23.Переходные процессы. Законы коммутации.

Переходный процесс в электрической цепи возникает: при включении или отключении источника питания, при изменении схемы цепи, при коротких замыканиях на участках цепи.

Между двумя установившимися режимами, соответствующими разомкнутому и замкнутому рубильнику R, некоторое время продолжается переходный процесс, когда ток в катушке увеличивается от нуля до некоторого значения i=I, а напряжение на конденсаторе увеличивается от нуля до значения U_c=U

Наличие переходных процессов доказывается методом от противного и отсутствием источников бесконечно большой мощности.

Первый закон коммутации: Ток в индуктивности не может измениться скачком. Поэтому мгновенное значение тока в ветви с индуктивностью в первый момент переходного периода остаётся таким, каким оно было в последний момент предшествующего установившегося режима.

Второй закон коммутации: Напряжение на ёмкости не может измениться скачком. Поэтому мгновенное значение напряжения на ёмкости в первый момент переходного периода остаётся таким же, каким оно было в последний момент предшествующего установившегося режима.

Длительность переходных периодов чаще всего составляет десятые, сотые доли секунд. 24.Зарядка конденсатора.

После замыкания рубильника конденсатор начинает заряжаться. Напряжение увеличивается и изменяется по закону: [сек]-постоянное времени

Ток уменьшается по закону:

Практически переходный процесс считается оконченным, по истечении времени t=5

25.Разрядка конденсатора.

В короткозамкнутом контуре конденсатор является источником электрической энергии.

Напряжение на конденсаторе изменяется по закону:

Закон изменения тока:

26.Включение катушки индуктивности на постоянное напряжение.

В момент включения катушки в ней немедленно возникнет электрический ток. Но ток не может сразу достичь своего амплитудного значения потому, что при его возникновении вокруг катушки начнет появляться магнитное поле, которое будет наводить в катушке ЭДС самоиндукции, направленную против внешнего напряжения, т. е. напряжения источника переменного тока. 

При замыкании рубильника R катушка подключается к источнику, по цепи начинает проходить ток. В переходный период ток изменяется по закону: [c]

e-основание натурального логарифма

27.Отключение катушки индуктивности от постоянного напряжения.

В течении переходного периода катушка является источником электрической энергии(напряжение на зажимах равно ЭДС самоиндукции).

Ток изменяется по закону:

Напряжение изменяется по закону:

28.Однофазный переменный ток. Параметры переменного тока.

Переменный ток – ток, изменения которого по значению и направлению повторяются периодически через равные промежутки времени.

На выходе простейшего генератора можно получить ЭДС синусоидальной зависимости:

Параметры переменного тока:

1)мгновенные значения – значения электрических величин в любой момент времени(e, i, u)

2)Амплитудное значение – максимальное значение мгновенных величин(E_m, I_m, U_m)

3)промежуток времени, в течении которого ток совершает полное колебание и принимает прежнее по величине и знаку мгновенное значение(T)

4)угловая скорость –характеризует скорость вращения катушки генератора в магнитном поле( )

5)циклическая частота – величина, обратная периоду, характеризует число полных колебаний, совершаемых током за 1 секунду( )

6)действующие значения электрических величин( )

7)фаза-угол любой тригонометрической зависимости( )

29.Цепь с активным сопротивлением.

Примером цепи с активным сопротивлением может служить цепь с лампой накаливания, нагревательным элементом и др., в которой электрическая энергия преобразуется в тепло.

В цепи с активным сопротивлением ток и напряжение совпадают по фазе

30.Цепь с индуктивностью.

Предположим ток в цепи изменяется по закону . Т.к. в катушке отсутствуют тепловые потери, то возникающее ЭДС самоиндукции будет уравновешивать приложенное напряжение, т.е. U=e_L

Закон изменения напряжения:

В цепи с индуктивностью напряжение опережает ток по фазе на угол , ток отстаёт по от напряжения на 90^о.

31.Цепь с ёмкостью

На ёмкости ток опережает по фазе напряжение на 90^о, или напряжение отстаёт от тока по фазе на угол .

Ток в цепи:

32.Общий случай последовательного соединения активного и реактивного сопротивлений.

Предположим ток в цепи изменяется по закону:

Напряжение, приложенное к цепи:

При , , реактивное сопротивление носит индуктивный характер

При , , реактивное сопротивление носит емкостной характер

При , , резонансный режим работы

33.Треугольники сопротивлений и мощностей в цепях переменного тока.

Z-полное сопротивление в цепи

-сумма всех последовательно соединённых сопротивлений

-алгебраическая сумма всех последовательно соединённых сопротивлений, индуктивное сопротивление берут с “+”, емкостное с “-”

34.Резонанс напряжений.

Резонансом напряжений называют явление в цепи с последовательным колебательным контуром, когда ток в цепи совпадает по фазе с напряжением источника питания.

Условия для возникновения резонанса:

Z=R

Резонанс напряжений может достигаться изменением частоты источника, изменением индуктивности или ёмкости.

Признаки резонанса напряжений:

1)Сопротивление цепи: Z=R (минимальное и чисто активное)

2)Ток в цепи совпадает по фазе с напряжением источника и достигает максимального значения:

3)Напряжение на индуктивности равно напряжению на ёмкости и каждая в отдельности может во много раз превышать напряжения на зажимах цепи.