6. Очевидно, що котушки індуктивності є дуже великим опором для струму високої частоти і невеликим для струму низької частоти, а конденсатори — навпаки.

7 . .Індуктивний Х_L і ємнісний Хс опори називають реактивними. У теорії змінного струму доведено, що при послідовному вмиканні індуктивного і ємнісного опорів загальний реактивний опір дорів­нює їх різниці: і має індуктивний характер при Х_L> Хс і ємнісний характер при Х_L < Х_с..

8. Якщо електричне коло складається з послідовно з'єднаних активного опору R, ємності С та індуктивності L, то повну напругу в цьо­му колі можна визначити з векторної діаграми. (Додаючи вектори амплі­туд напруг, дістанемо амплітуду результуючого коливання (вісь струмів горизонтально) ) . Аналогічно визначають повний опір

9. Закон Ома для амплітудних значень сили струму і напруги в колах змінного струму має вигляд:

10. Якщо індуктивний опір кола дорівнює ємнісному, то в колі буде резонанс, при цьому реактивний опір кола дорівнює нулю, пов­ний опір кола - активному опору. Тоді закон Ома набуває вигляду Під час резонансу сила струму в колі буде найбільша і за фазою збіга­тиметься з напругою.

В електротехніці резонанс в колі послідовно з'єднаних опорів, ємності та індуктивності назвали резонансом напруг, бо напруга на котушці інду­ктивності і конденсаторі в резонансі може значно перевищувати напругу на вході кола.

11 Cередня активна по­тужність змінного струму, яка показує, скільки енергії за оди­ницю часу передається електричним струмом певній ділянці кола, ви­значається за формулою:

Значення кута залежить від співвідношення U_L і U_C

12. Потужність, яка витрачається тільки на теплову дію струму, виражається формулою:

(Для збільшення активної потужності змінного струму треба збільшувати . Найбільше значення має при Х_L = Хс).

Трансформатори.

Основні положення та означення.

1. Одна з важливих переваг змінного струму перед постійним у тому, що напругу змінного струму порівняно легко можна змінити завдяки електромагнітній індукції, а способи перетворення напруги постійного струму складні.

2 . Прилад для перетворення напруги і сили змінного струму при не­змінній частоті називають трансформатором . Трансформатор був винайдений П. М. Яблочковим у 1876 р.

3.Транс­форматор складається із замкнутого осердя, виготовленого з м'якої сталі або фериту, на якому є дві ізольовані одна від одної котушки (їх називають обмотками) з різним числом витків.

4. Первинну об­мотку вмикають у мережу змінного струму, а вторинну — з'єднують із споживачем.

5. Струм у первинній обмотці створює в осерді змінний магнітний потік , який наводить однакову ЕРС індукції в кожному витку обох обмоток. Якщо первинна обмотка має N₁ витків, а вторинна - N₂, то EPC. індукції в обмотках прямо пропор­ційні числу витків у них:

6. Режим роботи трансформатора при розімкненому колі вторинної обмотки називають холостим ходом трансформатора. При розімкненому колі вторинної обмотки (холостий хід трансфор­матора) напруга U₂ на її затискачах дорівнює EPC. E₂. У первинній обмотці при цьому проходить слабкий струм I₀, який називають струмом холостого ходу. Оскільки спад напруги на опорі обмотки дуже малий, то напруга U₁ буде трохи більша за EPC E₁, але практично U₁.= E₁

Отже, в процесі холостого ходу трансформатора напруги на обмот­ках прямо пропорційні числу витків обмоток:

7. Якщо число витків у вторинній обмотці N₂ більше, ніж у первин­ній N₁, то трансформатор нази­вають підвищувальним, а якщо N₂ менше, ніж N₁,— зни­жувальним. 8. Відношення чис­ла витків первинної обмотки до числа витків вторинної обмотки називають коефіцієнтом трансформації п:

У знижувального трансформатора п більше за одиницю, а в під­вищувального — менше за одиницю.

9. Якщо коло вторинної обмотки замикають (до трансформатора при­єднують навантаження), то струм вторинної обмотки /₂ створює в осер­ді магнітний потік, напрямлений назустріч потоку первинної обмотки. Ослаблення потоку в осерді зменшує ЕРС Е₁ у первинній обмотці. Тому струм у ній зростає до такого значення І₁ при якому її магніт­ний потік скомпенсує зустрічний потік вторинної котушки, і резуль­туючий потік в осерді буде попереднім.

10. Оскільки магнітний потік котушки пропорційний числу її витків і струму, можна наближено вважати, що (насправді трохи більше за І₂ N₂) тобто сила струму в обмотках обернено пропорційна числу витків.

11. Узагальнений вираз для коефіцієнта трансформації -

12. Коефіцієнт корисної дії трансформатора визначають . ККД трансформаторів є найбільшим серед усіх електротехнічних пристроїв.

Конспект.

Розв’язування задач.

М одель № 1. ( миттєве та максимальне значення ЕРС )

1. Рамка площею 100см² , що містить 1000 витків, обертається в магнітному полі з частотою 420 об/хв. Індукція магнітного поля 0,1 Тл. Визначити максимальне значення ЕРС, та миттєве значення ЕРС в момент часу t =2 c.

Модель № 2. (максимальне та діюче значення сили струму ) )

2. Рамка площею 100см² , що містить 1000 витків проводу опором Ом, обертається в магнітному полі з частотою 480 об/хв. Індукція магнітного поля 0,1 Тл Рамку замкнено зовнішнім опором 20 Ом. Знайти максимальне та діюче значення сили струму. Визначити максимальну потужність у зовнішній ділянці кола.

М одель № 3. ( період і частота змінного струму )

3. Сила струму змінюється за законом . Визначити період і частоту коливань струму.

М одель № 4. ( індуктивний та ємнісний опори )

4.а. Який ємнісний опір має конденсатор ємністю 5 мФ в колі змінного струму з частотою 50 Гц?

а) 1 Ом; б) 0,6 Ом; в) 1,5 Ом; г) 3 Ом;

4.б. Який індуктивний опір соленоїда при частоті струму 50 Гц? Індуктивність соленоїда 0,5 Гн.

а) 157 Ом; б) 1600 Ом; в) 1700 Ом; г) 2000 Ом;

М одель № 5. ( резонанс напруг )

5. У коло ввімкнули конденсатор ємністю 20 мкФ і котушку індуктивністю 0,05 Гн. При якій частоті струму в цьому колі настане резонанс? а) 170 Гц; б) 140 Гц; в)159Гц; г)120Гц

Модель № 6. ( повний опір )

6. Який опір кола змінного струму, якщо в коло послідовно увімкнуто активний опір 3 Ом та індуктивний опір 4Ом? а) 5 Ом; б) 7 Ом; в) 12 Ом; г) 25 Ом;

Модель №7 ( трансформатори)

7. Трансформатор з коефіцієнтом трансформації 10 знижує напругу від 10⁴ В до 800 В на виході. При цьому у вторинній обмотці протікає струм силою 2 А. Який опір вторинної обмотки?

а) 200 Ом; б) 100 Ом; в) 150 Ом; г) 250 Ом;

8. Первинна обмотка трансформатора має 12000 витків і ввімкнена в коло з напругою 120В. Яку кількість витків повинна мати вторинна обмотка, якщо при силі струму 1 А напруга на її кінцях дорівнює 3,5 В? Опір вторинної обмотки становить 0,5 Ом. а) 310 В; б) 357 В; в) 380 В; г) 400 В;

Домашнє завдання:

1.Опрацювати по підручнику тему « Змінний струм. Трансформатори »

2. Вивчити основні означення даної теми.

3. Розв’язати задачі: 1. Рамка площею 100см² , що містить 10000 витків проводу опором Ом, обертається в магнітному полі з частотою 1800 об/хв. Індукція магнітного поля 10 Тл Рамку замкнено зовнішнім опором 1000 Ом. Знайти максимальне та діюче значення сили струму. Визначити максимальну потужність у зовнішній ділянці кола

2. Електрична піч, опір якої 20 Ом, живиться від генератора змінного струму. Яку кількість теплоти виділяє піч за одну годину, якщо амплітуда сили струму 10 А? а)0,6МДж; б) 3,6 МДж; в)2,4МДж; г)200Дж;

3.. Знижувальний трансформатор з коефіцієнтом трансформації 10 увімкнуто в електромережу з напругою 220 В. У вторинній обмотці протікає струм силою 5 А. Яку потужність споживає трансформатор? а)110Вт; б) 100 Вт; в)150Вт; г)200Вт;

Задачі на самостійну роботу.

1.. Для трансляції радіопередач застосовують трансформатор, який знижує напругу до 30 В. Чому дорівнює споживана трансформатором потужність, якщо його ККД 95% і до нього підключено 380 репродукторів, через кожний з яких проходить струм силою 8 мА? а)74Вт; б)87Вт; в)96Вт; г) 100 Вт;

2. Знижувальний трансформатор з коефіцієнтом трансформації, що дорівнює 10, ввімкнули в мережу з напругою 220 В. Яка напруга на кінцях вторинної обмотки, якщо опір вторинної обмотки 0,2 Ом, опір корисного навантаження 2 Ом? а) 17 В; б) 20 В; в) 32 В; г) 24 В;

3. Який період коливань змінного струму, для конденсатора, що має ємність 2 мкФ, чинить реактивний опір 20 Ом? а) 250 мкс; б) 250 мс; в) 251,2 мкс; г) 251,2 мс;

4.Індуктивний опір соленоїда в колі змінного струму 157 Ом. Яка індуктивність соленоїда при частоті струму 50 Гц? а) 1 Гн; б) 2 Гн; в) 0,5 Гн; г) ЗГн;

5. Трансформатор підвищує напругу від 220 В до 660 В і містить у первинній обмотці 840 витків. Який коефіцієнт трансформації? Скільки витків міститься у вторинній обмотці?

а) 2/3; 2000; б) 1/4; 3000; в) 1/3; 2520; г) 1/3; 280; д) вірної відповіді тут немає.

6. Первинну обмотку знижувального трансформатора з коефіцієнтом трансформації 10 ввімкнено в мережу з напругою 120 В. Опір вторинної обмотки 1,2 Ом, струм у вторинній обмотці 5 А. Яка величина опору навантаження трансформатора і напруга на затискачах вторинної обмотки?

а) 1,2 Ом; 6 В; б) 1,2 Ом; 12 В; в) 0,7 Ом; 8 В;г) 3,2 Ом; 18 В;

Заняття № 45 ____________2011р.

Тема: Електромагнітні коливання і хвилі. Коливальний контур. Перетворення енергії в закритому коливальному контурі. Затухаючі електромагнітні коливання. Електричний резонанс, резонансна частота коливань. Струми високої частоти; їхнє застосування. Електромагнітне поле як особливий вид матерії. Відкритий коливальний контур. Випромінювання. Електромагнітні хвилі; їхні властивості, швидкість поширення..