму?

17. Що таке період струму?

18. Що таке кругова частота струму?

19. Що таке початкова фаза струму?

20. Що таке миттєва фаза струму?

21. Як зобразити струм за допомогою радіус-вектора?

22. Поясніть фізичну суть активного опору провідника змінному струму в порівнянні з опором провідника постійному струму.

23. Що таке індуктивність котушки? Від чого вона залежить?

24. Що розуміється під діючим значенням змінного синусоїдного струму? Як його розрахувати через амплітудне значення струму?

25. Як розрахувати діюче значення е.р.с. через амплітудне значення?

26. Як розрахувати діюче значення напруги через амплітудне значення?

Завдання для самоконтролю

У колі протікає струм i = 28,2 sin (t – 30) А.

1. Зобразите цей струм графічно у видгляді i = f (t). Укажіть на графіку період і амплітуду струму.

2. Зобразите цей струм за допомогою радіус-вектора.

3. Знайдіть показання амперметра, по якому протікає зазначений струм.

3.2. Коло змінного синусоїдного електричного струму з резистором

Складемо принципову електричну схему кола з резистором (рис.3.8).

Г – генератор синусоїдної е.р.с.;

рА – амперметр;

R – резистор.

П риймаємо генератор ідеальним (який не має активного опору й індуктивності), опором амперметра і з'єднувальних проводів зневажаємо і складаємо розрахункову схему цього кола: у генераторі индуктується е.р.с., у колі протікає струм, у резисторі спостерігається теплова дія струму (рис.3.9).

Нехай миттєве значення е.р.с. описується наступним виразом:

е = Em  sint.

(3.17)

Напруга на затисках генератора буде залежати від е.р.с. і запишеться так:

ur = е, ur = Urm  sint, Urm = Em .

(3.18) (3.19) (3.20)

Миттєвий струм у колі відповідно до закону Ома для замкненого кола:

або де ; .

(3.21) (3.22)

Підставляємо вираз напруги (3.19) і одержуємо:

, .	(3.23) (3.24)

Для діючих значень:

.

(3.25)

Покажемо напругу і струм у колі з резистором (на ділянці кола з активним опором) графічно (рис.3.10).

Уведемо поняття кута зсуву фаз, під яким будемо розуміти абсолютне значення різниці початкових фаз напруги і струму:

 = ur – i,

(3.26)

де  – кут зсуву фаз, рад (град);

_ur – початкова фаза напруги, рад (град);

_i – початкова фаза струму, рад (град).

Для ділянки кола з активним опором, як видно з (3.19), (3.23) і рис.3.9, кут зсуву фаз дорівнює нулю, тобто напруга і струм на ділянці кола з активним опором збігаються за фазою:  = 0.

Знайдемо вираз миттєвої потужності:

(3.27)

Уведемо поняття активної потужності, під якою будемо розуміти середнє значення потужності за період. Знайдемо вираз активної потужності:

.

(3.28)

Підставивши вираз струму (3.23) у (3.28) і перетворивши, одержуємо:

.

(3.29)

Таким чином, миттєва потужність в активному опорі

.

(3.30)

Вона завжди позитивна, тобто спрямована від джерела до приймача. Представимо цю залежність графічно (рис.3.11).

Заштрихована площа на рис.3.11 являє собою енергію, що виділяється в резисторі за період:

.

(3.31)

Таким чином, активна потужність – це енергія, яка виділяється в активному опорі за одиницю часу:

.

(3.32)

Приклад 3.6

До резистора підведена напруга u_r = 141 sin (t – 30) В.

Активний опір резистора дорівнює 100 Ом.

Виконати аналіз ділянки кола.

Рішення.

1. Визначаємо амплітуду струму за (3.24):

.

2. Визначаємо початкову фазу струму:

_i = _ur = – 30.

3. Записуємо миттєвий струм:

i = 1,41 sin (t – 30) А.

4. Визначаємо діюче значення струму за (3.14):

.

5. Визначаємо активну потужність за (3.32):

Р = 1001² = 100 Вт.