3. Работа и мощность тока

В общем случае работа при переносе заряда равна произведению заряда на напряжение:

_{Используя уравнения:}

можно получить:

Мощность тока численно равна работе за единицу времени:

- мощность (Вт)

- работа (Дж)

- время (с)

Поэтому получаем следующие уравнения мощности тока:

Закон Джоуля-Ленца

Если вся работа тока превращается в тепловую энергию, то:

_{И тогда:}

Этот закон используется в тепловых электронагревательных приборах, в электролампах накаливания, в электропечах, при электросварке и установках для обогрева почв в парниках.

4. Переменный электрический ток

Переменный ток - это электрический ток, который со временем изменяется по величине и направлению.

1. Получение переменного тока основано на явлении электромаг-нитной индукции. Пусть металлический контур находится в магнитном поле с индукцией - В

О^’

ω

В

О^’

При вращении контура в магнитном поле в этом контуре наводится ЭДС. По закону Фарадея:

Ф- магнитный поток

-скорость изменения магнитного потока

_{Т ак как}

То есть ЭДС изменяется по синусоидальному закону:

_где

Аналогично по синусоидальному закону изменяется сила тока и напряжение:

Здесь: - максимальные, амплитудные значения ЭДС, силы тока и напряжения;

- мгновенные значения ЭДС, силы тока и напряжения.

Приборами замеряется среднее квадратичное значение этих величин, которое называется эффективным или действующим:

- эффективные (действующие) значения силы тока и напряжения

Эффективная сила переменного тока равна силе такого постоянного тока, который имеет ту же мощность и дает такой же тепловой эффект.

Так как A=U_Э^.I_Э^.t, то мгновенная мощность:

P=U_Э^.I_Э

Среднее значение мгновенной мощности: P=U_Э^.I_Э^.соsφ, где соsφ=

Для чисто активного сопротивления соsφ=1

Здесь: - омическое сопротивление (активное);

^z - общее сопротивление переменному току (импеданс).

Если через обмотку генератора пропускать ток, то его ротор придет во вращение, т.е. генератор можно использовать как двигатель (Якоби – 1839г. – первый двигатель от переменного тока).

2. Общее сопротивление переменному току

Кроме активного сопротивления могут быть при переменном токе еще емкостное и индуктивное сопротивления:

Емкостное сопротивление: Х_С= =

Индуктивное сопротивление: Х_L=

Где: С- электроемкость,

- индуктивность (Гн).

Но в живых системах индуктивное сопротивление практически отсутствует (Х_L≈ 0).

В общем случае схема последовательного соединения всех трех сопротивлений:

~

Векторная диаграмма напряжения при переменном токе:

Из векторной диаграммы: U= , где U=

здесь Z - импеданс,

; ;

Подставляя эти значения в формулу для напряжения U, получаем:

_{= >}

_{- при последовательном соединении}

- при параллельном соединении

В биологических системах , поэтому:

_{- последовательное соединение}

- при параллельном соединении

Импеданс определяется кровенаполнением сосудов в сердечно-сосудистой системе. Во время систолы уменьшается, а при диастоле увеличивается.