О сновні положення та означення.

1. Змінним струмом називають такий струм, який періодично змінюється за значенням і напрямом. Найпростішим є гармонічний, або синусоїдний, закон зміни. 2. Електричні машини в яких механічна енергія перетворюється в електричну, завдяки явищу електромагнітної індукції, називають індукційнимиь генераторами. 3. У генераторах знімають струм з рухомих у магнітному полі про­відників за допомогою колектора (3). У найпростішому випадку колектором є два ізольованих одне від одного кільця, до яких притис­нуті щітки з провідного матеріалу. При великій силі струму такий спосіб його зняття з рухомих провідників через іскріння і виникнен­ня електричної дуги є складним завданням. Тому часто в потужних генераторах замість руху провідників у магнітному полі здійснюють рух джерел магнітного поля відносно нерухомих провідників. За всіх інших однакових умов в обох випадках виникають однакові ЕРС. Однак фізична суть явищ, що зумовлюють виникнення ЕРС, в обох випадках є різною. Якщо провідник рухається в магнітному полі, причиною виникнення ЕРС є дія сили Лоренца на рухомі в маг­нітному полі вільні електрони провідника. Внаслідок дії цієї сили електрони переміщаються до одного з кінців провідника і виникає різниця потенціалів, яка, у свою чергу, є причиною появи струму в замкненому електричному колі. У разі обертання магнітної систе­ми одержують змінне магнітне поле. У провідниках, вміщених у це поле, на основі явища електромагнітної індукції виникає змінне електричне поле, яке й спричиняє напрямлений рух вільних зарядів у провідниках, тобто електричний струм.

4 . Перші електричні генератори будувалися з постійними магнітами. Проте вже в 1866 р. було використано електромагніт. Сучасний гене­ратор складається з двох котушок, одна з яких вміщена в пазах неру­хомого осердя з магнітного матеріалу (статора), а друга — у пазах ру­хомого осердя (ротора). Одна з цих обмоток призначена для створен­ня магнітного поля, а друга є робочою, у ній індукується змінна ЕРС.

5. ЕРС індукції, яка виникає в замкненому контурі, в процесі його рівномірного обертання в однорідному магнітному полі змінюється з часом за законом синуса: . Максимальне значення ЕРС індукції називають амплітудою ЕРС або амплітудним значенням ЕРС. (ЕРС індукції максимальна при ) Якщо контур замкнути на зовнішнє коло, то по колу проходи­тиме струм, сила і напрям якого змінюються. Миттєве значення змінного струму, що проходить активним опором , визначають за законом Ома: , де - амплітудне значення сили струму. Струм за фазою збіга­ється з ЕРС.

6. Проміжок часу Т, протягом якого змінна ЕРС здійснює одне повне ко­ливання, називається періодом змінного струму. 7. Кількість повних коли­вань, які здійснюються за 1 с, називають частотою змінного струму .

( період і частота є величинами взаємно оберненими - )

Наприклад, частота змінного струму 50 Гц, тобто 50 коливань за секунду. Це означає, що ЕРС і струм змінюють свій напрям 100 разів за секунду. У країнах СНД і Європи застосовують промислові струми з частотою 50 Гц, у США і Японії стандартом є 60 Гц.

8. При синусоїдному змінному струмі середні значення напруги і струму за період дорівнюють нулю і не можуть бути його характеристиками. Проте середнє значення квадрата сили струму за період відмінне від нуля а кількість виділеного в провіднику тепла змінює­ться пропорційно квадрату сили струму. Таким чином, змінний струм за своїм тепловим ефектом еквівалентний постійному струму, Це дає змогу ввести поняття ефективного значення сили змінного струму. 9. Ефективним (або діючим) значенням сили змінного струму називають силу постійного струму І, який за один період змінного струму виділяє стільки ж тепла, скільки змінний виділяє за той самий час.

У сі амперметри, призначені для змінного струму, показують ефективне значення сили струму. У курсі електротехніки доведено, що воно в раз менше від амплітудного значення сили струму .

1 0. Оскільки поділки шкали вольтметра відповідають добутку , де - опір вольтметра, то на­зивають ефективною напругою змінного струму; яка в раз менша від .

11.Аналогічно ефективне значення є. р. с. змінного струму у раз менше від його амплітудного значення:

Повний опір в колах змінного струму.

Основні положення та означення.

1. Сила стру­му, напруга і ЕРС у колі змінного струму змінюються з однаковою частотою, але фази цих змін різні. Тому, якщо по­чаткову фазу сили струму умовно прийняти за нуль, то початкові фа­зи напруги і ЕРС відповідно матимуть деякі значення і . За такої умови миттєві значення сили струму, напруги і ЕРС. виражатимуться такими формулами: ; ; .

2. Опір кола, який зумовлює безповоротні втрати електричної енер­гії на теплову дію струму, називають активним. Цей опір для струму низької частоти можна вважати таким, що дорівнює опору R цього самого провідника постійного струму і визначати за формулою:

3 . У колі змінного струму, що має тільки активний опір, наприклад; у лампах розжарювання, нагрівальних приладах тощо, зсув фаз між напругою і струмом дорівнює нулю, тобто = 0. Це означає, що струм і напруга в такому колі змінюються в однакових фазах, а елек­трична енергія повністю витрачається на теплову дію струму.

4 . Вмикання в коло змінного струму котушки з індуктивністю ви­являє збільшення опору кола. Пояснюється це тим, що при змінному струмі в котушці весь час діє ЕРС самоіндукції, яка ослаб­лює струм. Опір , який зумовлюється явищем самоіндукції, нази­вають індуктивним опором. Оскільки ЕРС самоіндукції тим більша, чим більша індуктивність кола і чим швидше змінюється струм, індуктивний опір прямо про­порційний індуктивності кола і циклічній частоті змінного струму: (Позначають літерою – X_L, одиниця вимірювання – ом ( Ом))

Напруга на індуктив­ному опорі випереджає за фазою струм.

5 . Постійний струм не проходить через конденсатор, бо між його об­кладками є діелектрик. Якщо конденсатор увімкнути в коло постій­ного струму, то після його заряджання струм у колі припиниться.

У колі змінного струму заряд кон­денсатора ( ) внаслідок зміни напруги безперервно змінюється. Сила струму буде тим більша, чим більша ємність конденсатора і чим частіше він перезаряджається, тобто чим більша частота змінного струму.

Опір, зумовлений наявністю електроємності в колі змінного струму, називають ємнісним опором Хс. Він обернено пропорційний ємності і циклічній частоті (Позначають літерою – X_C, одиниця вимірювання – ом ( Ом))

Напруга не ємнісному опорі Хс відстає за фазою від струму.